Laagspanningsinstallaties in medisch gebruikte ruimten
(Voor het volledige verslag zie bijlage!)
Student: Leslie de Groot Beoordeler vanuit stagebedrijf
Opleiding: MK-EIT
Schooljaar: 2007-2008
Klas: E431
Stagebedrijf: Ziekenhuis St. Jansdal
Verslag 2
Paraaf voor akkoord:
Inhoud
• 1.0 Inleiding
• 2.0 Stroom en het menselijk lichaam
• 2.1 Inleiding
• 2.2 Impedantie van het menselijk lichaam
• 2.3 Stroomsterkte en stroomdichtheid
• 2.4 Tijdsduur van stroomdoorgang
• 2.5 Frequentie van stroomdoorgang
• 3.0 Lekstromen in een gescheiden voedingsnet
• 3.1 Inleiding
• 3.2 Onbelaste toestand
• 3.3 Belaste toestand
• 4.0 Stroomstelsels
• 4.1 Inleiding
• 4.2 Drie, vier en vijfgeleidernetten
• 4.3 Aanduiding van stroomstelsel
• 4.4 Definities diverse stroomstelsels
• 4.5 Methoden van beveiliging van stroomstelsels
• 5.0 NEN 3134
• 6.0 Isolatiefoutbewaking / aardfoutbewaking
• 7.0 Ziekenhuis St. Jansdal
• 7.1 Situatieschets
• 7.2 Periodiek onderhoud S2 & S3 ruimten
• 7.3 Mijn werkzaamheden bij ziekenhuis St. Jansdal
• 8.0 Afsluiting
• 9.0 Bronnenvermelding
1. Inleiding
Voor mijn 2e werkstuk heb ik gekozen voor het onderwerp:
Elektrische installaties in medisch gebruikte ruimten. Dit is een zeer geschikt onderwerp voor mijn huidige stageplek in het ziekenhuis St. Jansdal. Dit omdat we hier constant met medisch gebruikte ruimten bezig zijn en wij als elektrogroep hier ook het nodige van moeten weten.
Wat mij al snel opviel hier is dat veiligheid een hoge prioriteit heeft (geheel terecht overigens). Zo ben ik ook betrokken geweest bij een project om een gehele scheidingstrafokast te vervangen door een nieuwe.
Niet dat dit noodzakelijk was, maar puur omdat de techniek vooruit gegaan is en ze hier zeggen wij nemen het zekere voor het onzekere, dus plaatsen wij nieuwere betere beveiligingssystemen (waar ik het verderop uitgebreid over zal gaan hebben) om de veiligheid van de patiënt en het personeel te kunnen waarborgen.
Ik persoonlijk ben er bij betrokken omdat, ik tot diep in de nacht heb geassisteerd met het vervangen van de trafokast, en verder heb ik mij verdiept in de isolatiebewaking die is aangeschaft, en heb dit mogen programmeren.
Al met al is dit zeker geen eenvoudige materie, maar boeiend zeker wel.
2. Stroom en het menselijk lichaam
2.1 Inleiding
Er is veel onderzoek gedaan naar de relatie tussen elektrische stroom en het menselijk lichaam, hieruit zijn enkele conclusies getrokken die ik straks zal gaan bespreken.
Dit is een belangrijk hoofdstuk, omdat in medische ruimten mensen worden behandeld met vaak medische elektrische apparatuur. Dus wil men dit goed kunnen beveiligen, dan moeten we wel weten wat voor effect stroom kan hebben op een menselijk lichaam.
Het effect van een stroom door het menselijk lichaam is afhankelijk van een aantal factoren:
• impedantie van het menselijk lichaam;
• stroomsterkte en stroomdichtheid;
• tijdsduur van de stroomdoorgang;
• frequentie van de stroomdoorgang.
2.2 Impedantie van het menselijk lichaam
Ons elektriciteitsnet ziet ons lichaam als een impedantie, wat je vrij simpel kan benaderen met I = U : Z
U = de spanning in Volt [V]
I = de stroomsterkte in Ampère [A]
Z = de totale impedantie van het lichaam in Ohm [Ω]
Hieronder wordt dit grafisch weergeven
Hoe ernstig een elektrische schok uitpakt hangt dus mede af van het lichaam. Levend weefsel heeft een lage weerstand doordat de celvloeistof ionen bevat die voor een goede geleiding zorgen.
Ionen zijn elektrisch positief of negatief geladen atomen, meestal een combinatie waardoor zouten ontstaan. Het zout natriumchloride (NaCl) bevat 1 positief geladen natriumatoom (Na+) en 1 negatief geladen chlooratoom (Cl-), deze 2 geladen deeltjes trekken elkaar aan waardoor NaCl (keukenzout) ontstaat.
Opgeloste of gesmolten zouten (in vloeibare fase) geleiden elektriciteit uitstekend, dit is dus de reden dat levend weefsel vrij goed kan geleiden.
Dan heb je nog de huid, de buitenste lagen zijn droog, dit leidt tot een hoge weerstand.
De weerstand van het menselijk lichaam bedraagt als de huid droog is ongeveer 10kΩ tot 10MΩ, maar is de huid nat dan kan de huidweerstand 10kΩ of zelfs lager zijn.
Nu kunnen we dus wel de conclusie trekken dat de lichaamsimpedantie mede afhankelijk is van de toestand waarin deze persoon zich bevindt. Hierbij moet u denken aan nervositeit. (zweten), het ondergaan van een operatie, enz.
Er bestaat een instantie op onze aardbol die actief onderzoek gedaan heeft naar de effecten van elektrische stroom op het menselijk lichaam.
Ze staan bekend onder de naam IEC (International Electrotechnical Commission).
Ze hebben een rapport uitgegeven, namelijk IEC 60479 waarin dit onderzoek staat beschreven. Dit rapport bestaat uit 2 delen.
Deel 1: hoofdstuk 1 lichaamsimpedanties
hoofdstuk 2 wisselstromen van 15Hz tot 100Hz
hoofdstuk 3 gelijkstroom
Deel 2: hoofdstuk 1 wisselstroom boven de 100Hz
hoofdstuk 2 supergeponeerde gelijk en wisselstroom
hoofdstuk 3 pulserende stromen
In de onderstaande tabel staan de lichaamsimpedanties volgens IEC 60479, dit is getest aan de hand van de meetopstelling van figuur 2.2
Aanraakspanning ZT 5% (bevolking) ZT 50% (bevolking) ZT 95% (bevolking)
25V 1750 Ω 3250 Ω 6100 Ω
50V 1450 Ω 2625 Ω 4375 Ω
75V 1250 Ω 2200 Ω 3500 Ω
100V 1125 Ω 1875 Ω 3200 Ω
125V 1000 Ω 1625 Ω 2875 Ω
220V 750 Ω 1350 Ω 2125 Ω
700V 700 Ω 1100 Ω 1550 Ω
1000V 650 Ω 1050 Ω 1500 Ω
Internationaal heeft men de lichaamsimpedantie vastgesteld op 1000Ω, dit bij een frequentie van 0 tot 1000Hz.
Figuur 2.2 (meetopstelling)
2.3 Stroomsterkte en stroomdichtheid
Wanneer iemand in contact komt met een wisselspanning van 50Hz, dan zal dit een reactie veroorzaken. Deze reactie kan een schrikreactie zijn, maar kan ook aanvoelen als een lichte prikkeling. In het vorige deel van dit hoofdstuk hebben we kunnen lezen dat dit mede afhankelijk is van de toestand waarin de persoon zich bevind.
Men heeft proefondervindelijk vastgesteld dat, wanneer je iemand met twee geleiders via de handen een 50Hz wisselstroom toedient, er een moment komt dat deze persoon die geleiders niet meer los kan laten. Dit wordt ook wel de “cannot let go” grens genoemd, oftewel kan niet meer loslaten.
Uiteraard heb je voordat je de “cannot let go” grens bereikt ook een “let go” grens, dit is de grens waarbij je de geleiders nog net kan loslaten.
In onderstaande afbeelding zijn de effecten weergegeven van een bepaalde stroomsterkte op het menselijke lichaam. De effecten van verschillende stroomsterkten zijn door diverse wetenschappers meerdere malen vastgelegd in tabellen, ik zal dus ook een samengevat overzicht plaatsen.
0,5 mA – 1 mA bij 50 Hz Pijngrens
1 mA – 5 mA bij 50 Hz Spiertrekking
5 mA – 10 mA bij 50 Hz Pijn, “let go” loslaatgrens
10 mA – 15 mA bij 50 Hz “cannot let go” kan niet loslaten
< 100 mA bij 50 Hz Ademhalingsmoeilijkheden
> 100 mA bij 50 Hz Fibrilleren
Samengevat overzicht, diverse stroomsterkten bij 50Hz, stroomtoevoer van hand naar hand
Fibrilleren
onregelmatige samentrekking van bundels spiervezels, waardoor geen gecoördineerde samentrekking van de gehele spier meer tot stand kan komen. Indien dit bij de hartspier voorkomt, stokt de bloedstroom. Dit kan zonder behandeling binnen enkele minuten fataal zijn. Door elektrische prikkeling (defibrilleren) kan de regelmatige werking terugkeren.
De stroomdichtheid speelt ook een belangrijke rol, en in het bijzonder die door het hart. De stroomdichtheid is een deftig woord voor stroomsterkte per mm² oftewel [mA / mm²]
Wanneer het oppervlak van de contacten waarmee de stroom wordt toegediend te groot zijn kunnen er verbrandingsverschijnselen optreden.
Er is ook onderzocht bij welke stroomdichtheid er risico bestaat op fibrillatie. Internationaal heeft men besloten om een waarde van 10 µA / mm² te hanteren. Dit is een veilig gekozen waarde.
2.4 Tijdsduur van de stroomdoorgang
Ook zijn er vele onderzoeken gedaan naar de relatie tussen het effect en de tijdsduur van de stroomdoorgang. Hieruit is gebleken dat de stroomsterkte bij een kortere tijdsduur een grotere waarde mag hebben. De gevolgen voor het hart hoeven dan niet fataal te zijn. Er kan ook simpelweg gezegd worden: hoe korter de tijdsduur, hoe hoger de stroom.
