Isolatiebewaking
Medische IT-netten met hoge
bedrijfszekerheid
Een nieuwe totaaloplossing van EREA en Dossena
Medische IT-netten met hoge bedrijfszekerheid
IT-netsysteem
In vergelijking met de meer gebruikelijke netsystemen, zoals TT en TN-C, worden IT-netten gekenmerkt doordat de voedende transformator secundair op geen enkele manier geaard is. Het volledige net is dus geïsoleerd ten opzichte van de aarding ofwel
‘zwevend’. De verbruikers zelf worden wel geaard.
Stel nu dat er in de operatielamp een defect optreedt waardoor L2 accidenteel verbonden wordt met de aarding. Het net is nu niet meer zwevend: L2 verschuift naar het potentiaal van de aarding. Via de transformator volgt L1 vanzelfsprekend mee. De situatie die hierdoor onbedoeld gecreëerd wordt, is vergelijkbaar met een TN-C-netsysteem.
De metalen delen van de behuizing blijven op aardpotentiaal, de contactspanning blijft lager dan de drempel van 50V en er is geen elektrocutiegevaar is. Het defect van de operatielamp zal dus noch de werking noch de veiligheid van de elektrische installatie in het gedrang brengen. Pas in het onwaarschijnlijke geval dat er een tweede fout zou optreden, zal een foutstroom ontstaan en zal de zekeringsautomaat springen.
Een nieuwe totaaloplossing van EREA en Dossena
Dat het uitvallen van de elektriciteit in bijvoorbeeld een operatieruimte van een ziekenhuis grote gevolgen kan hebben, spreekt voor zich. Voor deze kritische ruimten moet de elektriciteit dan ook geleverd worden vanuit een net met een IT-aardingssysteem. Door de zeer hoge bedrijfszekerheid vormt zo’n IT-netsysteem de geknipte oplossing voor deze toepassing. Het gaat hier in het bijzonder over Medisch Gebruikte Ruimtes van Groep 3 (volgens installatievoorschrift HD 60364-7-710.3.12)
Een IT-netsysteem bestaat uit twee onderdelen. Enerzijds is er de transformator die het net zwevend maakt, anderzijds een isolatie- bewakingssysteem dat het zwevend net continu monitort en isolatiefouten meldt. EREA produceert al geruime tijd transformatoren voor medische IT-netten en biedt nu, samen met partner DOSSENA, een totaalpakket aan voor medische IT-netsystemen.
230TM3400/BTE
In (Type C) L2
L1 L
N PE
Figuur 1: voorstelling van een medisch IT-net.
L1 en L2 zijn niet met de aarding verbonden en dus zwevend.
Medische transformatoren
De hoge betrouwbaarheid van een IT-netsysteem is weliswaar in eerste instantie een gevolg van het zwevende net maar ook de transformator zelf speelt hier een belangrijke rol in. Voor deze medische transformatoren geldt er daarom een reeks bijkomende eisen bovenop diegene die al aan een ‘gewone’ beschermingstransformator worden gesteld.
Nieuwe reeks medische transformatoren nog efficiënter
EREA heeft een uitgebreid gamma van deze transformatoren en gaat steeds verder met het differentiëren van het aanbod. De classic-reeks wordt verder geoptimaliseerd naar prijs, terwijl de performantie gelijk blijft. Zo heb je de laagste instapkost. Dankzij doorgedreven ontwikkeling wordt de EREA energie efficiënte reeks (BTE-reeks) nog eens 10 tot 15% efficiënter zonder impact op de prijs. Resultaat: de terugverdientijd wordt in vergelijking met een classic-reeks verder geminimaliseerd. Hierdoor heb je de laagste TCO (Total Cost of Ownership). Deze transformatoren verdienen zichzelf terug door een lagere energiefactuur.
Overzicht typische kenmerken van medische transformatoren (volgens EN 61558-2-15):
• Dubbele isolatie
Het belangrijkste verschil tussen een medische transformator en een beschermingstransformator (EN 61558-2-4) is dat er niet alleen een dubbele isolatie vereist is tussen de primaire en secundaire wikkelingen maar ook tussen de
wikkelingen en de (geaarde) kern van de transformator. Hierdoor wordt de veiligheid van het IT-systeem nog extra verhoogd.
• Temperatuursensor
Een andere belangrijke toevoeging aan onze medische transformator is de ingewerkte temperatuursensor.
Als de transformator onvoldoende koeling krijgt, bijvoorbeeld door een te sterke opwarming van de omgeving, door stofophoping of door een systematische overbelasting, zal de hogere opwarming al gedetecteerd worden vooraleer er zich effectief een probleem vormt.
