淺談醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析及治理研究

繆陽揚

江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司 江蘇江陰 214432

摘要：諧波主要出現(xiàn)在醫(yī)院配電系統(tǒng)中，如果醫(yī)院的配電系統(tǒng)質(zhì)量不夠高，往往會產(chǎn)生諧波。諧波不僅影響配電系統(tǒng)中電能的質(zhì)量，而且還會影響配電設備的使用壽命，大多數(shù)情況下，諧波的產(chǎn)生會使得配電設備的使用壽命減短。而醫(yī)院作為一個特殊的場所，需要重視醫(yī)院供電系統(tǒng)中諧波的出現(xiàn)，并采取相應的諧波處理措施。本文就醫(yī)院配電系統(tǒng)中諧波的處理提出相應的建議，希望為醫(yī)院配電系統(tǒng)后續(xù)正常運行提供一定的參考。

關鍵詞：醫(yī)院配電設備；諧波產(chǎn)生的原因；治理諧波

0引言

隨著電子科學技術的發(fā)展，醫(yī)院引入大量電子化醫(yī)療設備和高精度醫(yī)療儀器，而這些醫(yī)療設備與醫(yī)療儀器在運轉時往往是依靠供電系統(tǒng)的，供電系統(tǒng)在運行過程中會產(chǎn)生諧波，諧波的危害嚴重時會導致醫(yī)生對患者情況的誤診，更有部分諧波產(chǎn)生后，會通過那些直接接觸人體的醫(yī)療設備對人體的健康造成較為嚴重的影響，如產(chǎn)生微電擊，更有嚴重的甚至會危害人的生命。諧波的產(chǎn)生不僅會對患者的治療造成影響，而且還消耗大量電能，在一定程度上增加了醫(yī)院的經(jīng)濟負擔，但是諧波問題目前還沒有得到充分的重視，因此要重視諧波問題，并找到諧波產(chǎn)生的原因和解決這些問題的措施，營造一個良好的治療環(huán)境。

1諧波概述

諧波是一種對人體有害的電磁波。諧波的來源主要有以下幾個方面：一是由于發(fā)電源的質(zhì)量不高從而產(chǎn)生的諧波，因為醫(yī)院中所用的醫(yī)療設備、發(fā)電機和電源都在制作上無法做到均勻一致，所以導致發(fā)電源的質(zhì)量不過關，進而會產(chǎn)生諧波，不過一般情況下，這種情況產(chǎn)生的諧波數(shù)量較少；二是輸配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波，輸配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要設備一般是電力變壓器，電力變壓器中如果鐵心飽和的話，就會使得電力變壓器的工作點偏離正確的曲線，通常情況下，電力變壓器工作點偏離曲線的距離與諧波電流產(chǎn)生的數(shù)量成正比。而電力系統(tǒng)中的諧波主要來源于電氣設備，因此諧波對電氣設備的危害很大。諧波不僅僅會降低電能的傳輸產(chǎn)生利用的效率，而且還會使電器設備老化，更嚴重的有可能會使電器設備燒毀，進而造成不必要的經(jīng)濟損失。

2諧波的危害

2.1增加設備損耗

諧波會增加設備損耗程度，是因為在輸配電系統(tǒng)中，一般都是電力變壓器產(chǎn)生諧波，所以諧波對于電力變壓器的影響較大。除此之外，諧波的產(chǎn)生還會影響電機的正常運行，從而使得絕緣材料的電力供應增加，進而增加電力變壓器運行過程中產(chǎn)生的渦流損耗。當電力變壓器運行過程中產(chǎn)生的渦流損耗超過額定標準的時候,就會對電力變壓器中的金屬繞線組產(chǎn)生一定的影響，金屬繞線組摩擦增加，從而導致設備發(fā)熱、設備老化等一系列問題。

2.2增加線損及其他設備損耗

諧波是一種對人體有害的電磁波，諧波在產(chǎn)生的過程中會產(chǎn)生電壓，這些電壓往往是連續(xù)性的產(chǎn)生。而當這些連續(xù)性的電壓積累到一定程度時，就會對醫(yī)療電氣設備中的線路及相關器件造成一定的損耗，從而影響電路變壓器的正常運行，降低電路變壓器運行質(zhì)量。

2.3造成設備運行異常

通常情況下，電氣設備在運行過程中往往會遵循一定的電氣系統(tǒng)配置運行規(guī)律，但是諧波的產(chǎn)生會干擾這種電氣設備正常運行的邏輯，進而導致電氣系統(tǒng)異常運行，比如，我們生活中比較常見的跳閘現(xiàn)象就是一種典型的電器設備運行異常的代表。

2.4影響通信質(zhì)量

通信已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠?，我們的日常通信離不開長短波的傳輸，但是諧波這種電磁波廢料，由于其本身的波長不固定，因此會對我們的日常通信造成干擾，常常表現(xiàn)為增加通信過程中的噪音。除此之外，我們在用微信進行視頻語音的過程中，信號也會因為諧波的干擾而減弱。

2.5諧波對醫(yī)院的危害

由于現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，我們的醫(yī)療診斷也越來越多地依賴醫(yī)療設備，可一旦醫(yī)療設備在運行過程中被諧波干擾，醫(yī)療設備會出現(xiàn)讀數(shù)異常或者運行異常，就會對醫(yī)生的診斷過程造成影響，比如造成醫(yī)生對患者的誤診就是一個典型的例子。更有甚者，當醫(yī)生正在對患者進行手術時，如果醫(yī)療設備在此時出現(xiàn)故障，就會對病人的生命造成嚴重的危害，進而造成醫(yī)療事故，并會引起不必要的經(jīng)濟損失以及激發(fā)醫(yī)患矛盾。這不僅僅是一種經(jīng)濟上的損失，對于醫(yī)護工作人員的精神上也是一種傷害。