Onderstaande afbeelding laat de stroomsterkte als functie van de tijd zien.
2.5 Frequentie van de stroomdoorgang
In het verleden is er onderzoek gedaan naar de relatie tussen een bepaalde wisselstroom met verschillende frequenties. Wat bleek is dat de mens het gevoeligst is voor frequenties van 10 tot 200 Hz.
Het hart is al gevoelig voor tientallen micro-ampère’s per mm². In 2.3 heeft u kunnen lezen dat dit wordt uitgedrukt in µA/mm²
Hieronder is een grafiek te zien waarbij de relatie tussen de stroomsterkte en de frequentie op het menselijk lichaam wordt weergegeven.
In de grafiek is duidelijk te zien dat dit voor onze 50 Hz toepassing niet gunstig is. Bij frequenties vanaf 1000 Hz en hoger zien we dat de gevoeligheid steeds kleiner wordt. Nadeel is echter wel dat bij dit soort frequenties verhitting op een bepaald moment wel een rol gaat spelen, dit komt mede doordat het toegevoerde vermogen ook groter wordt.
3. Lekstromen in een gescheiden voedingsnet
3.1 Inleiding
In dit hoofdstuk zal ik met behulp van een grafisch model van een gescheiden voedingsnet, stap voor stap de installatie doornemen.
De reden dat ik het woord “gescheiden voedingsnet” gebruik is dat er internationaal gesproken wordt over een IT-systeem (isolated power system), isolated betekent scheiden. In de NEN 3134 is dit VZM of SM - keten, wat bescherming door veilige scheiding van stroomketens en een lage lekstroom betekent. Bij een VZM – keten mag tevens de secundaire spanning niet hoger zijn als 50V AC (wisselspanning).
In de dagelijkse praktijk wordt er gesproken over twee situaties, de “onbelaste” en de “belaste” installatie. De NEN 3134 en IEC 60364-7-710 geven met betrekking tot de toegestane lekstroom voor de onbelaste installatie inclusief transformator een waarde van 500 µA. Voor de belaste installatie geeft de IEC 60364-7-710 een weerstandswaarde van 50 kΩ, wat een lekstroom van 4,5 mA inhoudt.
Deze 4,5 mA in de belaste toestand is gekozen zodat dit gelijk staat aan de “let go” grens oftewel “loslaatgrens”.
Het is belangrijk te weten dat de lekstromen die we zien in een gescheiden voedingsnet in grote mate veroorzaakt worden door capaciteiten. De ohmse weerstanden spelen nagenoeg geen rol. De ohmse weerstanden komen het meest voor in de verdeelinrichtingen en elektromedische apparaten.
3.2 Onbelaste toestand
In de onbelaste toestand zijn er twee hoofdelementen die bijdragen aan de lekstroom van het gescheiden voedingsnet. Dit zijn de transformator, en de secundaire bedrading naar de wandcontactdozen.
Hiermee bedoel ik de wandcontactdozen die zich in een operatiekamer, intensive care, enz bevinden. De onbelaste situatie gaat dus tot en met de wandcontactdoos in de medisch gebruikte ruimte.
Uiteraard zijn er in het onbelaste circuit meerdere elementen die capaciteiten bevatten welke een lekstroom veroorzaken, dit zijn echter zulke kleine lekstromen dat die in dit hoofdstuk te verwaarlozen zijn. We moeten in dit geval denken aan meetwandcontactdozen, bedrading in de transformatorkast, isolatiebewaking in de transformatorkast.
In onderstaand figuur wordt de onbelaste toestand grafisch weergeven.
De illustratie van de vorige pagina toont het onbelaste circuit, bestaande uit een transformatorkast en de bekabeling vanaf de transformator naar de wandcontactdoos in de desbetreffende medisch gebruikte ruimte.
Als we dit nu omzetten in een berekening, we hebben al eerder gelezen dat de maximale lekstroom in onbelaste toestand, inclusief transformator 500 µA bedraagt.
Ilek. = Usec. / Z dus de impedantie
Z = Usec. / Ilek. = 230 V / 500 µA = 0,46 MΩ
Usec. = spanningsverschil in Volt, in ons geval 230V, de netspanning
Z = impedantie in ohm [ Ω ]
Ilek. = lekstroom in ampère [ A ]
Een “normale” beschermingstransformator heeft een lekstroom van 35µA, dit houdt in dat er een marge van 465µA overblijft voor de bedrading.
3.3 Belaste toestand
In de belaste toestand wordt er aan het secundaire circuit een belasting aangesloten. Zoals we in paragraaf 3.1 hebben gelezen geldt voor een belast circuit een maximale lekstroom van 4,5mA en komt deze waarde overeen met de loslaatgrens.
Ook weten we dat de grens voor het onbelaste circuit 0,5mA is.
Dit houdt dus in dat er 4,5 – 0,5 = 4mA over is voor de belasting.
Men gaat uit van een transformatorvermogen van 1600VA, welke gebruikt moet worden voor SM – ketens.
SM – keten: bescherming door veilige scheiding van stroomketens en een lage lekstroom.
• Op een SM – keten morgen ten hoogste 8 enkelvoudige wandcontactdozen zijn aangesloten.
• Een SM – keten die dient voor de voeding van wandcontactdozen voor algemeen gebruik mag een nominaal vermogen hebben van 1600VA.
• In SM – ketens mag de lekstroom in onbelaste toestand niet hoger zijn dan 500µA
• Men schat een wandcontactdoos op 200VA aansluitvermogen.
8 WCD’S * 200VA = 1600VA
Wanneer je op deze 8 WCD’S medische apparaten aansluit met een maximale lekstroom van 500µA per apparaat kom je op 8 * 500µA = 4mA
4mA + 500µA = 4,5mA
Het is dus nu wel vrij duidelijk dat er echt naar de waarde van 4,5mA is toegewerkt.
Ook is er nu duidelijk dat de lekstroom die bij de belasting hoort veroorzaakt wordt door de elektro medische apparatuur.
Kortom: zoals de transformator een lekstroom naar aarde heeft, hebben ook deze apparaten een lekstroom naar aarde. De illustratie op de volgende pagina geeft dat grafisch weer.
Hierboven is de belaste toestand met 1 belasting getekend, in de praktijk zal de belasting echter uit meerdere deelbelastingen bestaan.
In de uitleg bij de onbelaste toestand hebben we al de conclusie kunnen trekken dat de meeste lekstroom in de bedrading naar de wandcontactdozen zitten. Nu is er in het verleden veel ervaring opgedaan met het bepalen van lekstromen in de bedrading van elektrische installaties. Hieruit heeft men een aantal vuistregels gehaald welke ik in de onderstaande tabel zal uitwerken.
Lekstroom in µA / m
Enkelvoudige leidinglengte
2 aderige leiding
(per ader tegen aarde) Lekstroom in µA / m
Enkelvoudige leidinglengte
3 aderige leiding
(per ader tegen aarddraad)
VD 2,5 in 16mm PVC buis 2,5 4
VD 2,5 in 16mm geaarde stalen buis
5,5
6
VD 2,5 in 16mm PVC buis
In geaarde stalen buis 4,5 5
VMvK 2,5 in 19mm PVC buis 2,5 8,5
VMvK 2,5 in 19mm geaarde stalen buis
7
9,5
VmvKas 2,5 ongeaard scherm
2,5
-
Zoals in het tabel te zien is kunt u het beste VD draad in PVC buis of VMvK 2,5 kabel in PVC buis gebruiken, aangezien deze de laagste lekstromen per meter hebben.
4. Stroomstelsels
4.1 Inleiding
In dit hoofdstuk ga ik in op diverse stroomstelsels die eventueel gebruikt of juist niet gebruikt mogen worden. Alle definities en tekeningen in dit hoofdstuk zijn overgenomen uit de NEN 1010.
Als we kijken naar elektrische installaties ten behoeve van medisch gebruikte ruimten, zien we over het algemeen 2 verschillende stroomstelsels. In de meeste gevallen gaan we van een TN-S naar een IT-stelsel.
In het algemeen wordt in Nederland het meest gebruik gemaakt van het TT en TN-S stelsel. (dit zijn gewone stelsels die we zowel in woningen als in de utiliteit aan kunnen treffen)
Een driefasen net kunnen we op verschillende manieren koppelen, we kunnen een ster of driehoek configuratie maken.
Met een ster configuratie kunnen we het sterpunt uitvoeren als nulleider of het sterpunt aan aarde leggen. Afhankelijk van het aantal geleiders kunnen we zo een drie, vier of vijfgeleidernet krijgen.
4.2 Drie, vier en vijfgeleidernetten
Het driegeleidernet (IT-stelsel)
Een driegeleidernet bestaat uit de drie fasen L1, L2 en L3. Dit net wordt gevoed door een transformator waarvan de secundaire kant in ster of driehoek is geschakeld. Bij een sterschakeling wordt de nul niet uitgevoerd, daarom worden op deze netten voornamelijk draaistroommachines aangesloten met een symmetrische belasting.
De metalen behuizingen zijn met aarde verbonden. Hierbij is geen punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde verbonden, maar eventueel wel via een hoge impedantie naar aarde. Hieronder is een afbeelding te zien van een driegeleidernet met zowel een ster als een driehoek schakeling.
Het viergeleidernet (TT-stelsel)
Het viergeleider net bestaat uit L1, L2, L3 en de N (nul). Het net wordt opgebouwd met een transformator waarbij de secundaire zijde in ster staat, verder is het sterpunt uitgevoerd met nulleider en bedrijfsaarde. Op het viergeleidernet kunnen zowel draaistroom- als wisselstroommachines worden aangesloten.
Draaistroommachines sluit je aan op de 3 fasen bij symmetrische belasting of op de 3 fasen en de nul bij asymmetrische belasting. Wisselstroommachines op één van de fasen en de nul. Metalen behuizingen worden met aarde verbonden. Hieronder een afbeelding van een TT-Stelsel.
