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如何治理醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波
更新時(shí)間:2024-04-28   點(diǎn)擊次數(shù):159次


0引言

隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,醫(yī)院引入大量電子化設(shè)備和高精度儀器,而這些設(shè)備與儀器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)往往是依靠供電系統(tǒng)的,供電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生諧波,諧波的危害嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致醫(yī)生對(duì)患者情況的誤診,更有部分諧波產(chǎn)生后,會(huì)通過那些直接接觸人體的設(shè)備對(duì)人體的健康造成較為嚴(yán)重的影響,如產(chǎn)生微電擊,更有嚴(yán)重的甚至?xí):θ说纳?。諧波的產(chǎn)生不僅會(huì)對(duì)患者的治療造成影響,而且還消耗大量電能,在一定程度上增加了醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),但是諧波問題目前還沒有得到充分的重視,因此要重視諧波問題,并找到諧波產(chǎn)生的原因和解決這些問題的措施,營(yíng)造一個(gè)良好的治療環(huán)境。

1諧波概述

諧波是一種對(duì)人體有害的電磁波。諧波的來源主要有以下幾個(gè)方面:一是由于發(fā)電源的質(zhì)量不高從而產(chǎn)生的諧波,因?yàn)獒t(yī)院中所用的設(shè)備、發(fā)電機(jī)和電源都在制作上無法做到均勻一致,所以導(dǎo)致發(fā)電源的質(zhì)量不過關(guān),進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生諧波,不過一般情況下,這種情況產(chǎn)生的諧波數(shù)量較少;二是輸配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波,輸配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要設(shè)備一般是電力變壓器,電力變壓器中如果鐵心飽和的話,就會(huì)使得電力變壓器的工作點(diǎn)偏離正確的曲線,通常情況下,電力變壓器工作點(diǎn)偏離曲線的距離與諧波電流產(chǎn)生的數(shù)量成正比。而電力系統(tǒng)中的諧波主要來源于電氣設(shè)備,因此諧波對(duì)電氣設(shè)備的危害很大。諧波不僅僅會(huì)降低電能的傳輸產(chǎn)生利用的效率,而且還會(huì)使電器設(shè)備老化,更嚴(yán)重的有可能會(huì)使電器設(shè)備燒毀,進(jìn)而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2諧波的危害

2.1增加設(shè)備損耗

諧波會(huì)增加設(shè)備損耗程度,是因?yàn)樵谳斉潆娤到y(tǒng)中,一般都是電力變壓器產(chǎn)生諧波,所以諧波對(duì)于電力變壓器的影響較大。除此之外,諧波的產(chǎn)生還會(huì)影響電機(jī)的正常運(yùn)行,從而使得絕緣材料的電力供應(yīng)增加,進(jìn)而增加電力變壓器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的渦流損耗。當(dāng)電力變壓器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的渦流損耗超過額定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候,就會(huì)對(duì)電力變壓器中的金屬繞線組產(chǎn)生一定的影響,金屬繞線組摩擦增加,從而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱、設(shè)備老化等一系列問題。

2.2增加線損及其他設(shè)備損耗

諧波是一種對(duì)人體有害的電磁波,諧波在產(chǎn)生的過程中會(huì)產(chǎn)生電壓,這些電壓往往是連續(xù)性的產(chǎn)生。而當(dāng)這些連續(xù)性的電壓積累到一定程度時(shí),就會(huì)對(duì)電氣設(shè)備中的線路及相關(guān)器件造成一定的損耗,從而影響電路變壓器的正常運(yùn)行,降低電路變壓器運(yùn)行質(zhì)量。

2.3造成設(shè)備運(yùn)行異常

通常情況下,電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中往往會(huì)遵循一定的電氣系統(tǒng)配置運(yùn)行規(guī)律,但是諧波的產(chǎn)生會(huì)干擾這種電氣設(shè)備正常運(yùn)行的邏輯,進(jìn)而導(dǎo)致電氣系統(tǒng)異常運(yùn)行,比如,我們生活中比較常見的跳閘現(xiàn)象就是一種典型的電器設(shè)備運(yùn)行異常的代表。

