淺談醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析及治理方案

江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司 江蘇江陰 214432

摘要：經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，非線性設(shè)備被廣泛用于大部分建筑中，非線性設(shè)備憑借其的優(yōu)勢，為人們的生活生產(chǎn)帶來了很多便利。將非線性用電設(shè)備接入醫(yī)院配電系統(tǒng)，會產(chǎn)生一定的諧波電流，從而對醫(yī)院的配電系統(tǒng)造成一定的影響。通過分析諧波的產(chǎn)生和危害，以及醫(yī)院配電系統(tǒng)的特點和諧波設(shè)備的主要分布，能夠更加深刻地認識和了解醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理方案和效果。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院配電系統(tǒng)；諧波設(shè)備效果；治理方案

0引言

現(xiàn)代科學技術(shù)的進步帶動了醫(yī)學技術(shù)的發(fā)展，越來越多先進的醫(yī)學技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備應運而生，大大提高了醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展水平。在醫(yī)學技術(shù)進步的同時，非線性設(shè)備在醫(yī)院配電系統(tǒng)中得到了一定的運用，在運用的過程中，容易產(chǎn)生一些諧波電流危害配電系統(tǒng)的正常運行。諧波電流的積累，容易增加配電系統(tǒng)中線路的損耗，加劇線路的老化，從而威脅整個配電系統(tǒng)的安全正常運行，降低了醫(yī)院配電系統(tǒng)的可靠性。因此，對醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波設(shè)備進行有效治理，凈化配電系統(tǒng)，保證其安全性。

1醫(yī)院配電系統(tǒng)常見問題分析

（一）產(chǎn)生諧波

諧波是電流中含有的基波頻率整數(shù)倍的電量，配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的根本原因是非線性負載導致的。在非線性設(shè)備的使用過程中，由于非線性負載，會導致電壓、電流正弦波出現(xiàn)畸變。在平衡的三相系統(tǒng)中，偶次諧波被消除，只剩下奇次諧波。

（二）諧波危害

1.加速絕緣老化，縮短設(shè)備使用壽命

諧波電壓會增加電容器和變壓器的渦流損耗，增加絕緣材料的電應力。諧波電流會導致變壓器的銅損加劇，從而增加噪音，局部產(chǎn)生過熱的情況，加速絕緣老化，造成設(shè)備損壞，縮短變壓器、電動力等設(shè)備的使用壽命。

2.增加線路損耗，加大設(shè)備成本支出

諧波借助外界的治理才能夠減少和消除。諧波電壓和電流在配電系統(tǒng)中的積累，會增加線路的損耗，降低變壓器的帶載能力，從而增加設(shè)備成本支出和電費支出[1]。

3.干擾通訊系統(tǒng)，降低通訊工作質(zhì)量

由于配電系統(tǒng)空間的限制，輸電線路和通訊線路的距離一般不遠，諧波的產(chǎn)生通過傳導耦合和電磁感應，會引入噪音對通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，從而降低通訊的質(zhì)量，嚴重的甚至會導致通訊信息丟失。

4.開關(guān)動作失誤，造成嚴重電力事故

諧波的產(chǎn)生，會改變地電流繼電器的時間延長特點，無法區(qū)分零序電流和三次諧波，導致開關(guān)誤動作，出現(xiàn)跳閘的情況。此外，配電系統(tǒng)的保護裝置和自動裝置會產(chǎn)生誤動，造成區(qū)域電網(wǎng)的瓦解，出現(xiàn)大面積停電的情況。

2醫(yī)院配電系統(tǒng)的特點和諧波設(shè)備的主要分布

1. 醫(yī)院配電系統(tǒng)的特點

醫(yī)院是救死扶傷的重要場地，需要運用大量的醫(yī)療設(shè)備，醫(yī)療用電保持持續(xù)，因此，醫(yī)院的配電系統(tǒng)具備高的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性。病人使用的呼吸機、心電圖機以及輸液泵等醫(yī)療設(shè)備，一旦出現(xiàn)斷電的情況，會造成無法估量的后果。醫(yī)院的配電系統(tǒng)主要是10/0.4Kv的主變壓器，通風設(shè)備、照明設(shè)備、電子醫(yī)療設(shè)備以及計算機和UPS是主要的負載，而且大部分都是單相的非線性負載。

（二）醫(yī)院諧波設(shè)備的主要分布

1.通風設(shè)備

大部分醫(yī)院使用的通風設(shè)備都以變頻風機和空調(diào)為主，能夠有效地節(jié)約資源。然而，變頻器是產(chǎn)生諧波的重要來源之一，變頻器導致電流發(fā)生畸變的概率高達百分之三十三及以上，產(chǎn)生大量的五次、七次諧波，對電網(wǎng)造成破壞。