Het viergeleidernet (TN-C stelsel) ook wel PEN leiding genoemd
Soms combineren we de aarde (PE) en nulleider (N) tot één leiding. Dan praten we over een PEN-leider of TN-C stelsel. Ook bij een PEN-leider is er sprake van een viergeleidernet.
In medisch gebruikte ruimten S0 t/m S3 is het niet toegestaan om een TN-C stelsel te gebruiken.
Wanneer door een defect een breuk in de PEN-leider ontstaat, krijg je een levensgevaarlijke situatie. De toestellen achter deze breuk komen namelijk onder spanning te staan. Ook kunnen er potentiaalverschillen tussen de toestellen onderling en tussen de PEN-leiding en aarde ontstaan.
Op de volgende pagina grafische illustraties van het TN-C stelsel.
Vijfgeleidernet (TN-S stelsel)
Bij een viergeleidernet (TT-stelsel) zijn de metalen behuizingen van de toestellen via een aardelektrode en de aarde met het sterpunt van de voeding verbonden. Wanneer je deze verbinding gaat vervangen door een beschermingsleiding ontstaat er een vijfgeleidernet. Hieronder een illustratie van een vijfgeleidernet.
4.3 Aanduiding van stroomstelsel
Dit is terug te vinden in de NEN1010 maar ik zal het hier ook vermelden.
De diverse stroomstelsels worden d.m.v. twee of meer hoofdletters aangeduid.
De eerste letter geeft aan of een actief deel van de voedingsbron al dan niet met aarde is verbonden, hierbij zijn twee mogelijkheden:
• T (Terre) = rechtstreeks geaard of (bedrijfsaarde);
• I (Isole) = niet geaard, of via een hoge impedantie.
De tweede letter geeft aan hoe de metalen gestellen met aarde zijn verbonden.
Hierbij zijn vier mogelijkheden:
• T (Terre) = afzonderlijk of groepsgewijs ter plaatse geaard door middel van een aardelektrode.
• N (Neutral) = rechtstreeks metallisch verbonden met het aardpunt van de voedingsbron door middel van een beschermingsleiding.
Bij het TN-stelsel kunnen zich drie gevallen voordoen:
1. de nul (N) en de beschermingsleiding (PE) zijn gescheiden; TN-S,
2. de nul (N) en de beschermingsleiding (PE) zijn gecombineerd; TN-C,
3. de nul (N) en de beschermingsleiding (PE) zijn gedeeltelijk gecombineerd en gedeeltelijk gescheiden; TN-CS.
• U (Unearthed) = metalen omhullingen onderling metallisch verbonden, niet geaard.
• M (Metallisch) = metalen omhullingen onderling verbonden, niet geaard, metallisch met sterpunt van de voedingsbron verbonden.
4.4 Definities diverse stroomstelsels
TN-Stelsel Een stroomstelsel waarvan één punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde is verbonden en de metalen gestellen in installaties door beschermingsleidingen met dat punt zijn verbonden.
TT-Stelsel Een stroomstelsel waarvan één punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde is verbonden en de metalen gestellen in installaties door beschermingsleidingen ter plaatse met aarde zijn verbonden.
IT-Stelsel Een stroomstelsel waarvan de actieve delen niet of slechts via een hoge impedantie met aarde zijn verbonden en de metalen gestellen in installaties door beschermingsleidingen ter plaatse met aarde zijn verbonden.
IU-Stelsel Een stroomstelsel waarvan geen punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde, maar wel met het metalen gestel van de voedingsbron is verbonden en waarin de metalen gestellen door een niet met aarde verbonden vereffeningsleiding met elkaar en met het metalen gestel van de voedingsbron zijn verbonden.
Zie hieronder een grafische weergave van een IU-stelsel.
IM-Stelsel Een stroomstelsel waarvan geen punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde, maar wel met het metalen gestel van de voedingsbron is verbonden en waarin de metalen gestellen door een niet met aarde verbonden vereffeningsleiding met elkaar en met het metalen gestel van de voedingsbron zijn verbonden.
Zie hieronder een grafische weergave van een IM-stelsel.
4.5 Methoden van Beveiliging van stroomstelsels
In Nederland zijn TT en TN de meest populaire stroomstelsels, maar ten behoeve van S3 medisch gebruikte ruimten gebruiken we het IT-stelsel. In deze paragraaf ga ik in op de beveiliging van deze 3 stroomstelsels.
TT-stelsel
Bij een TT-stelsel is één punt van de voedingsbron (het sterpunt) met aarde verbonden. De metalen gestellen zijn via een beschermingsleiding ter plaatse met aarde verbonden. Wanneer de stroom te hoog wordt zal de beveiliging binnen een bepaalde tijd doorsmelten in geval van een patroon en aanspreken in geval van een automaat. Het is bij een TT-stelsel zeer belangrijk dat de impedantie naar aarde laag is en laag blijft om ingeval van een foutstroom zo snel mogelijk de gewenste beveiliging aan te spreken.
Omdat de metalen gestellen via een beschermingsleiding met de plaatselijke aarde verbonden zijn ben je nooit zeker van de impedantie die de uitschakeling van de desgewenste beveiliging bepaalt. Deze impedantie moet zo laag mogelijk zijn zodat de aanraakspanning ook laag blijft. In medisch gebruikte ruimten kan het TT-stelsel niet gebruikt worden omdat de impedantie bepaald wordt door een onzekere factor namelijk de aardweerstand.
Dit is hieronder grafisch weergeven. De beveiligingen voor een TT-stelsel kunnen zijn: smeltpatronen, installatieautomaat of aardlekschakelaar.
TN-stelsel
Bij een TN-stelsel is één punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde verbonden en de metalen gestellen in de installatie door beschermingsleidingen met dat punt verbonden. Hierbij is in tegenstelling tot het TT-stelsel een onafhankelijk ten opzichte van de aardbodem lage weerstand mogelijk. Foutstromen vloeien via de beschermingsleiding (PE) terug naar de voedingsbron. De methoden van beveiligen kunnen zijn: smeltpatronen, installatieautomaten of aardlekschakelaars.
IT-stelsel
Bij een IT-stelsel is geen (of via een hoge impedantie) punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde verbonden en zijn de metalen gestellen in de installatie door middel van een beschermingsleiding ter plaatsen met aarde verbonden.
Wanneer je een IT net opbouwt met behulp van een transformator kun je voldoen aan de eis “middels een hoge impedantie”. Deze hoge impedantie wordt gecreëerd door het stukje lucht tussen de primaire en secundaire zijde van de transformator. In hoofdstuk 3 hebben we gezegd dat de lekstroom bij een normale transformator (tussen de primaire en secundaire wikkeling) 35µA bedraagt, althans dat hebben we aangenomen.
Maar hoe gaan we nu beveiligen?
Om deze vraag te kunnen beantwoorden zul je jezelf eerst moeten afvragen wat je beveiligen wil.
Het IT-net wordt ook wel een zwevend net genoemd, dus we willen controleren of het net inderdaad nog zweeft. Dit controleren kun je doen door middel van aardfoutbewaking of isolatiebewaking. Hier ga ik later dieper op in. Verder wil je het IT-net uiteraard ook beveiligen tegen kortsluiting en overbelasting. Om dat laatste te beveiligen gebruiken we installatieautomaten of trage smeltpatronen. Het IT-net wordt meestal opgebouwd met een beschermingstransformator, waarbij van een TN-S naar een IT-stelsel wordt overgegaan. De NEN3134 schrijft 2 methoden voor, voor deze situatie.
Methode 1
TN-S gedeelte (primair) > 2x de nominaal stroom (traag), dit tegen kortsluiting.
IT gedeelte (secundair) > de nominaal stroom (C-kar), dit tegen overbelasting.
Methode 2
TN-S gedeelte (primair) > de nominaal stroom (C-kar), dit tegen overbelasting en kortsluiting.
Bij deze methode is het niet toegestaan om secundair te beveiligen.
Methode 2 wordt het meest toegepast bij het beveiligen van beschermingstransformatoren.
Conclusie: Het IT-net moet gecontroleerd worden of het inderdaad nog zweeft, verder moet het beveiligd zijn tegen zowel overbelasting als kortsluiting.
5. NEN 3134 (citaat boek: Elektro Medische techniek)
Dit heb ik ingescand omdat ik het een beetje zinloos vond om zelf de NEN uit te gaan leggen.
Ik heb al een aantal keren met classificatie gegooid zoals S3 enz…, maar wat bepaald nou eigenlijk die classificatie? Ik zal hieronder een samenvattend overzichtje neerzetten.
Hieronder wordt de term galvanisch contact gebruikt, dat wil zeggen: Een opzettelijk aangebrachte geleidende verbinding tussen een medisch elektrisch toestel en een patiënt.
Aard van het galvanisch contact bij het medisch handelen Medisch gebruikte ruimte klasse
Geen galvanisch contact S0
Alleen uitwendig galvanisch contact S1
Galvanisch contact tot in de lichaamsvloeistoffen, maar niet tot in of aan het hart S2
Galvanisch contact tot in of aan het hart S3
Voorbeelden zijn:
S0: Spreekkamer
S1: Verpleegafdeling
S2: Verloskamer Gynaecologie
S3: Operatiekamer, Poliklinische Operatiekamer, Intensive Care,
Angiografie ruimte (Zie foto voorkant)
Nou dat was dan de NEN3134 ik hoop dat u niet in slaap bent gevallen, dan kunnen we verder met een hoofdstuk gewijd aan de isolatiebewaking / aardfoutbewaking.
6. Isolatiebewaking / Aardfoutbewaking
6.1 Inleiding
Het doel van isolatiebewaking / aardfoutbewaking is uit te leggen met de volgende informatie.
Het gescheiden voedingsnet wordt ook wel IT-systeem (isolated power system) genoemd. Een meer bekende term is zwevend net. In het figuur hieronder is een IT-systeem grafisch weergeven.
