标准中所反映的IT系统

IT系统的首次故障

裸露导线或接地的第一次故障发生后的故障电流 I_d是极低的，而无需自动关闭(IEC  60364-4-41:2017-03,411.6.1)，其前提是满足411.6.2章节中所定义的接地要求。这意味着保护导体电阻R_A与人体电阻平行，在交流系统中，已经有非常低的故障电流流过这个保护导体，触点电压仍明显低于50V的最高允许值。这在医疗场所尤其有益。

第一故障时的故障电流I_d值由标称电压、标称频率和包括系统漏电电容和接地绝缘电阻的并联电路决定。在发生第一次故障时，故障电流在线路导体和裸露导电部分之间的阻抗可忽略不计。在电气系统中绝缘状况好的情况下，I_d可以近似系统泄漏电容，计算如下：

用于三相系统

 I_Ce = U⁄√3 ×3ω × C_e = U ×√3×ω ×C_e 

用于单相系统

I_Ce = U × ω × C_e 

图4：IT系统中第一个绝缘故障的故障电流Id(备份电路图)

图5：第一次故障后的接触电压UT示例

绝缘故障定位系统 (IFLS)

使用绝缘故障定位系统(IFLS)，可以在运行期间定位故障输出和/或设备，例如，不需要关闭系统。为了排除故障，测量脉冲叠加在IT系统上，然后通过测量电流互感器来获取这些脉冲并且进行评估。根据测量电流互感器/输出的分配，容易就能找出故障输出。

图6：有IMD和几个IFLS的IT系统原理图

过电流保护设备

过流保护装置的配置需要考虑IEC 60364-4-43：2008标准的内容。对于IT系统，必须考虑以下几点：

• 在医疗IT系统中，不允许在变压器的输出电路(次级电路)中有过载保护装置，即只需要短路保护。因此，必须监视变压器的负载电流和温度，并报告任何差异(IEC 60364-7-710：2002，710.411.6.3.101)。
• 根据IEC 60364-4-43：08-08，431.1.1的规定，所有导电体必须受到保护(所有极)。关于涉及到的IEC 60364-5-55：2011+A1：2012，第557条(“辅助电路”)，第557.3.6.1条规定，“不接地交流或直流辅助电路应通过保护装置切断所有导线，防止短路电流”。在IEC 60364-4-43：2008-08，第431.2.2条中也可以找到同样的信息。
• 如果需要对IT系统中三相/N的中性线(N线)导体进行过电流检测，则必须断开所有带电导体(IEC 60364-4-43：2008-08，第431.2.2款)。可以分配过流保护装置，举例来说，N线在电源侧被保护，不受过电流的影响。
• 关闭所有极也有助于5项安全规则中“脱离”IT系统中的所有极。
• 在这一点上，对IEC 60364-4-43：2008-08，第433.3.3条款，普遍适用的观点是，对于供电电流使用设备的电路，如果意外断开电路而构成危险，则可以省略过载保护装置。在这种情况下，应考虑过载警报。

图7：IT系统中，需要全极过电流保护装置的解释

IT系统中AFDDs的使用

管理IT系统的主要目的是，当发生首次故障时，系统不会应意外关闭。因此，没有必要在IT系统中为终结电路使用高达16A的电弧保护装置。这也是2017年11月德国DKE发出最新声明的主题。这包括以下规定：

• 德国标准DIN VDE 0100-420 (VDE 0100-420):2016-02, 第421.7条不包括任何DIN VDE 0100-710 (VDE 0100-710):2012-10第710.1条款中应用领域的电气系统的要求。因此，在老年人之家和医疗护理设施中，用于医疗目的病人所接受治疗的场所不包含在DIN VDE 0100-420(VDE 0100-420)：2016-02，421.7的范围内。
• 当电源意外中断会造成损坏的风险的情况下，在提供电源消耗的电路上没有必要使用电弧故障检测设备(AFDD)。例如，这适用于：
  • 为提高电源的安全性而安装的IT系统，或
  • 适用于符合DIN VDE 0100-560(VDE 0100-560)标准的安全的电气系统，特别是在安全照明系统中。