2.4影響通信質(zhì)量

通信已經(jīng)成為我們?nèi)粘I钪?/span>密不可分的一部分,我們的日常通信離不開長(zhǎng)短波的傳輸,但是諧波這種電磁波廢料,由于其本身的波長(zhǎng)不固定,因此會(huì)對(duì)我們的日常通信造成干擾,常常表現(xiàn)為增加通信過程中的噪音。除此之外,我們?cè)谟梦⑿胚M(jìn)行視頻語音的過程中,信號(hào)也會(huì)因?yàn)橹C波的干擾而減弱。

2.5諧波對(duì)醫(yī)院的危害

由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我們的診斷也越來越多地依賴設(shè)備,可一旦設(shè)備在運(yùn)行過程中被諧波干擾,設(shè)備會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)異?;蛘哌\(yùn)行異常,就會(huì)對(duì)醫(yī)生的診斷過程造成影響,比如造成醫(yī)生對(duì)患者的誤診就是一個(gè)典型的例子。更有甚者,當(dāng)醫(yī)生正在對(duì)患者進(jìn)行手術(shù)時(shí),如果設(shè)備在此時(shí)出現(xiàn)故障,就會(huì)對(duì)病人的生命造成嚴(yán)重的危害,進(jìn)而造成事故,并會(huì)引起不必要的經(jīng)濟(jì)損失以及激發(fā)醫(yī)患矛盾。這不僅僅是一種經(jīng)濟(jì)上的損失,對(duì)于醫(yī)護(hù)工作人員的精神上也是一種傷害。

3醫(yī)院供電系統(tǒng)中諧波的主要來源

3.1放射類設(shè)備

CT機(jī)在其工作周期內(nèi),如果工作時(shí)就會(huì)產(chǎn)生諧波,經(jīng)過調(diào)查CT機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的諧波率會(huì)高達(dá)百分之30。核磁共振儀也是醫(yī)院供電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要設(shè)備之一,經(jīng)過相關(guān)專業(yè)人員的測(cè)量,發(fā)現(xiàn)核磁共振儀在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的諧波畸變率高達(dá)百分之25。除此之外,x光機(jī)、數(shù)字減影血管造影、三光子直射加速器等此類放射性設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生諧波。如果諧波問題還沒有引起部分醫(yī)院的重視,不僅僅會(huì)對(duì)該設(shè)備本身造成影響,還會(huì)對(duì)醫(yī)院的其他設(shè)備造成影響,因此,醫(yī)院要加強(qiáng)對(duì)諧波問題的重視。

3.2開關(guān)電源

許多大型醫(yī)院都是要求醫(yī)院一天24h全天供電,除此之外,醫(yī)院中一些高精度設(shè)備對(duì)供電的質(zhì)量要求也比較高。因此,開關(guān)電源的出現(xiàn)解決了醫(yī)院供電需求以及醫(yī)院大型設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的需求這一問題。但是,經(jīng)過測(cè)量發(fā)現(xiàn),開關(guān)電源在運(yùn)行過程中也會(huì)產(chǎn)生諧波,并且開關(guān)電源在運(yùn)行中產(chǎn)生的諧波畸變率為百分之20,僅次于核磁共振儀產(chǎn)生的諧波畸變率,所以開關(guān)電源的運(yùn)用過程中產(chǎn)生的諧波也要引起我們的重視。

3.3醫(yī)院中的升降電梯

醫(yī)院作為一個(gè)公共場(chǎng)所,人流量較多,所以醫(yī)院中升降電梯隨處可見,而升降電梯在啟動(dòng)與停止時(shí)產(chǎn)生的變速,通常都是由變頻器來完成的,但變頻器會(huì)導(dǎo)致電流發(fā)生嚴(yán)重的畸變。通常情況下,畸變的的概率為百分之40~百分之70。電梯作為一種大功率耗電設(shè)備,產(chǎn)生的諧波電流也較大,因此我們?cè)谡{(diào)查諧波來源時(shí)不能忽略電梯。