De functie van Isolatiebewaking / Aardfoutbewaking laat zich dan ook als volgt omschrijven: controleren of het zwevende net inderdaad nog zweeft.
We willen weten of het net nog zwevend is om de volgende redenen:
• Bedrijfscontinuïteit
• Persoonsbescherming
• Brandpreventie
Wanneer we het IT-net uitvoeren met een beschermingstransformator mag de isolatieweerstand van de beschermingstransformator veranderen of zelfs kortgesloten worden. Dit houdt dus in dat de bedrijfscontinuïteit gegarandeerd wordt.
Dit is in een aantal toepassingen van wezenlijk belang, zoals bijvoorbeeld in onze medische toepassing.
Bij een IT-systeem is de isolatieweerstand van het gehele systeem hoog. Deze waarde ligt in Nederland voor het gehele systeem boven de 50kΩ. Deze waarde zijn we ook in hoofdstuk 3 tegengekomen, dit is de waarde van de loslaatgrens.
Want I = U / Z = 230V / 50kΩ = 5mA
Dit is dus het stukje persoonsbescherming. De stroom die door een eventuele fout door een persoon kan vloeien, beperkt zich tot een niet gevaarlijke waarde.
Let op, deze 5mA geldt alleen voor de buitenkant. Dus als een persoon met twee handen stroomvoerende geleiders aanraakt. Wanneer we het over stromen door het hart hebben gaat het over waarden van ca. 10µA. Dit is dus een veel kleinere waarde. Deze stroomwaarde kan worden bereikt door gelijktijdig aanraakbare of vreemd geleidende delen in het patiëntengebied geïsoleerd op te stellen.
Daarnaast zijn er ook hoogohmige fouten die brand kunnen veroorzaken, een brand kan al ontstaan bij een vermogen van ongeveer 50 watt. Wanneer we deze waarde gaan benaderen komen we uit op ongeveer 1000Ω. Deze 1000Ω wordt ook wel gezien als de ondergrens van de impedantie tegen brandgevaar. Hoogohmige fouten worden over het algemeen veroorzaakt door ondeugdelijke verbindingen, stof, slechte isolatie of slijtage.
Het is nu wel duidelijk waarom we willen wetend of een zwevend net inderdaad nog zweeft.
6.2 Isolatiebewaking / Aardfoutbewaking
Bij isolatiebewaking willen we de isolatieweerstand in het desbetreffende gescheiden voedingsnet bepalen. Deze isolatieweerstand kan zowel ohms, capacitief als inductief zijn. Het is dan ook zeer belangrijk te weten of het desbetreffende meetrelais zowel ohms en (capacitief en inductief) meet, of alleen ohms meet. In de meeste gevallen gaat het om een ohmse meting. De functie van de isolatiebewaking is een alarmsignaal geven bij een onderschrijding van de ingestelde weerstandswaarde. Het is ook van belang te weten dat een inductieve koppeling naar aarde, bijv. een Z-spoel een zeer lage ohmse waarde met zicht meebrengt.
De ohmse isolatieweerstandsbepaling zal dit dan ook altijd als een isolatiefout aangeven.
Met aardfoutbewaking bedoelen we dat we de aardfoutstroom die naar aarde vloeit willen bepalen. De stroom die naar aarde vloeit wordt bepaald door de impedantie Z naar aarde. Waar we bij isolatiebewaking nog een keuze hadden voor een ohmse, inductieve of capacitieve meting, gaat het hierbij heel duidelijk over de impedantie.
De functie van dit apparaat is een alarmsignaal af te geven bij de overschrijding van de ingestelde stroomwaarde (lekstroom).
7. Ziekenhuis St. Jansdal.
In dit hoofdstuk ga ik de situatie, werkzaamheden en het periodieke onderhoud rondom de medisch gebruikte ruimten beschrijven.
7.1 Situatieschets
In dit ziekenhuis hebben we (nogal logisch) vele medische ruimten.
Een lijst hiervan is te vinden onder: Appendix A
Zoals te zien is in de lijst worden alle ruimten benoemd vanaf S0 t/m S3. De S0 ruimtes zijn echter geen medisch gebruikte ruimten, S0 wil zeggen dat de ruimte voldoet aan de NEN1010 en in ziekenhuizen daarom automatisch de classificatie S0 krijgt. In principe zou je je eigen huis dus ook als S0 kunnen classificeren, zolang deze maar aan de NEN1010 voldoet.
S1 zijn medisch gebruikte ruimten waarin alleen uitwendig galvanisch contact plaats vind.
S2 gaat tot in de lichaamsvloeistoffen, maar niet tot in of aan het hart.
S3 gaat tot in of aan het hart. Dit heb ik al eerder benoemd, maar het kan geen kwaad dit even te herhalen.
Als je de lijst goed bekijkt zie je bijvoorbeeld ook de verpleegafdeling erin staan met de classificatie S1. Nu zul je waarschijnlijk denken, op een verpleegafdeling liggen vaak patiënten aan een infuus etc… dan betreed je toch de lichaamsvloeistoffen?
Dat klopt, maar in het geval van een infuus, is dit geen galvanisch contact, simpelweg omdat de van rubber vervaardigde slang op geen enkele manier een stroom kan geleiden. Een contact is galvanisch wanneer het ook daadwerkelijk een stroom kan geleiden.
In dit ziekenhuis staan meerdere scheidingstrafokasten, recent is de kast van de poliklinische operatiekamers vervangen. Hier ben ik ook bij betrokken geweest en daar zal ik straks verder op in gaan.
Wij gebruiken op de POK’s (poliklinische ok’s) het nieuwste systeem van Bender op het gebied van Isolatiefoutbewaking. De IZ427 als meetrelais en de MK2430 als alarmmelder.
Links MK2430, Rechts IZ427 meetrelais
Bij Röntgen gebruiken we een aardfoutbewakingssysteem van Bender. De LIM2000Plus als meetrelais en de MK2430 weer als alarmmelder.
Vanaf de volgende pagina zal ik enkele S3 ruimtes weergeven in van het Ziekenhuis St. Jansdal waar deze systemen worden toegepast.
Poliklinische Operatie Kamer
Intensive Care
Angiografieruimte
Traumakamer
7.2 Periodiek onderhoud S2 & S3 ruimten
Onderhoud wil in ons geval eigenlijk zeggen, metingen en inspectie om de desbetreffende ruimte te controleren op de veiligheid.
Dit periodieke onderhoud vind 1 maal per jaar plaats bij S2 ruimten en 2 maal per jaar bij S3 ruimten. De metingen van S2 & S3 ruimten zijn precies hetzelfde. Enige verschil is dat er bij een S3 ruimte 1 meting extra wordt gedaan, namelijk de vloermeting.
Vloermeting
Bij een vloermeting meten we de verticale weerstand (ook wel doorgangsweerstand genoemd) van de vloer.
In S3 ruimten gebruiken we elektrisch geleidende ECF-vloeren. Dit wil zeggen dat de weerstand van de vloer hoger is als 50kΩ om gevaarlijke stromen te voorkomen (zie afbeelding hieronder), maar lager is dan 1MΩ, zodat statische elektriciteit afgevoerd kan worden.
Dit wordt 2x per jaar met het onderhoud gecontroleerd.
De ondergrens van 50kΩ geldt tot een netspanning van 500V, vanaf 500V tot 1000V geldt een ondergrens van 100kΩ
De vloermeting doen we met behulp van een megger met een meetspanning van 500V. De ene pool van de meter hangen we aan de aarde, de andere pool van de meter hangen we aan de vloerelektrode.
Op de volgende pagina is deze vloerelektrode te zien.
De elektrode bestaat uit een aluminium driehoek, met 3 doppen van geleidend rubber. Bij het meten wordt deze driehoek op 25 willekeurige plaatsen op de vloer geplaatst en op die 25 plekken gemeten. Voor het meten moet er een massa van minstens 500N (50kg) op de elektrode worden geplaatst, eventueel gaat er een 2e persoon op staan.
Van de 25 meetwaarden moeten ze allemaal binnen de grens blijven.
In de vloer zit een koperen raster opgenomen zodat de vloer de statische elektriciteit goed kan afvoeren. Dit raster wordt aan een PE leiding gekoppeld, zie afbeelding hierboven.
Als de vloer wordt afgekeurd zullen ze de vloer eerst goed laten schrobben door een speciaal bedrijf, in het ergste geval moet de gehele vloer vervangen worden.
Isolatieweerstandsmeting tussen CAD blok en gebouwaarde.
CAD blok
Bij deze meting schroeven we de gebouwaarde los van het CAD blok en meggeren we tussen het blok en deze gebouwaarde. Deze waarde moet minimaal 3kΩ zijn.
Dit moet minimaal deze waarde hebben omdat de vereffeningen in de desbetreffende ruimte op maar 1 plaats met de gebouwaarde verbonden mag zijn, als dit niet het geval is krijg je een ongewenste lus zoals ook op pagina 30 te lezen.
Wanneer je een lus hebt kan elektromagnetischestraling zich induceren tot een spanning en gaat er een stroom lopen die storingen aan medische apparatuur kan veroorzaken. Uiteraard is dat niet bevorderlijk voor de veiligheid van de patiënt.
Meten impedantie vereffeningsleidingen
Gebouwaarde moet bij deze meting losgekoppeld zijn.
Bij deze meting gebruiken we een regelbare ringkerntrafo met daarachter een laagspanningstrafo zodat de secundaire spanning nooit hoger kan komen dan 24VAC. Wanneer we gaan meten houden we de ene pool tegen het CAD blok en de andere pool tegen het metalen gestel. Met behulp van een ampèremeter regelen we de stroom naar 10A. Dan meten we met een multimeter de klemspanning.
Uiteindelijk reken je de impedantie uit met de wet van Ohm.
Je hebt 2 gegevens, de stroom, en de gemeten spanning. Dan is de impedantie uit te rekenen met behulp van: Z = U / I (impedantie = gemeten spanning / stroom 10A)
De berekende impedantie mag nooit hoger zijn dan 100mΩ. Deze waarde is berekend door het feit dat er vereist wordt dat de maximale aanraakspanning tussen 2 vreemde geleidende objecten 10mV bedraagt. Deze aanraakspanning is vereist bij zowel normaal bedrijf als een eerste fout.