2.照明設(shè)備

在醫(yī)院的照明系統(tǒng)中，使用了大量的熒光照明設(shè)備，熒光燈具回產(chǎn)生較多的諧波電流，在好幾個熒光燈組成三相四線負載的情況下，中線上就會出現(xiàn)大量的三次諧波電流。

3.電子醫(yī)療設(shè)備

醫(yī)院大部分電子醫(yī)療設(shè)備都是通過開關(guān)電源實現(xiàn)供電，開關(guān)電源設(shè)備會產(chǎn)生一定的三次、五次、七次諧波，流入電網(wǎng)。

4.計算機及UPS

目前大部分醫(yī)院都是通過計算機實現(xiàn)運營和管理工作，計算機數(shù)量眾多，計算機服務器配有UPS等備用電源，加之個人電腦的開關(guān)電源，都是產(chǎn)生諧波的電源。

3醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理方案及效果

（一）醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理方案

設(shè)計濾波器是常用的治理諧波設(shè)備的方法，主要包括有緣濾波器、無緣濾波器以及有緣濾波器和無緣濾波器的組合式濾波器。有緣濾波器的治理效果好，價格也高；無緣濾波器的治理效果欠佳，但經(jīng)濟實惠；組合式濾波器的治理效果和效率都比較好。依據(jù)濾波器的安裝位置不同，包括集中式安裝治理和單臺設(shè)備就地治理兩種形式。在具體的治理過程中，要結(jié)合實際情況設(shè)計科學合理的治理方案。針對照明等諧波含量較少的普通醫(yī)療設(shè)備，可以采用無源濾波器集中治理的方式，既保證了治理的有效性，又提高了治理效率，降低了治理成本；針對利用變頻裝置的空調(diào)、熱水器等，可以利用無緣濾波器和有緣濾波器相結(jié)合的組合式濾波器進行集中治理。此外，安裝有源濾波器是治理醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備主要的方案。有源濾波器在醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理工作中的效果為顯著，有源濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)對諧波的動態(tài)抑制和無功補償。

（二）醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理效果

1.提升配電系統(tǒng)品質(zhì)

安裝有源濾波器，能夠?qū)ω撦d電流中的諧波量進行實時檢測，實現(xiàn)對諧波的濾除和功率因素的提高等。對變化的諧波進行自動跟蹤和補償，可控性和響應性高，降低了與配電系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振危險的概率，從而吸收線路中一定程度的諧波，實現(xiàn)對配電系統(tǒng)品質(zhì)的優(yōu)化和提升。

2.保障設(shè)備穩(wěn)定運行

安裝有緣濾波器，能夠降低諧波的指標和損耗，有效減少諧波對設(shè)備造成的破壞，緩解了絕緣老化的程度，延長了設(shè)備的使用壽命。同時諧波的減少還降低了對設(shè)備通訊的干擾，提高了設(shè)備電能的質(zhì)量，提升了設(shè)備運行的效率和電力能源的使用率，增強了配電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性，保障了設(shè)備的穩(wěn)定運行。

3.降低配電系統(tǒng)能耗

安裝有緣濾波器，能夠讓醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波設(shè)備產(chǎn)生的諧波達到或者低于國家規(guī)定的標準，在提高諧波的消除率的同時降低了醫(yī)院配電系統(tǒng)對能源的消耗。此外，醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波流入有源濾波器，不會對變壓器和配電系統(tǒng)的其他用電設(shè)備造成威脅，從而在降低醫(yī)院配電系統(tǒng)能源消耗的同時，對配電系統(tǒng)中的用電設(shè)備起到了有效的保護作用，進一步確保了醫(yī)療工作的正常開展和運行，提升了醫(yī)療工作的效率和質(zhì)量。

4安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)

4.1平臺拓撲圖

4.2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

4結(jié)束語

總而言之，醫(yī)院作為與民生息息相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，配電系統(tǒng)的正常運行和醫(yī)療設(shè)備的正常運作與人民群眾的生命財產(chǎn)安全有著直接的聯(lián)系。諧波的產(chǎn)生對醫(yī)院配電系統(tǒng)會造成一定的危害，必要對諧波設(shè)備進行有效地治理。有緣濾波器是治理醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的有效方案，利用有緣濾波器能夠減少諧波的產(chǎn)生，降低諧波的危害，有效地保護醫(yī)院用電設(shè)備，從而優(yōu)化醫(yī)院的配電系統(tǒng)，確保醫(yī)院配電系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻：

[1]醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備效果及治理方案黎清林

[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,2020(01):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