“電能質(zhì)量”淺析—醫(yī)療行業(yè)

醫(yī)院配電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題現(xiàn)狀

這幾年醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)發(fā)展迅速，大量的新設(shè)備、新技術(shù)不斷加入到醫(yī)院日常工作中來，對醫(yī)院供配電系統(tǒng)帶來了巨大的壓力。如諧波、末端電壓不穩(wěn)定、中性線電流過大等，其中尤以電力諧波狀況最為嚴重；由于用電的不均勻性，中性線電流過大問題日益突出，對配電系統(tǒng)的可靠性及安全性造成潛在隱患。

醫(yī)院配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題

大量諧波的存在會使用電設(shè)備的附加損耗增加，使設(shè)備過熱，降低設(shè)備的效率和利用率；影響繼電和自動裝置工作的可靠性；使測量和計量儀器的指示和計量不準確，對設(shè)備檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，進而導(dǎo)致檢測結(jié)果的偏差和錯誤，最終影響到對病患的檢測和排查、判斷；諧波會導(dǎo)致繼電保護誤動作；諧波使變壓器局部嚴重過熱，使電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至于損壞。高頻諧波進入服務(wù)器通信系統(tǒng)后，產(chǎn)生大量的電磁干擾，造成服務(wù)器錯誤幀增多（主要表現(xiàn)為Ghosts幻像干擾、FCS幀校驗錯誤、Jabber超長幀的大量出現(xiàn)）、非法數(shù)據(jù)包激增并占用網(wǎng)絡(luò)流量、干擾比特流阻塞網(wǎng)絡(luò)通道，直接的后果就是服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸速度嚴重降低，數(shù)據(jù)錯誤大量出現(xiàn)，給信息化管理系統(tǒng)造成威脅。電力電容器因放大諧波導(dǎo)致自身過載，進而引起頻繁跳閘，無法投入運行；電力電容器與諧波產(chǎn)生諧振時，會造成瞬態(tài)過電壓，可能導(dǎo)致保護裝置直接跳閘，造成大面積停電；由于放大諧波電流過大，可直接造成電容器爆炸。當零線電流過大時，通常會出現(xiàn)零線過熱、跳閘、變壓器因過熱而引發(fā)火災(zāi)等現(xiàn)象。配變在三相負載不平衡工況下運行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運行中的配變?nèi)舸嬖诹阈螂娏?，則其鐵芯中將產(chǎn)生零序磁通。這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構(gòu)件作為通道通過，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過鋼構(gòu)件時，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過熱而加快老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。同時，零序電流的存也會增加配變的損耗。

治理方式

醫(yī)院配電系統(tǒng)中的諧波治理主要分為兩種：

1. 配電系統(tǒng)集中補償。

2. 對關(guān)鍵污染源就地補償；

一般推薦使用集中補償，集中補償方式有以下優(yōu)點：

① 相比就地補償，設(shè)備利用率高，補償容量小，性價比高；

② 設(shè)備安裝的空間需求?。?

★醫(yī)院主要用電設(shè)備：

通過測試數(shù)據(jù)分析：加速器、X光機等設(shè)備產(chǎn)生的THDi大約在50%左右；CT、核磁共振、DSA（數(shù)字減影血管造影儀）等在30%左右；電子醫(yī)療檢測設(shè)備、手術(shù)室等在15%左右；變頻通風(fēng)設(shè)備在30%左右。照明（熒光燈具）、計算機及UPS運行時會產(chǎn)生大量的諧波電流；由于醫(yī)院的單相負荷較多，由于零序諧波（如3次諧波）的存在，導(dǎo)致中性線電流過大。

1. 集中補償

集中補償方式是指在配電變壓器下集中安裝濾波器，阻止諧波電流流入上級電網(wǎng)，污染擴散。

這種補償方式能夠保護上級電網(wǎng)，保證了變壓器運行在安全的電能環(huán)境。由于諧波具有矢量疊加性，所以在變壓器底進行集中治理時，各支路的諧波會在此矢量疊加，補償容量比就地補償容量減小。

2. 關(guān)鍵污染源的就地補償

醫(yī)院配電系統(tǒng)中的諧波污染源主要是各種通風(fēng)及水泵系統(tǒng)變頻器及數(shù)據(jù)機房UPS等，就地補償方式就是在這些負載與醫(yī)院配電系統(tǒng)接入點前，安裝有源電力濾波器進行濾波。

這種補償方式能夠?qū)⒅C波源產(chǎn)生的污染盡量控制在源頭位置，與此同時也產(chǎn)生了一些問題：

① 其所需設(shè)備的臺數(shù)增多，即容量變大。

② 安裝設(shè)備時需求的空間大。

應(yīng)用案例

由于高次諧波的存在，操作人員在工作中經(jīng)常遇到這些先進的醫(yī)療儀器和設(shè)備出現(xiàn)故障，輕則出現(xiàn)數(shù)據(jù)差錯、圖像模糊、信息丟失，工作受到干擾。重則硬件突然損壞，軟件遭到?jīng)_擊，儀器設(shè)備無法繼續(xù)正常工作。特別是檢測人體生物電信號的儀器設(shè)備，如心電圖機、腦電圖機、心電監(jiān)護儀、超聲診斷儀等直接接觸人體的儀器設(shè)備，由于信號非常的微弱，如果受到干擾，就會在檢測結(jié)果如波形、圖形、圖像上疊加一種類似于某些病變的畸變（諧波）造成誤診，同時還會引起微電擊，嚴重時還有生命危險。因此在使用這些先進的醫(yī)療儀器設(shè)備時，應(yīng)采取諧波保護措施，確保儀器設(shè)備的安全。

（1）有源電力濾波器應(yīng)用案例

通過測試，某醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波含量大，影響到醫(yī)院信息化辦公平臺的運行速度和效率及數(shù)據(jù)傳輸安全。

?治理方案：

根據(jù)上述情況，某公司使用有源電力濾波器進行了就地補償，治理效果對比如下：

?治理效果：

由投入濾波器前后電網(wǎng)電流波形可已清楚的看出，電網(wǎng)電流諧波絕大部分被濾除掉，波形已經(jīng)接近正弦波。由投入濾波器前后，負載電流與電網(wǎng)電流數(shù)值可以看出，畸變率由38.4%降低為3.2%；3次諧波電流由85A降低為2.3A；5次諧波電流由48.1A降低為3A；7次諧波電流由26.0A降低為2.6A可見，濾波器投入后起到了很好的消除諧波的效果，提高了該醫(yī)院電網(wǎng)的電能質(zhì)量，信息化辦公平臺的運行安全得到保證。

結(jié)論 ：

隨著醫(yī)療配電系統(tǒng)的非線性負荷及精密設(shè)備的不斷增加，電能質(zhì)量問題日益突出，極大的危機配電系統(tǒng)安全運行，對精密醫(yī)療設(shè)備的可靠運行帶來危險隱患，醫(yī)療行業(yè)對配電穩(wěn)定性、安全性及潔凈性要求更為嚴格，路之生電力醫(yī)院定制化方案，首先是確?；颊呒搬t(yī)護人員的安全，即通過有針對性的諧波污染治理，減少甚至消除其對配電系統(tǒng)的不良影響，保證變壓器、電纜、醫(yī)療設(shè)備的正常運行;其次體現(xiàn)直接經(jīng)濟效益，即保障低壓電容補償系統(tǒng)的正常運行，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。