Dit zijn de metingen, daarnaast controleer je visueel de verlichting en alle andere elektrische apparatuur.
7.3 Mijn werkzaamheden bij het ziekenhuis St. Jansdal
In het begin van mijn stageperiode heb ik meerdere malen geassisteerd bij het inspecteren van meerdere OK’S. Door deze ervaring begon deze materie me al snel te boeien. Hierbij heb ik ook veel opgestoken, ook door uitleg van collega’s.
Het mooiste project waar ik bij geassisteerd heb is misschien nog wel het vervangen van een trafoscheidingskast.
Hierbij heb ik om te beginnen zelfstandig uitgevogeld hoe het isolatiebewakingssysteem werkt en dit systeem vervolgens geprogrammeerd en met succes getest. Verder heb ik transformators van 1600VA, 2200VA en 5000VA voorbereid en uitgerust met temperatuursensoren.
Uiteindelijk toen het zover was zijn we om 16.00 begonnen met het demonteren van de oude kast. Tegen 01.30 waren we klaar met het monteren van de nieuwe kast.
Vermoeiend? Dat zeker, vooral dat sjouwen met die loodzware trafo’s maar een zeer leerzame ervaring.
8. Afsluiting
Ik hoop dat u mijn verslag met plezier heeft doorgelezen en dat het een en ander nu duidelijk geworden is. Zelf ben ik in ieder geval weer heel wat kennis rijker.
9. Bronnenvermelding
• Boek: NEN3134 3e druk, maart 1992
• Bender
• Van der Heide Inspecties
• Boek: Elektrische veiligheid in medisch gebruikte ruimten
• Boek: Elektro Medische Techniek
• Alle behulpzame collega’s van het ziekenhuis St. Jansdal
(Voor het volledige verslag zie bijlage!)
Student: Leslie de Groot Beoordeler vanuit stagebedrijf
Opleiding: MK-EIT
Schooljaar: 2007-2008
Klas: E431
Stagebedrijf: Ziekenhuis St. Jansdal
Verslag 2
Paraaf voor akkoord:
Inhoud
• 1.0 Inleiding
• 2.0 Stroom en het menselijk lichaam
• 2.1 Inleiding
• 2.3 Stroomsterkte en stroomdichtheid
• 2.4 Tijdsduur van stroomdoorgang
• 2.5 Frequentie van stroomdoorgang
• 3.0 Lekstromen in een gescheiden voedingsnet
• 3.1 Inleiding
• 3.2 Onbelaste toestand
• 3.3 Belaste toestand
• 4.0 Stroomstelsels
• 4.1 Inleiding
• 4.2 Drie, vier en vijfgeleidernetten
• 4.3 Aanduiding van stroomstelsel
• 4.4 Definities diverse stroomstelsels
• 4.5 Methoden van beveiliging van stroomstelsels
• 5.0 NEN 3134
• 6.0 Isolatiefoutbewaking / aardfoutbewaking
• 7.0 Ziekenhuis St. Jansdal
• 7.1 Situatieschets
• 7.2 Periodiek onderhoud S2 & S3 ruimten
• 8.0 Afsluiting
• 9.0 Bronnenvermelding
1. Inleiding
Voor mijn 2e werkstuk heb ik gekozen voor het onderwerp:
Elektrische installaties in medisch gebruikte ruimten. Dit is een zeer geschikt onderwerp voor mijn huidige stageplek in het ziekenhuis St. Jansdal. Dit omdat we hier constant met medisch gebruikte ruimten bezig zijn en wij als elektrogroep hier ook het nodige van moeten weten.
Wat mij al snel opviel hier is dat veiligheid een hoge prioriteit heeft (geheel terecht overigens). Zo ben ik ook betrokken geweest bij een project om een gehele scheidingstrafokast te vervangen door een nieuwe.
Niet dat dit noodzakelijk was, maar puur omdat de techniek vooruit gegaan is en ze hier zeggen wij nemen het zekere voor het onzekere, dus plaatsen wij nieuwere betere beveiligingssystemen (waar ik het verderop uitgebreid over zal gaan hebben) om de veiligheid van de patiënt en het personeel te kunnen waarborgen.
Ik persoonlijk ben er bij betrokken omdat, ik tot diep in de nacht heb geassisteerd met het vervangen van de trafokast, en verder heb ik mij verdiept in de isolatiebewaking die is aangeschaft, en heb dit mogen programmeren.
Al met al is dit zeker geen eenvoudige materie, maar boeiend zeker wel.
2. Stroom en het menselijk lichaam
2.1 Inleiding
Er is veel onderzoek gedaan naar de relatie tussen elektrische stroom en het menselijk lichaam, hieruit zijn enkele conclusies getrokken die ik straks zal gaan bespreken.
Dit is een belangrijk hoofdstuk, omdat in medische ruimten mensen worden behandeld met vaak medische elektrische apparatuur. Dus wil men dit goed kunnen beveiligen, dan moeten we wel weten wat voor effect stroom kan hebben op een menselijk lichaam.
Het effect van een stroom door het menselijk lichaam is afhankelijk van een aantal factoren:
• impedantie van het menselijk lichaam;
• stroomsterkte en stroomdichtheid;
• tijdsduur van de stroomdoorgang;
• frequentie van de stroomdoorgang.
2.2 Impedantie van het menselijk lichaam
Ons elektriciteitsnet ziet ons lichaam als een impedantie, wat je vrij simpel kan benaderen met I = U : Z
U = de spanning in Volt [V]
I = de stroomsterkte in Ampère [A]
Z = de totale impedantie van het lichaam in Ohm [Ω]
Hieronder wordt dit grafisch weergeven
Hoe ernstig een elektrische schok uitpakt hangt dus mede af van het lichaam. Levend weefsel heeft een lage weerstand doordat de celvloeistof ionen bevat die voor een goede geleiding zorgen.
Ionen zijn elektrisch positief of negatief geladen atomen, meestal een combinatie waardoor zouten ontstaan. Het zout natriumchloride (NaCl) bevat 1 positief geladen natriumatoom (Na+) en 1 negatief geladen chlooratoom (Cl-), deze 2 geladen deeltjes trekken elkaar aan waardoor NaCl (keukenzout) ontstaat.
Dan heb je nog de huid, de buitenste lagen zijn droog, dit leidt tot een hoge weerstand.
De weerstand van het menselijk lichaam bedraagt als de huid droog is ongeveer 10kΩ tot 10MΩ, maar is de huid nat dan kan de huidweerstand 10kΩ of zelfs lager zijn.
Nu kunnen we dus wel de conclusie trekken dat de lichaamsimpedantie mede afhankelijk is van de toestand waarin deze persoon zich bevindt. Hierbij moet u denken aan nervositeit. (zweten), het ondergaan van een operatie, enz.
Er bestaat een instantie op onze aardbol die actief onderzoek gedaan heeft naar de effecten van elektrische stroom op het menselijk lichaam.
Ze staan bekend onder de naam IEC (International Electrotechnical Commission).
Ze hebben een rapport uitgegeven, namelijk IEC 60479 waarin dit onderzoek staat beschreven. Dit rapport bestaat uit 2 delen.
Deel 1: hoofdstuk 1 lichaamsimpedanties
hoofdstuk 2 wisselstromen van 15Hz tot 100Hz
hoofdstuk 3 gelijkstroom
Deel 2: hoofdstuk 1 wisselstroom boven de 100Hz
hoofdstuk 2 supergeponeerde gelijk en wisselstroom
hoofdstuk 3 pulserende stromen
In de onderstaande tabel staan de lichaamsimpedanties volgens IEC 60479, dit is getest aan de hand van de meetopstelling van figuur 2.2
Aanraakspanning ZT 5% (bevolking) ZT 50% (bevolking) ZT 95% (bevolking)
50V 1450 Ω 2625 Ω 4375 Ω
75V 1250 Ω 2200 Ω 3500 Ω
100V 1125 Ω 1875 Ω 3200 Ω
125V 1000 Ω 1625 Ω 2875 Ω
220V 750 Ω 1350 Ω 2125 Ω
700V 700 Ω 1100 Ω 1550 Ω
1000V 650 Ω 1050 Ω 1500 Ω
Internationaal heeft men de lichaamsimpedantie vastgesteld op 1000Ω, dit bij een frequentie van 0 tot 1000Hz.
Figuur 2.2 (meetopstelling)
2.3 Stroomsterkte en stroomdichtheid
Wanneer iemand in contact komt met een wisselspanning van 50Hz, dan zal dit een reactie veroorzaken. Deze reactie kan een schrikreactie zijn, maar kan ook aanvoelen als een lichte prikkeling. In het vorige deel van dit hoofdstuk hebben we kunnen lezen dat dit mede afhankelijk is van de toestand waarin de persoon zich bevind.
Men heeft proefondervindelijk vastgesteld dat, wanneer je iemand met twee geleiders via de handen een 50Hz wisselstroom toedient, er een moment komt dat deze persoon die geleiders niet meer los kan laten. Dit wordt ook wel de “cannot let go” grens genoemd, oftewel kan niet meer loslaten.
In onderstaande afbeelding zijn de effecten weergegeven van een bepaalde stroomsterkte op het menselijke lichaam. De effecten van verschillende stroomsterkten zijn door diverse wetenschappers meerdere malen vastgelegd in tabellen, ik zal dus ook een samengevat overzicht plaatsen.
