淺聊醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析與治理技術方案
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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)療技術的不斷發(fā)展，醫(yī)院中的各種醫(yī)療設備和電子儀器日益增多，這些設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，并提出了相應的治理技術方案，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，對電力供應的穩(wěn)定性和可靠性要求。隨著醫(yī)療技術的不斷進步，越來越多的先進醫(yī)療設備和電子儀器被廣泛應用于醫(yī)院中，如核磁共振成像（MRI）、計算機斷層掃描（CT）、數(shù)字減影血管造影（DSA）、直線加速器等。這些設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)造成嚴重影響。因此，對醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波進行分析并采取有效的治理技術方案，對于保障醫(yī)院的正常運行和醫(yī)療設備的安全穩(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)療設備的非線性特性
醫(yī)院中的許多醫(yī)療設備，如核磁共振成像儀、CT 機、直線加速器等，都采用了電力電子技術，具有非線性特性。這些設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）照明設備的電子鎮(zhèn)流器
醫(yī)院中的照明設備通常采用電子鎮(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）空調設備的變頻器
醫(yī)院中的空調設備為了實現(xiàn)節(jié)能運行，通常采用變頻器進行調速控制。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）增加設備損耗
諧波電流會在配電系統(tǒng)的線路、變壓器、電動機等設備中產(chǎn)生額外的損耗，降低設備的效率，縮短設備的使用壽命。
（二）影響設備正常運行
諧波會使醫(yī)療設備的控制系統(tǒng)產(chǎn)生誤動作，影響設備的正常運行。例如，諧波會使心電圖機、腦電圖機等醫(yī)療設備的測量結果出現(xiàn)誤差，甚至會損壞設備。
（三）引發(fā)電氣火災
諧波電流會使配電系統(tǒng)的中性線電流增大，導致中性線過熱，甚至引發(fā)電氣火災。
（四）降低電能質量
諧波會使配電系統(tǒng)的電壓、電流波形發(fā)生畸變，降低電能質量，影響其他用電設備的正常運行。
四、醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理技術方案
（一）無源濾波器
無源濾波器是一種傳統(tǒng)的諧波治理技術，它由電容器、電抗器和電阻器組成，通過對諧波電流進行分流和濾波，達到降低諧波含量的目的。無源濾波器具有成本低、結構簡單、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，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、方向相反的補償電流，注入到配電系統(tǒng)中，從而達到消除諧波的目的。有源濾波器具有濾波效果好、響應速度快、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)進行諧波治理之前，首先需要對系統(tǒng)中的諧波進行檢測，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)測儀等設備進行。
（二）方案設計
根據(jù)諧波檢測的結果，結合醫(yī)院的實際情況，設計出合理的諧波治理技術方案。方案設計應包括濾波器的類型、容量、安裝位置等內容。
（三）設備選型
根據(jù)設計方案，選擇合適的諧波治理設備。在設備選型時，應考慮設備的性能、質量、價格等因素，選擇性價比高的設備。
（四）安裝調試
將選定的諧波治理設備安裝在醫(yī)院的配電系統(tǒng)中，并進行調試和測試，確保設備能夠正常運行，達到預期的濾波效果。
（五）運行維護
在諧波治理設備投入運行后，應定期對設備進行維護和保養(yǎng)，檢查設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和處理設備故障，確保設備的長期穩(wěn)定運行。
六、安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)
（一）平臺拓撲圖
（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、斷路器以及其它重要設備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制及其他設備通信，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
七、結束語
醫(yī)院配電系統(tǒng)中的諧波問題日益嚴重，對醫(yī)院的正常運行和醫(yī)療設備的安全穩(wěn)定造成了嚴重影響。通過對醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生原因進行分析，探討了諧波對醫(yī)院配電系統(tǒng)的危害，并提出了相應的治理技術方案。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手段，在實際應用中應根據(jù)醫(yī)院的實際情況選擇合適的技術方案。
參考文獻：
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[2] 程杰. 醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析及治理研究[J]. 中國設備工程,2022(1):214-216.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版．
[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10
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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