绝缘监视仪的要求 (IMDs)

IT系统项目规划的重要说明在DIN VDE 0100-530(VDE 0100-530)：2011-061第538.3章节“电气设备的选择和安装-隔离、开关和控制”中有所描述。IMDS必须遵守IEC 61557-8：2014

• 测量结果不受直流电流分量的影响
• IMD必须在外部导体和大地之间对称地接，或任何预期外部导体和大地之间(在3相/N系统中N线也是如此)单极对称连接
• 在数个IT系统连接在一起的情况下，只能有一个IMD工作
• IMD必须有最大额定电源电压
• 建议使用IMD来报告电源回路导线和接地的测量连接的任何中断
• 绝缘故障定位系统必须符合IEC 61557-9：2014-12条款4的要求。

离线负载地监视

根据VDE 0100-530(VDE 0100-530)：2011-06，第538.3条款，TN、TT和IT系统中的绝缘监视仪可以被用于监视已经关闭的电路。例如，可以监视包括电动绞车、电梯和滑阀驱动器等设备。但是，这要求被监视的电路与系统的所有极点隔离。

图12：电机的离线监视，例如：在起重机上

三相IT系统的N线

IEC 60364-4-43：2008-08中第431.2.2中有个注释，意思是在IT系统中不适宜有N线路径。当单相负载也被连接到三相/N IT系统时，就应该考虑到这一点。如果L1发生绝缘故障，则导线L2/L3上的对地电压增加到相对相电压，例如400 V。这会损坏切换接地的抑制电容器。需要确保电压偏移仅影响接地电压。有点导线之间不产生电压偏移。单相设备必须有适当的配置，即它们必须适用于三相/N系统中的操作。在实际使用中，经常会建立两个独立的IT系统，一个用于单相负载，另一个用于三相负载。

按照这个观点，IEC 60364-4-43：2008-08中第433.3.3中普遍通用的解释，即如果电路意外断开而产生的风险源，则可以省略过载保护设备。在这种情况下，应考虑过载报警。

总结

在发生第一次故障时，在保护电源不断开的情况下，IT系统总能获得最大的好处。按照标准设置系统、正确选择保护和监视设备是无故障、安全运行的基础。

建议进一步阅读：

Hofheinz, Wolfgang - Protection technology with insulation monitoring, VDE-Verlag GmbH, Berlin

本文中涉及的标准

DIN VDE 0100-100 VDE 0100-100:2009-06

IEC 60364-1:2005-11
低压电气装置
第1部分：基本原则、一般特征的评估、定义

IEC 60364-4-41:2017-03
低压电气装置
第4-41部分：保护措施 - 防止电击

IEC 60364-4-42:2010/AMD1 2014 
低压电气装置
第4-42部分：保护措施 - 防止热效应

IEC 60364-4-43:2008-08
低压电气装置
第4-43部分：保护措施 - 防止过电流

IEC 60364-7-710:2002-11 
建筑物的电气装置
第7-710部分：特殊装置或场所要求 - 医疗场所

DIN EN 61557-8:2014-12 
高达AC 1000V和DC 1500V的低压配电系统的电气安全 - 用于测试、测量或保护测量监视的设备
第8部分：IT系统的绝缘监视仪

IEC 61557-9: 2014-12 
高达AC 1000V和DC 1500V的低压配电系统的电气安全 - 用于测试、测量或保护测量监视的设备
第9部分：IT系统中绝缘故障定位设备

DIN VDE 0100-530 (VDE 0100-530):2018-06 
Errichten von Niederspannungsanlagen 
Teil 530: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Schalt- und Steuergeräte

标准可以从VDE-Verlag[出版商]或Beuth获得。