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要：醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展與建設(shè)離不開電。醫(yī)療行業(yè)的配電系統(tǒng)是保證醫(yī)院供電的一項重要因素。隨著我國現(xiàn)代科學技術(shù)的逐漸發(fā)展與進步，醫(yī)院的供電設(shè)施也得到了很大的改善以及提高。在發(fā)展的過程中，各種技術(shù)使得我國醫(yī)院的配電系統(tǒng)得到了逐漸的完善。一些大型醫(yī)院裝備了許多電子醫(yī)技設(shè)備．這些設(shè)備共同的特點是：設(shè)備運行會產(chǎn)生大量的諧波；對電源質(zhì)量要求很高。醫(yī)療設(shè)備所在配電系統(tǒng)中，如果存在大量的諧波，會使電壓、電流波形發(fā)生畸變，影響系統(tǒng)供電質(zhì)量。同時還對其它供電及用電設(shè)備造成危害：縮短設(shè)備使用壽命，干擾重要醫(yī)療設(shè)備的正常工作。醫(yī)院配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量治理已成為醫(yī)院和設(shè)計部門必須考慮。
關(guān)鍵詞：醫(yī)療行業(yè)供配電系統(tǒng)；醫(yī)療設(shè)備；電能質(zhì)量；諧波危害及治理；系統(tǒng)解決方案
在醫(yī)院的發(fā)展以及運行中，需要采用高科技等技術(shù)手段來滿足醫(yī)院供電設(shè)施的要求，從而逐漸實現(xiàn)醫(yī)院的科學用電以及節(jié)能用電等，這樣能夠有效地減少醫(yī)院的成本。醫(yī)院供配電系統(tǒng)是醫(yī)院工作的基礎(chǔ)平臺，包含各類非線性、時變性電器設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備。它們產(chǎn)生的諧波相互作用，若不治理，不僅會影響設(shè)備的正常運行，嚴重時甚至會威脅患者的生命安全，因此對醫(yī)院供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量治理的深入分析研究勢在必行。
醫(yī)療行業(yè)供配電系統(tǒng)中的諧波源主要可分為醫(yī)療設(shè)備、信息通信設(shè)備和電器設(shè)備三大類，具有頻譜寬、畸變率高、種類雜和數(shù)量多等特點。
醫(yī)院的95%醫(yī)療設(shè)備含有大量的電力電子器件，工作時不可避免的產(chǎn)生諧波污染。常見的醫(yī)療設(shè)備有CT機、核磁共振儀MRI、直線加速器、Ｘ線機、心血管造影機DSA和數(shù)字造影儀DSI等。
作為當前醫(yī)學診斷的主要檢查設(shè)備，CT機臨床運用十分廣泛，且價格十分昂貴。工作時，高頻高壓發(fā)生器先將三相交流電整流成直流，再經(jīng)并聯(lián)逆變器逆變?yōu)轭l率高達1×104Ｈz的交流，最后通過倍壓整流產(chǎn)生大于30KV的穩(wěn)定高壓給球管兩端供電。整個工作過程既進行整流又進行逆變，會產(chǎn)生大量諧波，嚴重時總諧波畸變率可達30%。
醫(yī)學上的核磁共振儀（MRI）依據(jù)“核磁共振"原理，產(chǎn)生核磁共振所需交變磁場和無線電射頻脈沖都將帶來諧波污染，正常工作時MRI的諧波畸變率在20％左右。
直線加速器是指用微波電磁場加速電子的直線型加速器，在醫(yī)院腫瘤放射治療領(lǐng)域運用較為廣泛。系統(tǒng)所需高頻電源、直流高壓電源的產(chǎn)生和脈沖調(diào)制器及脈沖電壓穩(wěn)定裝置都將造成諧波污染，電流總諧波畸變率可達40％~50％。
X光機為典型的瞬時性負荷，工作時電壓可達幾十甚至上百千伏，變壓器原邊將增加60~70kＷ的瞬時負荷。X光機的主要部件為光球管和高壓整流器。由于高壓整流器的整流橋工作時將產(chǎn)生較大諧波，加上X光機的瞬時工作特性，使得其諧波畸變率可達30％~50％。
