醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析及治理研究

周帆

摘要：在現(xiàn)在的時(shí)代里，跟著大型的醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備的數(shù)量越來(lái)越多，醫(yī)院的醫(yī)療電氣設(shè)備在醫(yī)院各種的治療和診斷中起到的作用也是日益的提高的。在組裝不同的電氣裝置的醫(yī)用的機(jī)器對(duì)用電裝置供電的要求也是要求越來(lái)越嚴(yán)格了，在另一個(gè)層面上，醫(yī)療電氣的裝置自身也會(huì)有相當(dāng)大的諧波電流以及各種具有干擾的信號(hào)，以此會(huì)對(duì)醫(yī)院的供電的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。所以，對(duì)產(chǎn)生的諧波以及各種干擾源的電氣醫(yī)療設(shè)備需要采取一些抑制的方法，來(lái)保證電網(wǎng)的質(zhì)量，讓醫(yī)療的設(shè)備可以正常的運(yùn)行，本文對(duì)諧波的抑制和處理做詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院;諧波;治理

1.諧波的來(lái)源及危害

1.1.諧波的來(lái)源

諧波主要在帶載荷的分線性和非線性的載荷，非線性的載荷，它們?cè)诠ぷ鞯臅r(shí)候，會(huì)生成諧波。因?yàn)榉蔷€性的載荷，它們的特性不同，在這里可以把諧波分成三大來(lái)源。第一方面：鐵磁的飽和型的諧波有很多種的鐵芯的設(shè)備，比如電抗器，電感器等等，它的鐵芯的飽和的特征是呈現(xiàn)非線性的。因?yàn)樗蔫F芯是很飽和，可以讓電流磁化，呈現(xiàn)出尖峰的狀態(tài)，因此會(huì)出現(xiàn)奇次的諧波，其中最主要的還是三次諧波。第二方面：電氣的開(kāi)關(guān)型主要有交流直流的交換裝備，比如整流的機(jī)器，定頻變頻的設(shè)備和各種電器開(kāi)關(guān)裝置，這些電器裝置在整流時(shí)大多是利用移相進(jìn)行控制，因此很可能產(chǎn)生諧波。其中三次諧波基本可以達(dá)到基波的50%，還有6次、8次、12次、15次等奇次諧波。

1.2 諧波的危害

在大多數(shù)的負(fù)載都是非線性的載荷，所以，它們所生成的諧波會(huì)隨之增多，對(duì)電器網(wǎng)絡(luò)的危害也會(huì)逐漸的嚴(yán)重。醫(yī)院最典型的醫(yī)療電氣機(jī)器基本也都是非線性的負(fù)載，它們對(duì)電器網(wǎng)絡(luò)的主要有以下的危害。①在使用過(guò)程中形成的諧波的現(xiàn)象，非線性的載荷經(jīng)常是在安裝電容的方式來(lái)提高使用的功率的，從而來(lái)減小生成的諧波的危害，可是這樣的方式也會(huì)增加但是這就會(huì)增加并聯(lián)和串聯(lián)的諧波頻率，是諧波的電流越來(lái)越大，從而造成電器的不穩(wěn)定和降低使用的安全性能，尤其是在醫(yī)院的醫(yī)療裝置的使用上要加以注意。②諧波可能使得變壓器的損耗變大，它可能增大變壓器的渦流、磁滯現(xiàn)象以及銅損的現(xiàn)象，因此也會(huì)使得機(jī)器溫度升高，電機(jī)的溫度變得很高，生成震動(dòng)和噪音，是機(jī)器損壞。

2 典型醫(yī)療設(shè)備諧波

典型醫(yī)療設(shè)備諧波主要有核磁共振、ct、數(shù)字X光機(jī)、數(shù)字減影血管造影等等。通過(guò)對(duì)這些醫(yī)療設(shè)備的諧波分析，我們可以得出這些醫(yī)療設(shè)備的諧波電流很寬，而且主要是奇次諧波，這種諧波對(duì)其他設(shè)備也有一定的影響。他可能會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的功率降低，從而影響設(shè)備的工作，諧波可能還會(huì)對(duì)整個(gè)供電設(shè)備由一定的負(fù)面作用，是供電出現(xiàn)不均衡的現(xiàn)象。有些醫(yī)用的電氣裝置因?yàn)樽陨淼墓β室蛩睾芨撸\(yùn)行啟動(dòng)的時(shí)候電流也很很大，所以，在使用的時(shí)候?qū)╇娤到y(tǒng)會(huì)有很大的沖擊力，對(duì)整個(gè)電路會(huì)造成污染，從而對(duì)其他的電氣裝置產(chǎn)生不利的作用。所以，需要對(duì)這些大型的醫(yī)用設(shè)備自身產(chǎn)生的諧波進(jìn)行處理。

3 典型醫(yī)療設(shè)備諧波抑制方法

典型醫(yī)療設(shè)備諧波抑制方法主要有增加整流的相數(shù)、安裝交流濾波器、安裝動(dòng)態(tài)有源電力濾波器、有源電力濾波器選擇、有源電力濾波器補(bǔ)償電流控制。