• Stromen
Verder worden medische transformatoren zo gebouwd dat de lekstromen, de nullaststromen en de inschakelstromen lager liggen dan bij een normale transformator.
• Metalen scherm
Om eventuele storingen afkomstig van het elektriciteitsnet tegen te houden, worden medische transformatoren ook voorzien van een geaard metalen scherm dat zich tussen de primaire en de secundaire wikkeling bevindt
Basismodule / Module de base SRI3/H2-FL6-RS485
T (>°C)
230TM3400/BTE
IT system In (Type C) L2
L1
PE PA
ZPA 1 Riso (>kΩ) I (>A)
PT100 TAB1/50
RS485 verbinding Connection RS485
Id (>mA) Id (>mA)
2
Id (>mA)
3
Id (>mA)
4
Id (>mA)
5
Id (>mA)
6 6x TD15
Isolatiebewaking
Naast een degelijke transformator (conform aan EN 61558-2-15) is in een IT-netsysteem ook een betrouwbare isolatiebewaker (volgens EN 61557-8) nodig.
Hoewel het IT-systeem blijft voortwerken na een eerste isolatiefout is het toch belangrijk dat deze fout zo snel mogelijk gedetecteerd wordt. Deze taak is weggelegd voor de isolatiebewakers. Deze toestellen meten voortdurend de impedantie tussen het zwevende net en de aarding van de installatie. In normale omstandigheden is die impedantie hoog, maar zodra er ergens in de installatie een eerste isolatiefout optreedt, zal deze fel zakken.
Figuur 2: IT-net met de bijhorende isolatiebewaking. De blauwe verbindingen zijn optioneel en laten toe om te lokaliseren in welke kring de isolatiefout zich voordoet.
Communicatie
In tegenstelling tot een klassieke verliesstroomschakelaar wordt bij een enkelvoudige fout de kring niet onderbroken maar klinkt er een alarmsignaal. De isolatiebewaker kan via een RS-485 communicatiebus gekoppeld worden met een gebouwbeheersysteem (GBS). Zo komt de alarmmelding onmiddellijk terecht bij de technische dienst, die het probleem zoekt en verhelpt.
Om de bedrijfszekerheid van de elektriciteitstoevoer nog verder te verhogen, wordt in medische installaties ook monitoring voorzien van verschillende andere parameters. Zo wordt de door de transformator geleverde stroom gemeten. Ook de temperatuur van de wikkelingen wordt aan de isolatiebewaker doorgegeven. Als een overbelasting of overtemperatuur gedetecteerd wordt, zal de isolatiebewaker, net zoals bij een isolatiefout, een alarm geven. Op die manier weet men met zekerheid dat de transformator correct gebruikt wordt en blijft de veiligheid van de patiënt steeds bewaakt.
Dossena heeft binnen de SRI3-reeks, naast een compleet gamma voor industriële toepassingen, een aantal toestellen voor isolatiebewaking in medische toepassingen, met of zonder communicatiebus en met of zonder lokalisatiesysteem.
Lokalisatiesysteem
Om het zoeken naar de fout te vergemakkelijken heeft Dossena een geavanceerde isolatiebewaker (SRI3/H2-FL6-RS485) ontwikkeld die bovenop de algemene isolatiebewaking ook een scansysteem heeft om de fout te lokaliseren (volgens EN 61557-9).
De installatie in figuur 2 is uitgerust met zo’n lokalisatiesysteem. Dit systeem bestaat uit 6 toroïdale stroomsensoren, één per kring. Als ergens een isolatiefout gedetecteerd wordt, kan met behulp van deze sensoren aangeduid worden in welke kring het defecte toestel zich bevindt. Op die manier zal veel kostbare tijd bespaard worden bij het zoeken naar de isolatiefout.
Overzicht isolatiebewakers:
De SRI/H2-reeks van Dossena bevat 3 types isolatiebewakers voor medische toepassingen. Elk van deze drie types is gebouwd in een DIN-behuizing van 6 modules breed en voorzien van een groot en overzichtelijk scherm. De achtergrondkleur van dit scherm geeft meteen ook de status van het bewaakte net aan.
Figuur 3: Dossena SRI3/H2-FL6-RS485, met lokalisatiesysteem en communicatiebus.
Permanente isolatiebewaking
Type : Dossena SRI3/H2 SRI3/H2-RS485 SRI3/H2-FL6-RS485
Met display 3 kleuren ifv status 3 kleuren ifv status 3 kleuren ifv status
Voedingsspanning 115-230Vac 115-230Vac 115-230Vac
Communicatie Modbus RTU RS485 - RS485 RS485
Lokalisatie systeem aan te sluiten - - tot 6x Dossena TD15
Afmeting 6 DIN modules 6 DIN modules 6 DIN modules
