淺聊醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析與治理技術(shù)方案
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張繼冬
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)院中的各種醫(yī)療設(shè)備和電子儀器日益增多，這些設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生大量的諧波，對醫(yī)院的配電系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。本文通過對醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，探討了諧波對醫(yī)院配電系統(tǒng)的危害，并提出了相應(yīng)的治理技術(shù)方案，以提高醫(yī)院配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
一、引言
醫(yī)院作為一個特殊的場所，對電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性要求。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備和電子儀器被廣泛應(yīng)用于醫(yī)院中，如核磁共振成像（MRI）、計算機(jī)斷層掃描（CT）、數(shù)字減影血管造影（DSA）、直線加速器等。這些設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生大量的諧波，對醫(yī)院的配電系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。因此，對醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波進(jìn)行分析并采取有效的治理技術(shù)方案，對于保障醫(yī)院的正常運行和醫(yī)療設(shè)備的安全穩(wěn)定具有重要意義。
二、醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生原因
（一）醫(yī)療設(shè)備的非線性特性
醫(yī)院中的許多醫(yī)療設(shè)備，如核磁共振成像儀、CT 機(jī)、直線加速器等，都采用了電力電子技術(shù)，具有非線性特性。這些設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生大量的諧波電流，注入到醫(yī)院的配電系統(tǒng)中。
（二）照明設(shè)備的電子鎮(zhèn)流器
醫(yī)院中的照明設(shè)備通常采用電子鎮(zhèn)流器，這些鎮(zhèn)流器在工作時也會產(chǎn)生一定量的諧波電流。
（三）空調(diào)設(shè)備的變頻器
醫(yī)院中的空調(diào)設(shè)備為了實現(xiàn)節(jié)能運行，通常采用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制。變頻器在工作時會產(chǎn)生大量的諧波電流，對醫(yī)院的配電系統(tǒng)造成影響。
三、諧波對醫(yī)院配電系統(tǒng)的危害
（一）增加設(shè)備損耗
諧波電流會在配電系統(tǒng)的線路、變壓器、電動機(jī)等設(shè)備中產(chǎn)生額外的損耗，降低設(shè)備的效率，縮短設(shè)備的使用壽命。
（二）影響設(shè)備正常運行
諧波會使醫(yī)療設(shè)備的控制系統(tǒng)產(chǎn)生誤動作，影響設(shè)備的正常運行。例如，諧波會使心電圖機(jī)、腦電圖機(jī)等醫(yī)療設(shè)備的測量結(jié)果出現(xiàn)誤差，甚至?xí)p壞設(shè)備。
（三）引發(fā)電氣火災(zāi)
諧波電流會使配電系統(tǒng)的中性線電流增大，導(dǎo)致中性線過熱，甚至引發(fā)電氣火災(zāi)。
（四）降低電能質(zhì)量
諧波會使配電系統(tǒng)的電壓、電流波形發(fā)生畸變，降低電能質(zhì)量，影響其他用電設(shè)備的正常運行。
四、醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理技術(shù)方案
（一）無源濾波器
無源濾波器是一種傳統(tǒng)的諧波治理技術(shù)，它由電容器、電抗器和電阻器組成，通過對諧波電流進(jìn)行分流和濾波，達(dá)到降低諧波含量的目的。無源濾波器具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點，但也存在一些缺點，如濾波效果受系統(tǒng)參數(shù)影響較大、容易與系統(tǒng)發(fā)生諧振等。
（二）有源濾波器
有源濾波器是一種新型的諧波治理技術(shù)，它通過實時檢測配電系統(tǒng)中的諧波電流，并產(chǎn)生與之大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流，注入到配電系統(tǒng)中，從而達(dá)到消除諧波的目的。有源濾波器具有濾波效果好、響應(yīng)速度快、不會與系統(tǒng)發(fā)生諧振等優(yōu)點，但也存在成本高、維護(hù)困難等缺點。
（三）混合型濾波器
混合型濾波器是將無源濾波器和有源濾波器結(jié)合起來，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點，克服各自的缺點。混合型濾波器具有濾波效果好、成本適中、可靠性高等優(yōu)點，是目前醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理的一種較為理想的技術(shù)方案。
五、醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理的實施步驟
（一）諧波檢測
在對醫(yī)院配電系統(tǒng)進(jìn)行諧波治理之前，首先需要對系統(tǒng)中的諧波進(jìn)行檢測，了解諧波的含量、頻率等參數(shù)。諧波檢測可以采用便攜式諧波分析儀、在線式諧波監(jiān)測儀等設(shè)備進(jìn)行。
（二）方案設(shè)計
根據(jù)諧波檢測的結(jié)果，結(jié)合醫(yī)院的實際情況，設(shè)計出合理的諧波治理技術(shù)方案。方案設(shè)計應(yīng)包括濾波器的類型、容量、安裝位置等內(nèi)容。
（三）設(shè)備選型
根據(jù)設(shè)計方案，選擇合適的諧波治理設(shè)備。在設(shè)備選型時，應(yīng)考慮設(shè)備的性能、質(zhì)量、價格等因素，選擇性價比高的設(shè)備。
（四）安裝調(diào)試
將選定的諧波治理設(shè)備安裝在醫(yī)院的配電系統(tǒng)中，并進(jìn)行調(diào)試和測試，確保設(shè)備能夠正常運行，達(dá)到預(yù)期的濾波效果。
（五）運行維護(hù)
在諧波治理設(shè)備投入運行后，應(yīng)定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，檢查設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，確保設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。
六、安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)
（一）平臺拓?fù)鋱D
（二）醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制及其他設(shè)備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。
電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機(jī)、無功補(bǔ)償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
七、結(jié)束語
醫(yī)院配電系統(tǒng)中的諧波問題日益嚴(yán)重，對醫(yī)院的正常運行和醫(yī)療設(shè)備的安全穩(wěn)定造成了嚴(yán)重影響。通過對醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，探討了諧波對醫(yī)院配電系統(tǒng)的危害，并提出了相應(yīng)的治理技術(shù)方案。無源濾波器、有源濾波器和混合型濾波器是目前醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理的主要技術(shù)手段，在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)醫(yī)院的實際情況選擇合適的技術(shù)方案。
參考文獻(xiàn)：
[1]醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理技術(shù)方案 劉華金
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[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10
作者簡介：
張繼冬，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。
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