0,5 mA – 1 mA bij 50 Hz Pijngrens
1 mA – 5 mA bij 50 Hz Spiertrekking
5 mA – 10 mA bij 50 Hz Pijn, “let go” loslaatgrens
10 mA – 15 mA bij 50 Hz “cannot let go” kan niet loslaten
< 100 mA bij 50 Hz Ademhalingsmoeilijkheden
> 100 mA bij 50 Hz Fibrilleren
Samengevat overzicht, diverse stroomsterkten bij 50Hz, stroomtoevoer van hand naar hand
Fibrilleren
onregelmatige samentrekking van bundels spiervezels, waardoor geen gecoördineerde samentrekking van de gehele spier meer tot stand kan komen. Indien dit bij de hartspier voorkomt, stokt de bloedstroom. Dit kan zonder behandeling binnen enkele minuten fataal zijn. Door elektrische prikkeling (defibrilleren) kan de regelmatige werking terugkeren.
De stroomdichtheid speelt ook een belangrijke rol, en in het bijzonder die door het hart. De stroomdichtheid is een deftig woord voor stroomsterkte per mm² oftewel [mA / mm²]
Er is ook onderzocht bij welke stroomdichtheid er risico bestaat op fibrillatie. Internationaal heeft men besloten om een waarde van 10 µA / mm² te hanteren. Dit is een veilig gekozen waarde.
2.4 Tijdsduur van de stroomdoorgang
Ook zijn er vele onderzoeken gedaan naar de relatie tussen het effect en de tijdsduur van de stroomdoorgang. Hieruit is gebleken dat de stroomsterkte bij een kortere tijdsduur een grotere waarde mag hebben. De gevolgen voor het hart hoeven dan niet fataal te zijn. Er kan ook simpelweg gezegd worden: hoe korter de tijdsduur, hoe hoger de stroom.
Onderstaande afbeelding laat de stroomsterkte als functie van de tijd zien.
2.5 Frequentie van de stroomdoorgang
In het verleden is er onderzoek gedaan naar de relatie tussen een bepaalde wisselstroom met verschillende frequenties. Wat bleek is dat de mens het gevoeligst is voor frequenties van 10 tot 200 Hz.
Het hart is al gevoelig voor tientallen micro-ampère’s per mm². In 2.3 heeft u kunnen lezen dat dit wordt uitgedrukt in µA/mm²
Hieronder is een grafiek te zien waarbij de relatie tussen de stroomsterkte en de frequentie op het menselijk lichaam wordt weergegeven.
In de grafiek is duidelijk te zien dat dit voor onze 50 Hz toepassing niet gunstig is. Bij frequenties vanaf 1000 Hz en hoger zien we dat de gevoeligheid steeds kleiner wordt. Nadeel is echter wel dat bij dit soort frequenties verhitting op een bepaald moment wel een rol gaat spelen, dit komt mede doordat het toegevoerde vermogen ook groter wordt.
3. Lekstromen in een gescheiden voedingsnet
3.1 Inleiding
De reden dat ik het woord “gescheiden voedingsnet” gebruik is dat er internationaal gesproken wordt over een IT-systeem (isolated power system), isolated betekent scheiden. In de NEN 3134 is dit VZM of SM - keten, wat bescherming door veilige scheiding van stroomketens en een lage lekstroom betekent. Bij een VZM – keten mag tevens de secundaire spanning niet hoger zijn als 50V AC (wisselspanning).
In de dagelijkse praktijk wordt er gesproken over twee situaties, de “onbelaste” en de “belaste” installatie. De NEN 3134 en IEC 60364-7-710 geven met betrekking tot de toegestane lekstroom voor de onbelaste installatie inclusief transformator een waarde van 500 µA. Voor de belaste installatie geeft de IEC 60364-7-710 een weerstandswaarde van 50 kΩ, wat een lekstroom van 4,5 mA inhoudt.
Deze 4,5 mA in de belaste toestand is gekozen zodat dit gelijk staat aan de “let go” grens oftewel “loslaatgrens”.
Het is belangrijk te weten dat de lekstromen die we zien in een gescheiden voedingsnet in grote mate veroorzaakt worden door capaciteiten. De ohmse weerstanden spelen nagenoeg geen rol. De ohmse weerstanden komen het meest voor in de verdeelinrichtingen en elektromedische apparaten.
3.2 Onbelaste toestand
In de onbelaste toestand zijn er twee hoofdelementen die bijdragen aan de lekstroom van het gescheiden voedingsnet. Dit zijn de transformator, en de secundaire bedrading naar de wandcontactdozen.
Hiermee bedoel ik de wandcontactdozen die zich in een operatiekamer, intensive care, enz bevinden. De onbelaste situatie gaat dus tot en met de wandcontactdoos in de medisch gebruikte ruimte.
Uiteraard zijn er in het onbelaste circuit meerdere elementen die capaciteiten bevatten welke een lekstroom veroorzaken, dit zijn echter zulke kleine lekstromen dat die in dit hoofdstuk te verwaarlozen zijn. We moeten in dit geval denken aan meetwandcontactdozen, bedrading in de transformatorkast, isolatiebewaking in de transformatorkast.
In onderstaand figuur wordt de onbelaste toestand grafisch weergeven.
Als we dit nu omzetten in een berekening, we hebben al eerder gelezen dat de maximale lekstroom in onbelaste toestand, inclusief transformator 500 µA bedraagt.
Ilek. = Usec. / Z dus de impedantie
Z = Usec. / Ilek. = 230 V / 500 µA = 0,46 MΩ
Usec. = spanningsverschil in Volt, in ons geval 230V, de netspanning
Z = impedantie in ohm [ Ω ]
Ilek. = lekstroom in ampère [ A ]
Een “normale” beschermingstransformator heeft een lekstroom van 35µA, dit houdt in dat er een marge van 465µA overblijft voor de bedrading.
3.3 Belaste toestand
In de belaste toestand wordt er aan het secundaire circuit een belasting aangesloten. Zoals we in paragraaf 3.1 hebben gelezen geldt voor een belast circuit een maximale lekstroom van 4,5mA en komt deze waarde overeen met de loslaatgrens.
Ook weten we dat de grens voor het onbelaste circuit 0,5mA is.
Men gaat uit van een transformatorvermogen van 1600VA, welke gebruikt moet worden voor SM – ketens.
SM – keten: bescherming door veilige scheiding van stroomketens en een lage lekstroom.
• Op een SM – keten morgen ten hoogste 8 enkelvoudige wandcontactdozen zijn aangesloten.
• Een SM – keten die dient voor de voeding van wandcontactdozen voor algemeen gebruik mag een nominaal vermogen hebben van 1600VA.
• In SM – ketens mag de lekstroom in onbelaste toestand niet hoger zijn dan 500µA
• Men schat een wandcontactdoos op 200VA aansluitvermogen.
8 WCD’S * 200VA = 1600VA
Wanneer je op deze 8 WCD’S medische apparaten aansluit met een maximale lekstroom van 500µA per apparaat kom je op 8 * 500µA = 4mA
4mA + 500µA = 4,5mA
Het is dus nu wel vrij duidelijk dat er echt naar de waarde van 4,5mA is toegewerkt.
Ook is er nu duidelijk dat de lekstroom die bij de belasting hoort veroorzaakt wordt door de elektro medische apparatuur.
Kortom: zoals de transformator een lekstroom naar aarde heeft, hebben ook deze apparaten een lekstroom naar aarde. De illustratie op de volgende pagina geeft dat grafisch weer.
Hierboven is de belaste toestand met 1 belasting getekend, in de praktijk zal de belasting echter uit meerdere deelbelastingen bestaan.
Lekstroom in µA / m
Enkelvoudige leidinglengte
2 aderige leiding
(per ader tegen aarde) Lekstroom in µA / m
Enkelvoudige leidinglengte
3 aderige leiding
(per ader tegen aarddraad)
VD 2,5 in 16mm PVC buis 2,5 4
VD 2,5 in 16mm geaarde stalen buis
5,5
6
VD 2,5 in 16mm PVC buis
In geaarde stalen buis 4,5 5
VMvK 2,5 in 19mm PVC buis 2,5 8,5
VMvK 2,5 in 19mm geaarde stalen buis
7
9,5
VmvKas 2,5 ongeaard scherm
2,5
-
Zoals in het tabel te zien is kunt u het beste VD draad in PVC buis of VMvK 2,5 kabel in PVC buis gebruiken, aangezien deze de laagste lekstromen per meter hebben.
4. Stroomstelsels
4.1 Inleiding
Als we kijken naar elektrische installaties ten behoeve van medisch gebruikte ruimten, zien we over het algemeen 2 verschillende stroomstelsels. In de meeste gevallen gaan we van een TN-S naar een IT-stelsel.
In het algemeen wordt in Nederland het meest gebruik gemaakt van het TT en TN-S stelsel. (dit zijn gewone stelsels die we zowel in woningen als in de utiliteit aan kunnen treffen)
Een driefasen net kunnen we op verschillende manieren koppelen, we kunnen een ster of driehoek configuratie maken.
Met een ster configuratie kunnen we het sterpunt uitvoeren als nulleider of het sterpunt aan aarde leggen. Afhankelijk van het aantal geleiders kunnen we zo een drie, vier of vijfgeleidernet krijgen.
4.2 Drie, vier en vijfgeleidernetten
Het driegeleidernet (IT-stelsel)
Een driegeleidernet bestaat uit de drie fasen L1, L2 en L3. Dit net wordt gevoed door een transformator waarvan de secundaire kant in ster of driehoek is geschakeld. Bij een sterschakeling wordt de nul niet uitgevoerd, daarom worden op deze netten voornamelijk draaistroommachines aangesloten met een symmetrische belasting.
De metalen behuizingen zijn met aarde verbonden. Hierbij is geen punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde verbonden, maar eventueel wel via een hoge impedantie naar aarde. Hieronder is een afbeelding te zien van een driegeleidernet met zowel een ster als een driehoek schakeling.
Het viergeleidernet (TT-stelsel)
Draaistroommachines sluit je aan op de 3 fasen bij symmetrische belasting of op de 3 fasen en de nul bij asymmetrische belasting. Wisselstroommachines op één van de fasen en de nul. Metalen behuizingen worden met aarde verbonden. Hieronder een afbeelding van een TT-Stelsel.
Het viergeleidernet (TN-C stelsel) ook wel PEN leiding genoemd
Soms combineren we de aarde (PE) en nulleider (N) tot één leiding. Dan praten we over een PEN-leider of TN-C stelsel. Ook bij een PEN-leider is er sprake van een viergeleidernet.