為了存儲海量信息和方便辦公，現(xiàn)在大型醫(yī)院基本建立了醫(yī)院信息系統(tǒng)。系統(tǒng)本身功能強大，通常包括醫(yī)療信息系統(tǒng)、臨床信息系統(tǒng)、視頻視教和遠程醫(yī)療等系統(tǒng)。信息系統(tǒng)一般由成千上萬臺計算機和不計其數(shù)的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備構(gòu)成，與醫(yī)院的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)一樣，運行過程必將產(chǎn)生諧波電流。
以UPS典型負載為例，UPS先將市電整流變換成直流電，一路給電池充電，另一路給逆變器供電，將直流電變換成穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、純凈的50Ｈz交流電，向負載供電。當市電異?；蚬╇娭袛鄷r，逆變器改由電池提供能量繼續(xù)工作，保證無間斷地給用電設(shè)備供電。EPS在市電正常時由市電輸出供電，同時對電池充電，當市電停電或電壓過低時則由電池經(jīng)逆變器向負載供電。EPS和UPS均采用了IGBT技術(shù)和PWM技術(shù)，進行整流和逆變時都會帶來諧波污染，是不可忽視的諧波源。對大功率UPS來說，如果整流裝置為三相全控橋6脈沖整流器，總諧波畸變率將近30％~40％。
醫(yī)院內(nèi)電梯、空調(diào)、變頻水泵、通風、照明設(shè)備等都將產(chǎn)生畸變諧波。如大量使用的熒光燈，會引起較大的諧波電流，其中３次諧波為最高。當多個熒光燈接成三相四線負載時，由于3次諧波電流屬于零序諧波電流，三相矢量角度一致，3次諧波電流向零線疊加，造成中性線電流過大。大部分醫(yī)院均采用變頻空調(diào)及風機，而變頻器是典型的諧波源，會產(chǎn)生大量５次、７次諧波污染電網(wǎng)。
醫(yī)院配電系統(tǒng)主要諧波源、諧波次數(shù)和畸變率情況如表１所示，可見醫(yī)院典型設(shè)備產(chǎn)生的諧波主要為３次、５次、７次。正是這些設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生諧波，使醫(yī)院的電能質(zhì)量受到影響，而受到影響的電能又反過來影響設(shè)備的正常使用。
正常的供電網(wǎng)絡(luò)所提供的電壓應(yīng)該是單一的固定頻率和規(guī)定的電壓幅值。諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對供電電網(wǎng)是一種污染，它對用電設(shè)備正常運行造成危害。醫(yī)療設(shè)備對配電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波的危害主要體現(xiàn)在如下方面：
電網(wǎng)中的諧波會增加系統(tǒng)損耗，使設(shè)備發(fā)熱，影響設(shè)備使用壽命。此外當并 聯(lián)的無功補償電容器容抗Xcn與系統(tǒng)感抗Xsn匹配時即Xcn＝Xsn，將發(fā)生n次并聯(lián)諧振，造成電容器組的過電壓和過電流。當基波頻率為f1時，諧振頻率fr可由下式計算得出。其中，Sc為電源短路容量；Qc為電容器容量。
表1醫(yī)院配電系統(tǒng)主要諧波源和諧波畸變率情況
分類 | 諧波源名稱 | 主要諧波次數(shù) | 總諧波畸變率 |
醫(yī)療設(shè)備 | MRI、CT、DSA、PET、CTECT、 DR（三相大型） | 5、7 | 10%~50% |
彩超、監(jiān)護儀、生化及血氣分析儀(單相小型) | 3、5 | 15%~30% | |
加速器、X光機、胃腸鏡 | 3、5、7、9、11、13 | 50%~60% | |
手術(shù)室設(shè)備、伽瑪?shù)?/span> | 3、5、7、9 | 10%~15% | |
空氣壓縮機、口腔科手機 | 3、5、7 | 40%~50% | |
信息通信設(shè)備 | 計算機 | 3、5、7、9 | 10% |
單相UPS、EPS | 3、5、7 | 20%~30% | |
三相UPS 、EPS | 5、7、11 | 30%~40% | |
LED顯示屏、視頻、音頻等設(shè)備 | 3、5、7 | 5%~10% | |
網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備 | 3、5、7 | 5%~10% | |
電器設(shè)備 | 變頻空調(diào)、風機 | 5、7 | 25%~35% |
