安科瑞 劉邁

　　摘要：文章從諧波治理的危害,、治理意義,、諧波源組成,、諧波治理等方面進行了論述,。目的在于通過綜合整治電網(wǎng)的諧波,，有效地改善醫(yī)院配電系統(tǒng)的安全,、可靠、節(jié)能,。

　　關(guān)鍵詞：醫(yī)院,；配電系統(tǒng)；諧波治理

　　0引言

　　配電系統(tǒng)中存在的諧波成分,，會導致電力系統(tǒng)的電能品質(zhì)下降,，從而導致電力供應的可靠性下降。在醫(yī)院里,，會對各種高精度高的醫(yī)療器械儀器產(chǎn)生很大的影響,，如發(fā)生攝像系統(tǒng)圖像的干擾，監(jiān)視器出現(xiàn)的花屏,、醫(yī)療器械設(shè)備的動作不靈敏,、傳感器元件的故障等，從而影響到這些精度高醫(yī)療器械設(shè)備的正常工作,。因此,，本文就諧波對醫(yī)院配電系統(tǒng)的影響和危害進行了分析和討論。提出了一種具有針對性的控制技術(shù)措施,，以達到降低配電系統(tǒng)諧波成分的目的,，從而有效地改善電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

　　1配電系統(tǒng)諧波治理意義

　　1.1控制高次諧波分量

　　采用無功補償,、濾波器等諧波補償后,，能夠有效的補償配電系統(tǒng)的諧波、減小諧波等成分,，保證配電系統(tǒng)指標達到國家技術(shù)標準和技術(shù)規(guī)范的要求,，從而為醫(yī)院的配電系統(tǒng)和電力設(shè)備，醫(yī)療器械設(shè)備的安全可靠,、節(jié)能,、經(jīng)濟、 ,、穩(wěn)定地運行提供了重要的技術(shù)裝置保證,。

　　1.2提供電能功率因素

　　采用自動消諧濾波器,，能有效地降低電網(wǎng)的電壓、電流諧波,；此外,，采用消諧濾波器，可減少或消除諧波諧振,，從而使醫(yī)療器械設(shè)備得到高質(zhì)量,、 率、經(jīng)濟的電力資源,，減少因諧波引起的不必要的電力資源損耗,。通過多年的實際工作，我們知道,，經(jīng)過對自動調(diào)頻過濾柜等設(shè)備的技術(shù)改造,，可以使醫(yī)院配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，在很長一段時間內(nèi)保持在0.97以上,。通過這種方式,，既能為醫(yī)技樓的醫(yī)療診斷設(shè)備提供一個較好的使用條件，又能有效的提高醫(yī)療診斷設(shè)備的綜合使用效率,，達到5%——30%的節(jié)能效果,。

　　1.3改善供電電能品質(zhì)

　　采用自動消諧式過濾器等電網(wǎng)凈化設(shè)備，對提高醫(yī)院配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)具有重要意義,。通過過濾配電系統(tǒng)的諧波,，對電網(wǎng)的功率因數(shù)進行補償，避免了電力系統(tǒng)中的串并聯(lián)共振現(xiàn)象,，保證醫(yī)療衛(wèi)生工作的安全,、穩(wěn)定、有效的開展,。

　　2電力諧波的危害

　　普通電力系統(tǒng)的電壓應為一個特定的頻率,，并具有一定的幅度,。諧波的產(chǎn)生,，會對電力系統(tǒng)的供電系統(tǒng)有影響，并對電力系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生一定的影響,。諧波的危害表現(xiàn)在以下幾個方面,。

　　2.1影響繼電保護和自動裝置的工作可靠性

　　在電磁繼電器中，由于電力諧波的存在,，往往會導致繼電保護裝置設(shè)備的誤動作,、不能正常工作，從而影響到系統(tǒng)的正常運行,。

　　2.2對動力設(shè)備的影響

　　諧波對電動機產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)為：電動機的工作效率下降,、使用壽命縮短（受影響設(shè)備有供暖,、供水、中央空調(diào),、電梯等）,。此外，3次諧波在導線上流動時,，導線長期過熱,，造成絕緣老化后引起著火。