In medisch gebruikte ruimten S0 t/m S3 is het niet toegestaan om een TN-C stelsel te gebruiken.
Wanneer door een defect een breuk in de PEN-leider ontstaat, krijg je een levensgevaarlijke situatie. De toestellen achter deze breuk komen namelijk onder spanning te staan. Ook kunnen er potentiaalverschillen tussen de toestellen onderling en tussen de PEN-leiding en aarde ontstaan.
Op de volgende pagina grafische illustraties van het TN-C stelsel.
Vijfgeleidernet (TN-S stelsel)
Bij een viergeleidernet (TT-stelsel) zijn de metalen behuizingen van de toestellen via een aardelektrode en de aarde met het sterpunt van de voeding verbonden. Wanneer je deze verbinding gaat vervangen door een beschermingsleiding ontstaat er een vijfgeleidernet. Hieronder een illustratie van een vijfgeleidernet.
4.3 Aanduiding van stroomstelsel
Dit is terug te vinden in de NEN1010 maar ik zal het hier ook vermelden.
De diverse stroomstelsels worden d.m.v. twee of meer hoofdletters aangeduid.
• T (Terre) = rechtstreeks geaard of (bedrijfsaarde);
• I (Isole) = niet geaard, of via een hoge impedantie.
De tweede letter geeft aan hoe de metalen gestellen met aarde zijn verbonden.
Hierbij zijn vier mogelijkheden:
• T (Terre) = afzonderlijk of groepsgewijs ter plaatse geaard door middel van een aardelektrode.
• N (Neutral) = rechtstreeks metallisch verbonden met het aardpunt van de voedingsbron door middel van een beschermingsleiding.
Bij het TN-stelsel kunnen zich drie gevallen voordoen:
1. de nul (N) en de beschermingsleiding (PE) zijn gescheiden; TN-S,
2. de nul (N) en de beschermingsleiding (PE) zijn gecombineerd; TN-C,
3. de nul (N) en de beschermingsleiding (PE) zijn gedeeltelijk gecombineerd en gedeeltelijk gescheiden; TN-CS.
• U (Unearthed) = metalen omhullingen onderling metallisch verbonden, niet geaard.
• M (Metallisch) = metalen omhullingen onderling verbonden, niet geaard, metallisch met sterpunt van de voedingsbron verbonden.
4.4 Definities diverse stroomstelsels
TT-Stelsel Een stroomstelsel waarvan één punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde is verbonden en de metalen gestellen in installaties door beschermingsleidingen ter plaatse met aarde zijn verbonden.
IT-Stelsel Een stroomstelsel waarvan de actieve delen niet of slechts via een hoge impedantie met aarde zijn verbonden en de metalen gestellen in installaties door beschermingsleidingen ter plaatse met aarde zijn verbonden.
IU-Stelsel Een stroomstelsel waarvan geen punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde, maar wel met het metalen gestel van de voedingsbron is verbonden en waarin de metalen gestellen door een niet met aarde verbonden vereffeningsleiding met elkaar en met het metalen gestel van de voedingsbron zijn verbonden.
Zie hieronder een grafische weergave van een IU-stelsel.
IM-Stelsel Een stroomstelsel waarvan geen punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde, maar wel met het metalen gestel van de voedingsbron is verbonden en waarin de metalen gestellen door een niet met aarde verbonden vereffeningsleiding met elkaar en met het metalen gestel van de voedingsbron zijn verbonden.
Zie hieronder een grafische weergave van een IM-stelsel.
4.5 Methoden van Beveiliging van stroomstelsels
In Nederland zijn TT en TN de meest populaire stroomstelsels, maar ten behoeve van S3 medisch gebruikte ruimten gebruiken we het IT-stelsel. In deze paragraaf ga ik in op de beveiliging van deze 3 stroomstelsels.
TT-stelsel
Bij een TT-stelsel is één punt van de voedingsbron (het sterpunt) met aarde verbonden. De metalen gestellen zijn via een beschermingsleiding ter plaatse met aarde verbonden. Wanneer de stroom te hoog wordt zal de beveiliging binnen een bepaalde tijd doorsmelten in geval van een patroon en aanspreken in geval van een automaat. Het is bij een TT-stelsel zeer belangrijk dat de impedantie naar aarde laag is en laag blijft om ingeval van een foutstroom zo snel mogelijk de gewenste beveiliging aan te spreken.
Omdat de metalen gestellen via een beschermingsleiding met de plaatselijke aarde verbonden zijn ben je nooit zeker van de impedantie die de uitschakeling van de desgewenste beveiliging bepaalt. Deze impedantie moet zo laag mogelijk zijn zodat de aanraakspanning ook laag blijft. In medisch gebruikte ruimten kan het TT-stelsel niet gebruikt worden omdat de impedantie bepaald wordt door een onzekere factor namelijk de aardweerstand.
TN-stelsel
Bij een TN-stelsel is één punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde verbonden en de metalen gestellen in de installatie door beschermingsleidingen met dat punt verbonden. Hierbij is in tegenstelling tot het TT-stelsel een onafhankelijk ten opzichte van de aardbodem lage weerstand mogelijk. Foutstromen vloeien via de beschermingsleiding (PE) terug naar de voedingsbron. De methoden van beveiligen kunnen zijn: smeltpatronen, installatieautomaten of aardlekschakelaars.
IT-stelsel
Bij een IT-stelsel is geen (of via een hoge impedantie) punt van de voedingsbron rechtstreeks met aarde verbonden en zijn de metalen gestellen in de installatie door middel van een beschermingsleiding ter plaatsen met aarde verbonden.
Wanneer je een IT net opbouwt met behulp van een transformator kun je voldoen aan de eis “middels een hoge impedantie”. Deze hoge impedantie wordt gecreëerd door het stukje lucht tussen de primaire en secundaire zijde van de transformator. In hoofdstuk 3 hebben we gezegd dat de lekstroom bij een normale transformator (tussen de primaire en secundaire wikkeling) 35µA bedraagt, althans dat hebben we aangenomen.
Maar hoe gaan we nu beveiligen?
Om deze vraag te kunnen beantwoorden zul je jezelf eerst moeten afvragen wat je beveiligen wil.
Het IT-net wordt ook wel een zwevend net genoemd, dus we willen controleren of het net inderdaad nog zweeft. Dit controleren kun je doen door middel van aardfoutbewaking of isolatiebewaking. Hier ga ik later dieper op in. Verder wil je het IT-net uiteraard ook beveiligen tegen kortsluiting en overbelasting. Om dat laatste te beveiligen gebruiken we installatieautomaten of trage smeltpatronen. Het IT-net wordt meestal opgebouwd met een beschermingstransformator, waarbij van een TN-S naar een IT-stelsel wordt overgegaan. De NEN3134 schrijft 2 methoden voor, voor deze situatie.
Methode 1
IT gedeelte (secundair) > de nominaal stroom (C-kar), dit tegen overbelasting.
Methode 2
TN-S gedeelte (primair) > de nominaal stroom (C-kar), dit tegen overbelasting en kortsluiting.
Bij deze methode is het niet toegestaan om secundair te beveiligen.
Methode 2 wordt het meest toegepast bij het beveiligen van beschermingstransformatoren.
Conclusie: Het IT-net moet gecontroleerd worden of het inderdaad nog zweeft, verder moet het beveiligd zijn tegen zowel overbelasting als kortsluiting.
5. NEN 3134 (citaat boek: Elektro Medische techniek)
Dit heb ik ingescand omdat ik het een beetje zinloos vond om zelf de NEN uit te gaan leggen.
Ik heb al een aantal keren met classificatie gegooid zoals S3 enz…, maar wat bepaald nou eigenlijk die classificatie? Ik zal hieronder een samenvattend overzichtje neerzetten.
Hieronder wordt de term galvanisch contact gebruikt, dat wil zeggen: Een opzettelijk aangebrachte geleidende verbinding tussen een medisch elektrisch toestel en een patiënt.
Aard van het galvanisch contact bij het medisch handelen Medisch gebruikte ruimte klasse
Alleen uitwendig galvanisch contact S1
Galvanisch contact tot in de lichaamsvloeistoffen, maar niet tot in of aan het hart S2
Galvanisch contact tot in of aan het hart S3
Voorbeelden zijn:
S0: Spreekkamer
S1: Verpleegafdeling
S2: Verloskamer Gynaecologie
S3: Operatiekamer, Poliklinische Operatiekamer, Intensive Care,
Angiografie ruimte (Zie foto voorkant)
Nou dat was dan de NEN3134 ik hoop dat u niet in slaap bent gevallen, dan kunnen we verder met een hoofdstuk gewijd aan de isolatiebewaking / aardfoutbewaking.
6. Isolatiebewaking / Aardfoutbewaking
6.1 Inleiding
Het doel van isolatiebewaking / aardfoutbewaking is uit te leggen met de volgende informatie.
Het gescheiden voedingsnet wordt ook wel IT-systeem (isolated power system) genoemd. Een meer bekende term is zwevend net. In het figuur hieronder is een IT-systeem grafisch weergeven.
We willen weten of het net nog zwevend is om de volgende redenen:
• Bedrijfscontinuïteit
• Persoonsbescherming
• Brandpreventie
Wanneer we het IT-net uitvoeren met een beschermingstransformator mag de isolatieweerstand van de beschermingstransformator veranderen of zelfs kortgesloten worden. Dit houdt dus in dat de bedrijfscontinuïteit gegarandeerd wordt.
Dit is in een aantal toepassingen van wezenlijk belang, zoals bijvoorbeeld in onze medische toepassing.
Bij een IT-systeem is de isolatieweerstand van het gehele systeem hoog. Deze waarde ligt in Nederland voor het gehele systeem boven de 50kΩ. Deze waarde zijn we ook in hoofdstuk 3 tegengekomen, dit is de waarde van de loslaatgrens.