3醫(yī)院供電系統(tǒng)中諧波的主要來源

3.1放射類醫(yī)療設備

CT機在其工作周期內(nèi)，如果工作時就會產(chǎn)生諧波，經(jīng)過調(diào)查CT機在工作時產(chǎn)生的諧波率會高達百分之30。核磁共振儀也是醫(yī)院供電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要設備之一，經(jīng)過相關專業(yè)人員的測量，發(fā)現(xiàn)核磁共振儀在運行過程中產(chǎn)生的諧波畸變率高達百分之25。除此之外，x光機、數(shù)字減影血管造影、三光子直射加速器等此類放射性醫(yī)療設備都會產(chǎn)生諧波。如果諧波問題還沒有引起部分醫(yī)院的重視，不僅僅會對該設備本身造成影響，還會對醫(yī)院的其他設備造成影響，因此，醫(yī)院要加強對諧波問題的重視。

3.2開關電源

許多大型醫(yī)院都是要求醫(yī)院一天24h全天供電，除此之外，醫(yī)院中一些高精度醫(yī)療設備對供電的質(zhì)量要求也比較高。因此，開關電源的出現(xiàn)解決了醫(yī)院供電需求以及醫(yī)院大型醫(yī)療設備對電能質(zhì)量的需求這一問題。但是，經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)，開關電源在運行過程中也會產(chǎn)生諧波，并且開關電源在運行中產(chǎn)生的諧波畸變率為百分之20，僅次于核磁共振儀產(chǎn)生的諧波畸變率，所以開關電源的運用過程中產(chǎn)生的諧波也要引起我們的重視。

3.3醫(yī)院中的升降電梯

醫(yī)院作為一個公共場所，人流量較多，所以醫(yī)院中升降電梯隨處可見，而升降電梯在啟動與停止時產(chǎn)生的變速，通常都是由變頻器來完成的，但變頻器會導致電流發(fā)生嚴重的畸變。通常情況下，畸變的的概率為百分之40～百分之70。電梯作為一種大功率耗電設備，產(chǎn)生的諧波電流也較大，因此我們在調(diào)查諧波來源時不能忽略電梯。

3.4其他設備中的諧波

除了上述三類設備，醫(yī)院中可以產(chǎn)生諧波的設備還有空調(diào)、鍋爐、以及部分小型醫(yī)療設備、計算機、還有醫(yī)院中比較常見的照明燈等。雖然這些設備所產(chǎn)生的諧波危害性并不是很大，但還是會有一定的影響。比如，醫(yī)院中的計算機，諧波的存在會使得機房中部分電腦在運行過程中出現(xiàn)邏輯性的錯誤以及數(shù)據(jù)丟失，導致計算機運行故障等問題，所以這些設備中所產(chǎn)生的諧波也應該引起我們的重視。

4諧波治理措施

由于醫(yī)院供電設備中諧波來源較為穩(wěn)定，相較其他場所的諧波處理具有一定的優(yōu)勢。當前對醫(yī)院供電設備中所產(chǎn)生的諧波處理主要有三種方法：有源濾波處理法，無源濾波處理法以及有源濾波和無源濾波處理相結合的方法。有源濾波處理方法比無源濾波處理方法更為*，首先有源濾波處理方法具有動態(tài)補償作用，且系統(tǒng)的阻抗對于有源濾波器的影響較小，可以實現(xiàn)規(guī)?；牟僮?，進而提高諧波治理的效率。無源濾波處理法處理諧波的效能較高，但在使用無源濾波處理器前，需要使用諧波測量儀提前測量出線路中所含有的諧波的含量，只有對于線路中所含有的諧波含量有一定的認識后，才能相應地選擇合適的無源濾波處理器。因為線路中所含有的諧波含量不同，所選用的無源濾波處理器也不同。如果選擇的無源濾波處理器與諧波含量不對應，會降低無源濾波處理器的工作效率，不能有效地處理線路中所含有的諧波。因此在選擇無源濾波處理器之前，對于線路中諧波含量的測量十分重要。

運用有源濾波處理和無源濾波處理相結合的方法，可以有效地改善輸電的品質(zhì)，提高電能在產(chǎn)生、運輸以及使用過程中的效率。除此之外，對于諧波的處理還可以改善通信的質(zhì)量，使得電能的綜合利用率提高，也會降低電能設備的損耗程度，從而達到我們預期的治理效果。只有將醫(yī)院中供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波控制在合理的范圍內(nèi)，醫(yī)院的用電質(zhì)量才能得到保證，醫(yī)院中所使用的高精度醫(yī)療設備才能準確運行，設備運行過程中產(chǎn)生的風險概率也會隨之降低。除此之外，還能避免一定的經(jīng)濟損失，在一定程度上鼓勵了醫(yī)護人員的信心，提升醫(yī)護人員工作態(tài)度。

5安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)

5.1平臺拓撲圖

5.2醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于醫(yī)院的化驗設備可能會產(chǎn)生干擾。

為了消除配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。

有源諧波治理系統(tǒng)硬件配置方案

6結語

本文通過對醫(yī)院供電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的來源，諧波產(chǎn)生的危害以及如何治理諧波進行了簡要的介紹，希望為以后解決醫(yī)院供電系統(tǒng)中諧波治理提供一定的參考意見。也希望日后有更多更好處理醫(yī)院供電系統(tǒng)中諧波的方法，以此營造一個安全的供電環(huán)境，使醫(yī)院的工作更加科學化，更具安全性，并提高人們的生活質(zhì)量。

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