　　3醫(yī)療行業(yè)諧波治理需求分析

　　醫(yī)療器械設(shè)備的發(fā)展,，是醫(yī)院的一個重要標志,，也是醫(yī)院先進技術(shù)的一個重要標志。現(xiàn)代醫(yī)院不斷引進先進的電子醫(yī)療體系,，不斷的改善醫(yī)療質(zhì)量,。諧波干擾是當前醫(yī)院建設(shè)中亟待解決的問題。醫(yī)院的建設(shè),，管理,，電氣工程項目的設(shè)計，在今后的發(fā)展中都要加以重視,。

　　由于電力電子設(shè)備自身的功率和效率的提高,，使得電網(wǎng)中的諧波干擾和反串現(xiàn)象越來越突出。諧波不但會使電網(wǎng)的供電質(zhì)量下降,，而且會對醫(yī)療器械設(shè)備,、用電裝置設(shè)備造成故障，造成誤動作,、擊穿電容器,、對小型設(shè)備儀器的電源模塊造成干擾。因此,，電網(wǎng)的諧波問題是一個不可忽略的問題,。

　　4醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波源分析

　　4.1醫(yī)院配電系統(tǒng)負荷主要特征

　　醫(yī)院作為一種特殊的服務(wù)場所，其醫(yī)療器械設(shè)備的種類,、數(shù)量,、人員的流動性、供電可靠性,、節(jié)能經(jīng)濟性等都有很大的影響,。如果出現(xiàn)停電、供電不足等問題,，對患者的經(jīng)濟,、社會造成 大的影響甚至會造成手術(shù)等無法正常進行，造成嚴重的后果,。在醫(yī)院配電系統(tǒng)中,，一般采用10/0.4千伏主變壓器（兩路電源）,，其主要的非線性負荷有：醫(yī)療器械設(shè)備、節(jié)能照明設(shè)備,、變頻調(diào)速設(shè)備,、計算機、 UPS應急電源系統(tǒng)等,，這些電力負荷大多為單相非線性負荷,，所產(chǎn)生的諧波成分會被注入到配電系統(tǒng)，從而污染電力網(wǎng)絡(luò),。

　　4.2醫(yī)院配電系統(tǒng)中的主要諧波源

　　通過對醫(yī)院配電系統(tǒng)的大量測試和分析,，得出結(jié)論：通風設(shè)備、照明設(shè)備,、醫(yī)療設(shè)備,，是醫(yī)院配電系統(tǒng)中的諧波源。如醫(yī)院照明系統(tǒng)中,，使用大量的節(jié)能型熒光燈,，這些熒光燈在運行時，會產(chǎn)生大量的諧波,，對配電網(wǎng)造成一定的污染,。采用三相四線供電的多盞節(jié)能燈，在三相四線負荷運行的情況下,，三相三次諧波對醫(yī)院配電系統(tǒng)造成嚴重的污染,。醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備中有大量的電力電子元器件，這些醫(yī)療設(shè)備在工作時會產(chǎn)生較大的諧波,，造成電網(wǎng)污染,。比較常見的設(shè)備有MRI（核磁共振）、CT機,、X線機等,。其中，MRI工作時會生成射頻脈沖和交變磁場來產(chǎn)生核磁共振,，而射頻脈沖和交變磁場都會帶來諧波污染,；X光機中高壓整流器的整流橋工作時將產(chǎn)生較大諧波，而且X光機為瞬時性負荷,，工作時電壓可達百千伏,，變壓器的負載將增加60~70kw的瞬時負荷，也會增加電網(wǎng)諧波,。

　　5醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波綜合治理方案

　　醫(yī)院配電網(wǎng)的諧波治理的總體目標是：電網(wǎng)的總諧波 THDI (3%，電源功率因數(shù)cosφ)0.95,。

　　5.1采用串聯(lián)電抗器

　　該裝置以串聯(lián)電抗器為核心,，對諧振進行控制,，并對電容進行保護，以達到安全補償,。但是,，這種諧波治理方法，在諧波處理方面,，卻是束手無策,，而且諧波治理的效果也不是很好，所以,，在醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波治理中,，很難取得較好的效果。

