醫(yī)院配電系統(tǒng)電能質(zhì)量問(wèn)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(lái)，對(duì)醫(yī)院供配電系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的壓力。如諧波、末端電壓不穩(wěn)定、中性線電流過(guò)大等，其中尤以電力諧波狀況最為嚴(yán)重；由于用電的不均勻性，中性線電流過(guò)大問(wèn)題日益突出，對(duì)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(wèn)題

大量諧波的存在會(huì)使用電設(shè)備的附加損耗增加，使設(shè)備過(guò)熱，降低設(shè)備的效率和利用率；影響繼電和自動(dòng)裝置工作的可靠性；使測(cè)量和計(jì)量?jī)x器的指示和計(jì)量不準(zhǔn)確，對(duì)設(shè)備檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的偏差和錯(cuò)誤，最終影響到對(duì)病患的檢測(cè)和排查、判斷；諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)作；諧波使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，以至于損壞。高頻諧波進(jìn)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(cuò)誤幀增多（主要表現(xiàn)為Ghosts幻像干擾、FCS幀校驗(yàn)錯(cuò)誤、Jabber超長(zhǎng)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(yán)重降低，數(shù)據(jù)錯(cuò)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(guò)載，進(jìn)而引起頻繁跳閘，無(wú)法投入運(yùn)行；電力電容器與諧波產(chǎn)生諧振時(shí)，會(huì)造成瞬態(tài)過(guò)電壓，可能導(dǎo)致保護(hù)裝置直接跳閘，造成大面積停電；由于放大諧波電流過(guò)大，可直接造成電容器爆炸。當(dāng)零線電流過(guò)大時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)零線過(guò)熱、跳閘、變壓器因過(guò)熱而引發(fā)火災(zāi)等現(xiàn)象。配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負(fù)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(yùn)行中的配變?nèi)舸嬖诹阈螂娏鳎瑒t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(guò)，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過(guò)鋼構(gòu)件時(shí)，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(guò)熱而加快老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。同時(shí)，零序電流的存也會(huì)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(bǔ)償。

2. 對(duì)關(guān)鍵污染源就地補(bǔ)償；

一般推薦使用集中補(bǔ)償，集中補(bǔ)償方式有以下優(yōu)點(diǎn)：

① 相比就地補(bǔ)償，設(shè)備利用率高，補(bǔ)償容量小，性價(jià)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(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析：加速器、X光機(jī)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(cè)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(jì)算機(jī)及UPS運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流；由于醫(yī)院的單相負(fù)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(guò)大。

1. 集中補(bǔ)償

集中補(bǔ)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(jí)電網(wǎng)，污染擴(kuò)散。

這種補(bǔ)償方式能夠保護(hù)上級(jí)電網(wǎng)，保證了變壓器運(yùn)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(jìn)行集中治理時(shí)，各支路的諧波會(huì)在此矢量疊加，補(bǔ)償容量比就地補(bǔ)償容量減小。

2. 關(guān)鍵污染源的就地補(bǔ)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(jī)房UPS等，就地補(bǔ)償方式就是在這些負(fù)載與醫(yī)院配電系統(tǒng)接入點(diǎn)前，安裝有源電力濾波器進(jìn)行濾波。

這種補(bǔ)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(shí)也產(chǎn)生了一些問(wèn)題：

① 其所需設(shè)備的臺(tái)數(shù)增多，即容量變大。

② 安裝設(shè)備時(shí)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(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(wú)法繼續(xù)正常工作。特別是檢測(cè)人體生物電信號(hào)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(hào)非常的微弱，如果受到干擾，就會(huì)在檢測(cè)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，嚴(yán)重時(shí)還有生命危險(xiǎn)。因此在使用這些先進(jìn)的醫(yī)療儀器設(shè)備時(shí)，應(yīng)采取諧波保護(hù)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(guò)測(cè)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(tái)的運(yùn)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(jìn)行了就地補(bǔ)償，治理效果對(duì)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(fù)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(jiàn)，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(tái)的運(yùn)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(fù)荷及精密設(shè)備的不斷增加，電能質(zhì)量問(wèn)題日益突出，極大的危機(jī)配電系統(tǒng)安全運(yùn)行，對(duì)精密醫(yī)療設(shè)備的可靠運(yùn)行帶來(lái)危險(xiǎn)隱患，醫(yī)療行業(yè)對(duì)配電穩(wěn)定性、安全性及潔凈性要求更為嚴(yán)格，路之生電力醫(yī)院定制化方案，首先是確保患者及醫(yī)護(hù)人員的安全，即通過(guò)有針對(duì)性的諧波污染治理，減少甚至消除其對(duì)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(yùn)行;其次體現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)效益，即保障低壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)的正常運(yùn)行，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。