醫(yī)療行業(yè)電能質(zhì)量特點(diǎn)
大量先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備如核磁共振、CT機(jī)、X光機(jī)、血透機(jī)等,及各種節(jié)能照明設(shè)備、變頻空調(diào)、電梯設(shè)備等大量投入使用。給醫(yī)療機(jī)構(gòu)帶來了諧波和三項(xiàng)不平衡問題,容易引起醫(yī)療事故。
典型負(fù)載
通風(fēng)設(shè)備:為了節(jié)約能源,大部分醫(yī)院采用變頻風(fēng)機(jī)及空調(diào)。變頻器是非常典型的諧波源,其電流畸變率達(dá)33%以上,會(huì)產(chǎn)生大量的5、7、11、13等(6n±1)次諧波;
照明設(shè)備:由于醫(yī)院內(nèi)部使用大量的節(jié)能熒光燈具,因此會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流,熒光燈接成三相四線負(fù)載時(shí),中線上就會(huì)流過很大的三次諧波電流;
電子醫(yī)療精密設(shè)備:大型醫(yī)院內(nèi)的大型電子醫(yī)療設(shè)備一般為開關(guān)電源供電,開關(guān)電源設(shè)備會(huì)產(chǎn)生3、5、7、9等(2n±1)次諧波;
計(jì)算機(jī)及UPS電源:目前醫(yī)院均為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理,計(jì)算機(jī)的數(shù)量很多,此外服務(wù)器等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)必須配有UPS等備用電源。個(gè)人電腦的開關(guān)電源及UPS均為諧波源,會(huì)產(chǎn)生大量的3、5、7、9等(2n±1)次諧波。
醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波特點(diǎn)如下表所示:
諧波源負(fù)載種類 | 諧波電流次數(shù) | 諧波電流畸變率 |
照明燈具、電腦等 | 3、5、7、9等(2n±1)次 | (7~10) % |
電子檢測設(shè)備、手術(shù)室、伽馬刀等 | 3、5、7、9等(2n±1)次 | (10~15)% |
CT、磁共振、DSA等 | 3、5、7、9等(2n±1)次 | (30~40)% |
加速器、X光機(jī)、胃腸機(jī)等 | 3、5、7、9等(2n±1)次 | (50~60)% |
UPS、變頻通風(fēng)設(shè)備、電梯等 | 5、7、11、13等(6n±1)次 | (25~35)% |
產(chǎn)生危害
1諧波電流的危害:
1)引起電流失真;
2)產(chǎn)生諧波磁場,干擾數(shù)據(jù)通訊,引起電腦網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)異?;蛩罊C(jī);
3)引起電子醫(yī)療設(shè)備過熱。
2三相不平衡的危害:
1)增加線路的損耗,由于三相不平衡會(huì)導(dǎo)致零線產(chǎn)生電流,增加了線路的損耗;
2)引起電機(jī)發(fā)熱,三相不平衡會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱,使用壽命縮短;
3)影響設(shè)備的安全運(yùn)行,三相不平衡的情況下,對于負(fù)載輕的一端,電壓分配會(huì)升高,如果電壓超過耐壓值,則會(huì)燒毀設(shè)備。
危害概述:由于高次諧波及三相不平衡電流的存在,操作人員在工作中經(jīng)常遇到這些先進(jìn)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(cuò)、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(jī)、腦電圖機(jī)、心電監(jiān)護(hù)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(huì)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(shí)還會(huì)引起微電擊。
治理方案
1利用LMAPF治理諧波及三相不平衡
醫(yī)院行業(yè)所用到的一些電子精密儀器,對電能質(zhì)量要求非常高,因?yàn)閮x器運(yùn)行不穩(wěn)定,嚴(yán)重會(huì)危及到病人的生命,針對醫(yī)院行業(yè)電網(wǎng)諧波現(xiàn)狀,治理諧波及三相不平衡的最佳解決方案是采用有源濾波技術(shù),一般而言,有源濾波器(受控電流源)與一個(gè)產(chǎn)生諧波的負(fù)荷并聯(lián)連接,該受控電流源產(chǎn)生與負(fù)荷的諧波電流大小相同相位相反的補(bǔ)償電流,以此來消除負(fù)荷產(chǎn)生的諧波對配電網(wǎng)的影響,治理三相不平衡的原理與治理諧波類似。
LMAPF選型:
有源濾波器的設(shè)計(jì)容量=運(yùn)行電流*電流畸變率
注:為了補(bǔ)償效果更佳,一般留有裕量,因此一般在計(jì)算容量乘以1.2作為最后的配置容量。
項(xiàng)目配置方案
設(shè)備名稱 | 安裝位置 | 治理方式 | 解決問題 |
有源濾波器 | 負(fù)載進(jìn)線斷路器下端 | 就地治理,部分治理 | 濾除諧波電流,提高供電系統(tǒng)可靠性。 |
小結(jié):本裝置投入使用后不僅可以保證醫(yī)院行業(yè)的諧波電流下降幅度非常明顯而且可以使三相電流達(dá)到平衡,在容量足夠的情況下,現(xiàn)場的電流畸變率將會(huì)由18%下降至5%左右。