Want I = U / Z = 230V / 50kΩ = 5mA
Dit is dus het stukje persoonsbescherming. De stroom die door een eventuele fout door een persoon kan vloeien, beperkt zich tot een niet gevaarlijke waarde.
Let op, deze 5mA geldt alleen voor de buitenkant. Dus als een persoon met twee handen stroomvoerende geleiders aanraakt. Wanneer we het over stromen door het hart hebben gaat het over waarden van ca. 10µA. Dit is dus een veel kleinere waarde. Deze stroomwaarde kan worden bereikt door gelijktijdig aanraakbare of vreemd geleidende delen in het patiëntengebied geïsoleerd op te stellen.
Het is nu wel duidelijk waarom we willen wetend of een zwevend net inderdaad nog zweeft.
6.2 Isolatiebewaking / Aardfoutbewaking
Bij isolatiebewaking willen we de isolatieweerstand in het desbetreffende gescheiden voedingsnet bepalen. Deze isolatieweerstand kan zowel ohms, capacitief als inductief zijn. Het is dan ook zeer belangrijk te weten of het desbetreffende meetrelais zowel ohms en (capacitief en inductief) meet, of alleen ohms meet. In de meeste gevallen gaat het om een ohmse meting. De functie van de isolatiebewaking is een alarmsignaal geven bij een onderschrijding van de ingestelde weerstandswaarde. Het is ook van belang te weten dat een inductieve koppeling naar aarde, bijv. een Z-spoel een zeer lage ohmse waarde met zicht meebrengt.
De ohmse isolatieweerstandsbepaling zal dit dan ook altijd als een isolatiefout aangeven.
Met aardfoutbewaking bedoelen we dat we de aardfoutstroom die naar aarde vloeit willen bepalen. De stroom die naar aarde vloeit wordt bepaald door de impedantie Z naar aarde. Waar we bij isolatiebewaking nog een keuze hadden voor een ohmse, inductieve of capacitieve meting, gaat het hierbij heel duidelijk over de impedantie.
De functie van dit apparaat is een alarmsignaal af te geven bij de overschrijding van de ingestelde stroomwaarde (lekstroom).
7. Ziekenhuis St. Jansdal.
In dit hoofdstuk ga ik de situatie, werkzaamheden en het periodieke onderhoud rondom de medisch gebruikte ruimten beschrijven.
7.1 Situatieschets
In dit ziekenhuis hebben we (nogal logisch) vele medische ruimten.
Een lijst hiervan is te vinden onder: Appendix A
Zoals te zien is in de lijst worden alle ruimten benoemd vanaf S0 t/m S3. De S0 ruimtes zijn echter geen medisch gebruikte ruimten, S0 wil zeggen dat de ruimte voldoet aan de NEN1010 en in ziekenhuizen daarom automatisch de classificatie S0 krijgt. In principe zou je je eigen huis dus ook als S0 kunnen classificeren, zolang deze maar aan de NEN1010 voldoet.
S1 zijn medisch gebruikte ruimten waarin alleen uitwendig galvanisch contact plaats vind.
S3 gaat tot in of aan het hart. Dit heb ik al eerder benoemd, maar het kan geen kwaad dit even te herhalen.
Als je de lijst goed bekijkt zie je bijvoorbeeld ook de verpleegafdeling erin staan met de classificatie S1. Nu zul je waarschijnlijk denken, op een verpleegafdeling liggen vaak patiënten aan een infuus etc… dan betreed je toch de lichaamsvloeistoffen?
Dat klopt, maar in het geval van een infuus, is dit geen galvanisch contact, simpelweg omdat de van rubber vervaardigde slang op geen enkele manier een stroom kan geleiden. Een contact is galvanisch wanneer het ook daadwerkelijk een stroom kan geleiden.
In dit ziekenhuis staan meerdere scheidingstrafokasten, recent is de kast van de poliklinische operatiekamers vervangen. Hier ben ik ook bij betrokken geweest en daar zal ik straks verder op in gaan.
Wij gebruiken op de POK’s (poliklinische ok’s) het nieuwste systeem van Bender op het gebied van Isolatiefoutbewaking. De IZ427 als meetrelais en de MK2430 als alarmmelder.
Links MK2430, Rechts IZ427 meetrelais
Bij Röntgen gebruiken we een aardfoutbewakingssysteem van Bender. De LIM2000Plus als meetrelais en de MK2430 weer als alarmmelder.
Vanaf de volgende pagina zal ik enkele S3 ruimtes weergeven in van het Ziekenhuis St. Jansdal waar deze systemen worden toegepast.
Poliklinische Operatie Kamer
Intensive Care
Angiografieruimte
Traumakamer
7.2 Periodiek onderhoud S2 & S3 ruimten
Onderhoud wil in ons geval eigenlijk zeggen, metingen en inspectie om de desbetreffende ruimte te controleren op de veiligheid.
Dit periodieke onderhoud vind 1 maal per jaar plaats bij S2 ruimten en 2 maal per jaar bij S3 ruimten. De metingen van S2 & S3 ruimten zijn precies hetzelfde. Enige verschil is dat er bij een S3 ruimte 1 meting extra wordt gedaan, namelijk de vloermeting.
Bij een vloermeting meten we de verticale weerstand (ook wel doorgangsweerstand genoemd) van de vloer.
In S3 ruimten gebruiken we elektrisch geleidende ECF-vloeren. Dit wil zeggen dat de weerstand van de vloer hoger is als 50kΩ om gevaarlijke stromen te voorkomen (zie afbeelding hieronder), maar lager is dan 1MΩ, zodat statische elektriciteit afgevoerd kan worden.
Dit wordt 2x per jaar met het onderhoud gecontroleerd.
De ondergrens van 50kΩ geldt tot een netspanning van 500V, vanaf 500V tot 1000V geldt een ondergrens van 100kΩ
De vloermeting doen we met behulp van een megger met een meetspanning van 500V. De ene pool van de meter hangen we aan de aarde, de andere pool van de meter hangen we aan de vloerelektrode.
Op de volgende pagina is deze vloerelektrode te zien.
De elektrode bestaat uit een aluminium driehoek, met 3 doppen van geleidend rubber. Bij het meten wordt deze driehoek op 25 willekeurige plaatsen op de vloer geplaatst en op die 25 plekken gemeten. Voor het meten moet er een massa van minstens 500N (50kg) op de elektrode worden geplaatst, eventueel gaat er een 2e persoon op staan.
Van de 25 meetwaarden moeten ze allemaal binnen de grens blijven.
In de vloer zit een koperen raster opgenomen zodat de vloer de statische elektriciteit goed kan afvoeren. Dit raster wordt aan een PE leiding gekoppeld, zie afbeelding hierboven.
Als de vloer wordt afgekeurd zullen ze de vloer eerst goed laten schrobben door een speciaal bedrijf, in het ergste geval moet de gehele vloer vervangen worden.
CAD blok
Bij deze meting schroeven we de gebouwaarde los van het CAD blok en meggeren we tussen het blok en deze gebouwaarde. Deze waarde moet minimaal 3kΩ zijn.
Dit moet minimaal deze waarde hebben omdat de vereffeningen in de desbetreffende ruimte op maar 1 plaats met de gebouwaarde verbonden mag zijn, als dit niet het geval is krijg je een ongewenste lus zoals ook op pagina 30 te lezen.
Wanneer je een lus hebt kan elektromagnetischestraling zich induceren tot een spanning en gaat er een stroom lopen die storingen aan medische apparatuur kan veroorzaken. Uiteraard is dat niet bevorderlijk voor de veiligheid van de patiënt.
Meten impedantie vereffeningsleidingen
Gebouwaarde moet bij deze meting losgekoppeld zijn.
Bij deze meting gebruiken we een regelbare ringkerntrafo met daarachter een laagspanningstrafo zodat de secundaire spanning nooit hoger kan komen dan 24VAC. Wanneer we gaan meten houden we de ene pool tegen het CAD blok en de andere pool tegen het metalen gestel. Met behulp van een ampèremeter regelen we de stroom naar 10A. Dan meten we met een multimeter de klemspanning.
Uiteindelijk reken je de impedantie uit met de wet van Ohm.
Je hebt 2 gegevens, de stroom, en de gemeten spanning. Dan is de impedantie uit te rekenen met behulp van: Z = U / I (impedantie = gemeten spanning / stroom 10A)
Dit zijn de metingen, daarnaast controleer je visueel de verlichting en alle andere elektrische apparatuur.
7.3 Mijn werkzaamheden bij het ziekenhuis St. Jansdal
In het begin van mijn stageperiode heb ik meerdere malen geassisteerd bij het inspecteren van meerdere OK’S. Door deze ervaring begon deze materie me al snel te boeien. Hierbij heb ik ook veel opgestoken, ook door uitleg van collega’s.
Het mooiste project waar ik bij geassisteerd heb is misschien nog wel het vervangen van een trafoscheidingskast.
Hierbij heb ik om te beginnen zelfstandig uitgevogeld hoe het isolatiebewakingssysteem werkt en dit systeem vervolgens geprogrammeerd en met succes getest. Verder heb ik transformators van 1600VA, 2200VA en 5000VA voorbereid en uitgerust met temperatuursensoren.
Uiteindelijk toen het zover was zijn we om 16.00 begonnen met het demonteren van de oude kast. Tegen 01.30 waren we klaar met het monteren van de nieuwe kast.
Vermoeiend? Dat zeker, vooral dat sjouwen met die loodzware trafo’s maar een zeer leerzame ervaring.
8. Afsluiting
Ik hoop dat u mijn verslag met plezier heeft doorgelezen en dat het een en ander nu duidelijk geworden is. Zelf ben ik in ieder geval weer heel wat kennis rijker.
9. Bronnenvermelding
• Boek: NEN3134 3e druk, maart 1992
• Bender
• Van der Heide Inspecties
• Boek: Elektrische veiligheid in medisch gebruikte ruimten
• Boek: Elektro Medische Techniek
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden
H.
H.
Voor mij leerzame lectuur ! Succes met uw carierre .
13 jaar geleden
Antwoorden