医用超声诊断仪系统接地的改进研究

崔琳玲 韩丰谈 孙思琴

1 超声诊断仪系统接地的现状和改进的必要性

当前，上至省部级医院，下至社区医院，超声诊断仪都得到了广泛的使用。其合理、可靠的系统接地是保证病人和操作人员人身安全和超声诊断仪安全工作的一个重要问题。超声诊断仪因功率较小，故一般采用单相220 V供电。国际电工委员会要求：单相220 V供电应采用单相三线制（1根相线、1根零线、1根PE线）。目前，我国部分医院的超声诊断仪仍采用单相二线制供电系统，即没加PE线，致使超声诊断仪的系统接地大多为TT型或TN-C型。超声诊断仪的系统接地因采用TT型或TN-C型而造成的人员触电事故或设备损坏事故时有发生[1]，规范超声诊断仪的供电系统，将系统接地改进为国际电工委员会许可的TN-S型已成为当务之急。

2 TT型、TN-C型和TN-S型系统接地的优缺点及其差别

2.1 TT型系统接地的优缺点

TT型系统接地如图1所示，它采用单相二线制，工作接地与保护接地并用，其优点是：不会发生供电时零线带电引起的工频干扰。因为超声诊断仪的直流地一般都与机壳接通，超声诊断仪机壳保护接地，可将工频干扰直接引入大地。其缺点是：保护装置不易切断电源，接地电流长期存在，机壳也将长期带电，当R0=R0′时，其对地电压为相电压的一半。如相电压为220 V，则机壳电压为110 V，此电压值对人体是不安全的。目前我国超声诊断仪大多采用这种系统接地类型，有待改进[2]。

图1 TT型系统接地

2.2 TN-C型系统接地的优缺点

TN-C型系统接地如图2所示，它是将超声诊断仪的机壳通过一根PE线接到工作零线（N线）上。它弥补了TT系统在超声诊断仪的绝缘损坏发生接地短路时机壳电压过高的缺点。但机壳与N线直接相连，N线上有较大的工频及其谐波电流流过，对计算机控制系统的干扰危害十分严重；且当N线断路时，机壳带有高的危险电压。

2.3 TN-S型系统接地的优缺点

图2 TN-C型系统接地

图3 TN-S型系统接地

TN-S型系统接地如图3所示，它采用单相三线制，除具有工作接地线和保护接地线外，还具有PE线。它是国际电工委员会许可的几种系统接地类型之一。在供电系统中，从供电变压器中性点处增加一根PE线，直接接到设备机壳上，N线和PE线除在中性点处连接外，其它地方是绝缘分开的。

在TN-S系统接地类型中，工频交流电流直接由零线回到中性点，与超声诊断仪的系统接地不发生关系，避免了工频干扰。当超声诊断仪绝缘损坏时，PE线上才有较大电流，致使保护电路工作，在极短的时间内切断电源，以保证人员和超声诊断仪安全[3]。

超声诊断仪采用TN-S系统接地的优点是：①减小接地电阻（R0与R0′并联）；②双重安全接地。当工作接地出现断路或PE线出现断路时，保护接地仍能起到保护人员安全和超声诊断仪安全、可靠工作。缺点是：超声诊断仪将机壳进行重复保护接地后，因构成了地环路，干扰信号引入超声诊断仪内部电路，个别超声诊断仪将出现工作不稳定、不可靠现象，此时应拆掉重复保护接地线[4]。

2.4 TT型、TN-C型系统接地与TN-S型系统接地的差别

对比观察图1和图3不难发现，TT型系统接地与TN-S型系统接地的差别从电路上讲，只差1根PE线。可见，TT型系统接地只要加1根PE线，即可改进为TN-S型系统接地；

对比观察图1与图3不难发现，TN-C型系统接地与TN-S型系统接地的差别从电路上讲，TN-C型系统接地无保护接地，且PE线是N线接机壳。可见，只要将TN-C型接地系统加接1根保护接地线，并使PE线连接工作接地和机壳即可改进为TN-S型系统接地。

3 TN-S型、TT型和TN-C型系统接地的判断

3.1 TN-S型系统接地的判断

观察电源分配箱内来自供电变压器的线是否为：单相220 V供电采用单相三线制。并观察PE线是否在电源分配箱处与保护接地线和机壳接地线连接在一起；或PE线是否在机房接地线盒处与保护接地线和机壳接地线连接在一起。如是，则为TN-S型系统接地。

3.2 TT型系统接地的判断

TT型系统接地的实质是既有工作接地，又有保护接地，但无PE线。观察电源分配箱内来自供电变压器的线是否为：单相220 V供电采用单相二线制，即缺少PE线，且保护接地线在电源分配箱内或机房接地线盒处和机壳接地线连接在一起。如是则为TT型系统接地。

3.3 TN-C型系统接地的判断

TN-C型系统接地的实质是无保护接地和PE线，且机壳接地线接到N线上。观察电源分配箱内来自供电变压器的线是否为：单相220 V供电采用单相二线制；机壳接地线是否接到N线上，如是，则为TN-C型系统接地。

4 材料

TT型系统接地改进为TN-S型系统接地需1根线径与相线等粗，长度适当的黄绿接地线。TN-C型系统接地改进为TN-S型系统接地需2根线径与相线等粗，长度适当的黄绿接地线。

5 方法

5.1 TT型系统接地改进为TN-S型系统接地的方法

用PE线将工作接地线与保护接地线连接起来。即：将1根线径与相线等粗、长度适当的黄绿接地线的一端接到供电变压器的中性点处，即接到工作接地线上，而另一端则连接到电源分配箱内，与机壳接地线和保护接地线固定在一起。亦可在机房接地线盒处，将PE线与机壳接地线和保护接地线可靠、牢固地固定在一起。

5.2 TN-C型系统接地改进为TN-S型系统接地的方法

另加1根保护接地线，并将原接到N线上的PE线拆除，换上1根连接供电变压器中性点的PE线。即：将1根线径与相线等粗、长度适当的黄绿接地线的一端接到供电变压器的中性点处，即接到工作接地线上，而另一端则连接到电源分配箱内，与机壳接地线和另加的保护接地线固定在一起。亦可在机房接地线盒处，将PE线与机壳接地线和保护接地线固定在一起。

6 结论

将目前超声诊断仪的供电系统规范化并将TN-C型或TT型系统接地改进为TN-S型系统接地后，可达到国际电工委员会对超声诊断仪系统接地的要求。克服了TT型或TN-C型系统接地的不足，能有效避免异常情况下对患者和操作人员人身安全以及设备安全所构成的潜在威胁。

[1]秦曾煌.电工学(上册)[M].第五版.北京:高等教育出版社,2002:398-403.

[2]韩丰谈.超声诊断仪的接地研究[J].医疗设备信息,2003,(7):43-45.

[3]韩丰谈.超声诊断仪的安全与抗干扰接地研究[J].中国医疗器械杂志,2006(1):55-56.

[4]张树弼.医疗电子设备、仪器的接地[J].医疗装备,1996(6):40-44.

[5]唐伟,尚长浩,王粤.超声系统的维修和预防性维护保养[J].中国医学装备,2010,7(11):59.

[6]宋立为,潘磊.医用超声探头维修新手段的探讨[J].中国医学装备,2009,6(5):57.

[7]路小军,刁兆兴,唐忠.大型医院供配电特性探讨[J].中国医学装备,2009,6(7):60.