3.4其他設(shè)備中的諧波

除了上述三類設(shè)備,醫(yī)院中可以產(chǎn)生諧波的設(shè)備還有空調(diào)、鍋爐、以及部分小型設(shè)備、計(jì)算機(jī)、還有醫(yī)院中比較常見的照明燈等。雖然這些設(shè)備所產(chǎn)生的諧波危害性并不是很大,但還是會(huì)有一定的影響。比如,醫(yī)院中的計(jì)算機(jī),諧波的存在會(huì)使得機(jī)房中部分電腦在運(yùn)行過程中出現(xiàn)邏輯性的錯(cuò)誤以及數(shù)據(jù)丟失,導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)行故障等問題,所以這些設(shè)備中所產(chǎn)生的諧波也應(yīng)該引起我們的重視。

4諧波治理措施

由于醫(yī)院供電設(shè)備中諧波來源較為穩(wěn)定,相較其他場(chǎng)所的諧波處理具有一定的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前對(duì)醫(yī)院供電設(shè)備中所產(chǎn)生的諧波處理主要有三種方法:有源濾波處理法,無源濾波處理法以及有源濾波和無源濾波處理相結(jié)合的方法。有源濾波處理方法比無源濾波處理方法更為*,首先有源濾波處理方法具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償作用,且系統(tǒng)的阻抗對(duì)于有源濾波器的影響較小,可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?;牟僮鳎M(jìn)而提高諧波治理的效率。無源濾波處理法處理諧波的效能較高,但在使用無源濾波處理器前,需要使用諧波測(cè)量?jī)x提前測(cè)量出線路中所含有的諧波的含量,只有對(duì)于線路中所含有的諧波含量有一定的認(rèn)識(shí)后,才能相應(yīng)地選擇合適的無源濾波處理器。因?yàn)榫€路中所含有的諧波含量不同,所選用的無源濾波處理器也不同。如果選擇的無源濾波處理器與諧波含量不對(duì)應(yīng),會(huì)降低無源濾波處理器的工作效率,不能有效地處理線路中所含有的諧波。因此在選擇無源濾波處理器之前,對(duì)于線路中諧波含量的測(cè)量十分重要。

運(yùn)用有源濾波處理和無源濾波處理相結(jié)合的方法,可以有效地改善輸電的品質(zhì),提高電能在產(chǎn)生、運(yùn)輸以及使用過程中的效率。除此之外,對(duì)于諧波的處理還可以改善通信的質(zhì)量,使得電能的綜合利用率提高,也會(huì)降低電能設(shè)備的損耗程度,從而達(dá)到我們預(yù)期的治理效果。只有將醫(yī)院中供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波控制在合理的范圍內(nèi),醫(yī)院的用電質(zhì)量才能得到保證,醫(yī)院中所使用的高精度設(shè)備才能準(zhǔn)確運(yùn)行,設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)概率也會(huì)隨之降低。除此之外,還能避免一定的經(jīng)濟(jì)損失,在一定程度上鼓勵(lì)了醫(yī)護(hù)人員的信心,提升醫(yī)護(hù)人員工作態(tài)度。

5安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)

5.1平臺(tái)拓?fù)鋱D

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5.2醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案

都是諧波源,比如X光機(jī)、CT機(jī)等都會(huì)產(chǎn)生大量諧波,諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低,使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,并使絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振,使諧波含量放大,造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作,使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于醫(yī)院的化驗(yàn)設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生干擾。

為了消除配電系統(tǒng)諧波對(duì)醫(yī)院設(shè)備的影響,方案配置AnSinI有源濾波器,濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置,以并聯(lián)方式接入電網(wǎng),通過實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載的諧波和無功分量,采用PWM變流技術(shù),從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無功分量對(duì)應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功補(bǔ)償。IMG_257

有源諧波治理系統(tǒng)硬件配置方案

名稱

型號(hào)

功能

有源諧波治理系統(tǒng)

AnSin-□-MI型

采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式,并聯(lián)在系統(tǒng)中,兼補(bǔ)諧波和無功:可對(duì)2~51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償;具備完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能:基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái),具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能;支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互;具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能,可將三相不平衡負(fù)荷調(diào)整至平衡;具備動(dòng)態(tài)過溫降載功能,較大限度的保證濾波器的持續(xù)運(yùn)行;具備智能風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制功能,根據(jù)負(fù)荷率和環(huán)境溫度智能控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,降低損耗;具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容功能。