3.1. 減少系統(tǒng)阻抗

為了達(dá)到可以降低系統(tǒng)的阻值的要求，我們就要通過(guò)降低電器裝置和電源之間的間距，簡(jiǎn)而言之，就是升高電壓的供電級(jí)別。比如有一家醫(yī)院采用的電弧爐的設(shè)備，一開(kāi)始使用的是35KV電源系統(tǒng)，它是通過(guò)兩個(gè)110KV的變電所然后通過(guò)一回路的35KV電纜供電，這樣我們?cè)?5KV的電纜上得到的諧波值會(huì)很高;然后我們?cè)撚靡粋€(gè)離220KV變電所只有4公里的地方架設(shè)5回35KV電纜，測(cè)得的諧波明顯有所降低，同時(shí)這家醫(yī)院還利用了大容量的發(fā)電機(jī)，讓非線性的載荷的電器設(shè)備的距離得到了減小，讓該醫(yī)院產(chǎn)生的諧波的數(shù)值得到大大的減小。但是這樣的方法將會(huì)出現(xiàn)很大的投資，需要協(xié)調(diào)電網(wǎng)的發(fā)展。只適用于大型醫(yī)療項(xiàng)目，而且醫(yī)院要求全天不間斷的供電，通常會(huì)有兩個(gè)或以上變電所，所以這種方法得不到很好的利用。

3.2? 限制諧波源

這種方法要通過(guò)調(diào)整諧波源的裝置，從而減少大量生成諧波的工作方式，通過(guò)大量的使用具有諧波消除的裝置來(lái)抵消諧波;也可以通過(guò)加大電流裝置的相數(shù)，提供諧波的次數(shù)，從而使諧波電流的數(shù)值得到降低。但是這種方法通常要通過(guò)改變裝置的線路，配合使用電器儀器，在使用上面也很大的缺陷和不可行性。因此，醫(yī)院只能在結(jié)合自身的情況下做一些改善，在一定的程度上減小諧波的數(shù)量。

針對(duì)大型大型的醫(yī)療電氣設(shè)備引起的電壓的閃變，諧波的污染和功率因數(shù)的低等一些電能的質(zhì)量問(wèn)題，也總結(jié)了一些可以通過(guò)一種靜止的沒(méi)有功率補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備和有電源的濾波器來(lái)構(gòu)成一種新型的綜合的補(bǔ)償系統(tǒng)。用這種電氣系統(tǒng)設(shè)備來(lái)彌補(bǔ)五功率，并且通過(guò)對(duì)著三相的不對(duì)稱的控制來(lái)使電網(wǎng)得到改善，從而消除系統(tǒng)中的負(fù)電流，有電源的濾波器除了電弧爐還有無(wú)功率補(bǔ)償設(shè)備產(chǎn)生的諧波，在構(gòu)造合理的結(jié)構(gòu)，可以讓靜止沒(méi)有補(bǔ)償裝置的有電源濾波裝置互不影響，從而使系統(tǒng)可以分別控制，從而讓系統(tǒng)可以切實(shí)際的運(yùn)行，對(duì)比分析了電氣裝置的前后投入使用的波形和數(shù)據(jù)，可以得出這些補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的有效性和可行性.

結(jié)論

隨著現(xiàn)在的科學(xué)的提高，也有很多的新的先進(jìn)的醫(yī)療裝置會(huì)應(yīng)用在廣大的醫(yī)療行業(yè)。這樣也會(huì)在一個(gè)方面大量的產(chǎn)生電器系統(tǒng)的諧波，從而使醫(yī)療設(shè)備的損壞和運(yùn)行造成一定的影響?，F(xiàn)階段，有些大型醫(yī)院已經(jīng)在總的配電房里面安裝了濾波器裝置，但是針對(duì)一些典型的醫(yī)療裝置卻沒(méi)有安裝濾波器，這樣也會(huì)造成這些設(shè)備周?chē)墓╇娰|(zhì)量受到污染，影響周?chē)渌O(shè)備的使用，因此，可以在大量產(chǎn)生諧波的醫(yī)療設(shè)備處加裝諧波濾波器，將諧波及早進(jìn)行抑制，保證醫(yī)院內(nèi)部供電質(zhì)量。在醫(yī)院電器裝置的設(shè)計(jì)中，對(duì)大型醫(yī)院的諧波量是怎么知道它有多大呢，是怎么計(jì)算出來(lái)的呢，需要采用什么樣的機(jī)器來(lái)減少諧波量呢，卻很少有設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)提出來(lái)的，大多數(shù)醫(yī)院都是在使用過(guò)程中，才會(huì)考慮這個(gè)問(wèn)題，針對(duì)這一現(xiàn)象， 我也對(duì)大型醫(yī)院的諧波的治理介紹了一些解決的方法，以及一些具體的方式，同時(shí)也對(duì)諧波的原理和產(chǎn)生的原因做了簡(jiǎn)單的介紹，以供廣大設(shè)計(jì)人員查看。

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