　　5.2采用無源調(diào)諧式濾波器進行濾波補償

　　在實際應用中,，一般采用無源調(diào)諧式濾波器,，其阻抗率可分為5.67%、7%和14%三大類,。其中,，具有5.67%電抗系數(shù)的調(diào)諧電容器，具有210Hz的單調(diào)諧振頻率,，它的主要作用是能吸收50%以上電力裝置的5次諧波,；具有7%電抗系數(shù)的調(diào)諧電容器，具有189 Hz的單調(diào)諧振頻率,，其主要作用是吸收電力裝置20%以上的5次諧波和少量7次諧波,；而具有14%電抗系數(shù)的調(diào)諧電容，其單調(diào)諧振頻率為133 Hz,，其主要作用是對3次諧波的控制,。該方法利用無源調(diào)諧式濾波器對電網(wǎng)的電容無功進行補償，取得了很好的濾波效果,。這種方法更經(jīng)濟,、更具性價比，但僅適用于低諧波的情況,。

　　5.3采用有源濾波器

　　有源濾波器用于電網(wǎng)的諧波濾波及無功補償,，能滿足電網(wǎng)的諧波治理和無功補償需求，但是,，無功補償?shù)臒o功功率消耗了有源濾波器的容量,，而且其費用也比電容高，因而很少用于實際工程中,。

　　5.4混合濾波補償方案

　　在醫(yī)院配電系統(tǒng)中,，將有源濾波器+無源調(diào)諧式濾波器、無功補償?shù)姆椒ńY(jié)合起來,，既能保證無功的安全,，又能消除電網(wǎng)的諧波成分,，節(jié)約能源，經(jīng)濟效益顯著,。

　　5.5采用無功補償方案

　　通過對靜態(tài)無功補償（SvC),、靜態(tài)無功產(chǎn)生（SvG）進行補償，并與在線無功補償系統(tǒng)相結(jié)合,，能夠根據(jù)醫(yī)院配電系統(tǒng)的具體狀況,，動態(tài)的進行補償，從而吸收高次諧波,，降低電壓閃點,，從而有效地改善電網(wǎng)的供電可靠性和供電品質(zhì)。

　　5.6諧波治理設(shè)備的選擇

　　對于已投入使用的醫(yī)院,，可以根據(jù)實際情況來確定過濾裝置的容量,。對正在建設(shè)的醫(yī)院大樓，根據(jù)以下方法計算出諧波電流,，選擇合適的濾波裝置,。

　　a.現(xiàn)場補償：根據(jù)用電設(shè)備的工作電流乘以諧波失真率，可以得到有效的諧波電流,，并選用三線濾波電路,。

　　b.在不使用現(xiàn)場補償?shù)那闆r下，僅使用集中的方式,，將醫(yī)療器械設(shè)備與其它電器設(shè)備相結(jié)合,，可使失真率增加至20%。

　　由于有源濾波器的輸出電壓隨系統(tǒng)的諧波而發(fā)生動態(tài)變化,，不存在過補償問題,；此外，該濾波器還具有過載保護的特性,，而無需考慮過負載問題,。

　　6安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)

　　6.1平臺拓撲圖

6.2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,、斷路器以及其它重要設(shè)備進行監(jiān)視,、測量、記錄,、報警等功能,，并與保護設(shè)備和遠方控制及其他設(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保護裝置及多功能儀表進行保護和監(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,、無功補償裝置、有源濾波裝置,、UPS,、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。

　　電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置

　　7結(jié)束語

　　在醫(yī)院配電系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計,、施工,、運行維護中， 加強對電網(wǎng)的諧波處理,，并采取適當?shù)闹C波處理措施,，以達到減少電網(wǎng)損耗的目的，保證醫(yī)院配電系統(tǒng)的安全可靠,、經(jīng)濟,、 的運行和發(fā)展。

　　參考文獻：

　　[1]醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理技術(shù)方案 劉華金

　　[2] 程杰. 醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析及治理研究[J]. 中國設(shè)備工程,2022(1):214-216.

　　[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2020.06版．

　　[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10