有源無功補(bǔ)償系統(tǒng)

AnCos-□-MI型

采用DSP高速檢測(cè)和運(yùn)算的數(shù)字控制系統(tǒng)監(jiān)控及顯示系統(tǒng);具備無功功率線性補(bǔ)償、三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能,并可濾除5、7、11、13次以內(nèi)的諧波;具備遠(yuǎn)程通訊接口功能,并可通過PC機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控:基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái),具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能;支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互;具備數(shù)據(jù)可視化與策略定制化;具備自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行功能;具備智能散熱和調(diào)速的功能;具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容功能,支持插拔,方便更換;具備測(cè)量監(jiān)視和定值設(shè)定功能;具備過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護(hù)功能。

低壓無功功率補(bǔ)償裝置

ANSVC

多種補(bǔ)償形式:三相共補(bǔ)、三相分補(bǔ)、共補(bǔ)十分補(bǔ)三種形式,并使用串聯(lián)電抗器保護(hù)電容器;控制器具有多回路循環(huán)或編碼投切運(yùn)行方式,能有效避免分組投切時(shí)個(gè)別電容投切過于頻繁的問題;具有電力參數(shù)監(jiān)測(cè)、采集和統(tǒng)計(jì)功能和標(biāo)準(zhǔn)的通信接口,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)管理。

諧波保護(hù)器

ANHPD

吸收3kHz?10MHz頻率各種能量的諧波干擾,消除高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、浪涌等干擾,擠正電壓、電流波形,克服由于高頻諧波污染引起的干擾,保障設(shè)備的安全運(yùn)行。

中銭安防保護(hù)器

ANSNP

DSP+FPGA控制方式,響應(yīng)時(shí)間短,全數(shù)字控制算法;可濾除中性線中由3N次諧波或三相不平衡造成的過大電流;具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能:釆用4.3英寸屏慕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制;多機(jī)并聯(lián),達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)。

混合動(dòng)態(tài)諧波無功補(bǔ)償

系統(tǒng)

AnCos-□/□-MI型

線性輸出,無功功率全容性-全感性輸出的同時(shí),可濾除特定次諧波;具備三相不平衡治理及穩(wěn)壓功能;補(bǔ)償后系統(tǒng)功率因數(shù)>0.99;具有有源濾波功能,單模塊有四種規(guī)格:30kvar無功十15安培濾波,50kvar無功+25安培濾波,75kvar無功+37.5安培濾波,lOOkvar無功+50安培濾波;模塊化并聯(lián)設(shè)計(jì);基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái),具備運(yùn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能;支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互。

混合動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)

AnCos-□/Q□II型

補(bǔ)償方式靈活;無功補(bǔ)償,諧波治理,解決三相不平衡問題;全模塊設(shè)計(jì);具有人性化的人機(jī)交互界面,實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的電能質(zhì)量信息;基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái),具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能:支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互;采用7寸觸摸屏,可以監(jiān)控每一路TSCI作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,保障功率因數(shù)可以達(dá)到0.99以上。

混合動(dòng)態(tài)消諧補(bǔ)償系統(tǒng)

AnCos-□/C□II型

控制方式靈活,釆用先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ焖夙憫?yīng);一機(jī)多能,既可補(bǔ)償諧波,又可兼補(bǔ)無功;模塊化設(shè)計(jì);釆用可靠的電容電疣器組合,防止出現(xiàn)諧振;基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái),具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能;支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互;采用7英寸大屏慕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,使用方便,易于操作和維護(hù)。

6結(jié)語

本文通過對(duì)醫(yī)院供電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的來源,諧波產(chǎn)生的危害以及如何治理諧波進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹,希望為以后解決醫(yī)院供電系統(tǒng)中諧波治理提供一定的參考意見。也希望日后有更多更好處理醫(yī)院供電系統(tǒng)中諧波的方法,以此營(yíng)造一個(gè)安全的供電環(huán)境,使醫(yī)院的工作更加科學(xué)化,更具安全性,并提高人們的生活質(zhì)量。

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