電梯、水泵 | 5、7 | 30%~50% | |
照明設(shè)備(LED熒光燈、金鹵燈、調(diào)光器) | 3 | 70%~80% |
諧波會增加變壓器的銅耗、鐵耗和雜散磁通損耗（線圈渦流損耗），可能在變壓器繞阻和線電容之間產(chǎn)生諧振，增大變壓器發(fā)熱，甚至引起局部嚴重過熱，同時使變壓器噪聲增大，減少變壓器的實際使用容量，降低變壓器的使用壽命。諧波電流引起的變壓器總的渦流損耗可由下列公式求出：
式中，為總諧波渦流損耗；為額定基波電流的渦流損耗；為n次諧波電流；為額定基波電流。
諧波對電機的主要影響是引起附加損耗，此外還將產(chǎn)生機械振動、噪聲和諧波過電壓，降低其工作效率。三相感應(yīng)電動機的n次諧波電流大小可通過式（為n次諧波電壓；為基波頻率）計算得到。由于電壓畸變引起的附加鐵心損耗很小，可以忽略不計。所以感應(yīng)電動機整個諧波損耗即銅耗。
在諧波的作用下電容器將過熱，導致絕緣部分老化，縮短使用壽命。當諧波次數(shù)較高時，電容器呈現(xiàn)低阻抗特性，流過電容器的電流將變大，使得電容器處在過載的工作情況，縮短使用壽命。諧波往往還會使電容器介質(zhì)損耗增加，其直接后果是額外的發(fā)熱和壽命縮短。電容器和電源電感結(jié)合也會構(gòu)成并聯(lián)或串聯(lián)諧振電路，在諧振情況下諧波電流會被放大數(shù)倍甚至數(shù)十倍，最終導致電壓會大大高于電容器的額定電壓值，使電容器損壞炸裂或保護熔斷器熔絲熔斷。
諧波對通信系統(tǒng)干擾的大小由三個因素綜合決定：電力線路諧波電壓和諧波電流大小，電力線路和通信線路之間的耦合強度，通信線路對諧波干擾的敏感程度。電網(wǎng)中不平衡諧波電流對通信系統(tǒng)，輕則產(chǎn)生噪聲干擾，降低通信質(zhì)量，重則導致信息丟失，使系統(tǒng)無法正常工作。在多個中性點接地電網(wǎng)中，如有較大零序分量諧波電流通過中性點流入大地，將嚴重干擾附近通信系統(tǒng)。通常音頻通道的頻率為200~3500Hz，而很多諧波也在這個范圍，易對臨近的電話線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，輕則引起可以察覺的雜音甚至觸發(fā)電話響鈴，重則危及設(shè)備和操作人員安全。
只要通入諧波有效值和基波相同，就可引起電磁式繼電器誤動作，導致感應(yīng)型繼電器運動過程來回擺動，機電型繼電器時間延時特性改變，零序電流繼電器不能區(qū)分零序電流和次諧波電流，導致誤跳閘。由于大多數(shù)電氣測量儀表，如電流表、電壓表、功率表都是按工頻正弦波來設(shè)計，對非正弦信號呈現(xiàn)出不同響應(yīng)特性，當有諧波時會產(chǎn)生測量誤差。
醫(yī)療設(shè)備的進步，體現(xiàn)著現(xiàn)代醫(yī)院診療水平，醫(yī)院的電磁環(huán)境因此發(fā)生了極大變化。現(xiàn)代化醫(yī)院通過不斷引入新型、復(fù)雜的電子醫(yī)療系統(tǒng)來提高醫(yī)療服務(wù)水平。諧波干擾問題必將成為醫(yī)院現(xiàn)代化進程中必須重視的問題。醫(yī)院建設(shè)、管理，電氣工程設(shè)計是以后發(fā)展過程中必須考慮的問題。
其原因有二：一是因為當前電子技術(shù)正朝著高頻、高速、高靈敏度、高可靠性、多功能、小型化方向發(fā)展，導致了現(xiàn)代電子設(shè)備產(chǎn)生和接受電磁干擾的幾率大大增加；二是隨著電力電子裝置本身功率容量和功率密度的不斷增大，電網(wǎng)的諧波干擾和反串也日益嚴重。諧波不僅降低電網(wǎng)的供電品質(zhì)，還會嚴重危及醫(yī)療設(shè)備供配電系統(tǒng)的電力器件的運行，容易產(chǎn)生誤動作，擊穿電容補償柜，對小型儀表類醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生電源干擾。所以電力諧波是個不容忽視的問題，應(yīng)以重視。
1）對電能質(zhì)量要求高；
2）負載中含有多種諧波源，配電諧波含量較高；
3）治理方案：根據(jù)負載特征，需通過配電房集中治理和針對性的就地治理共同實現(xiàn)。
隨著各種先進醫(yī)療設(shè)備(磁共振成像(MRI)、二維圖像彩色B超儀、全身螺旋CT掃描儀、單(雙)光子發(fā)射計算機斷層掃描機、全自動生化儀、采用電磁波技術(shù)的碎石機、胃腸斷層掃描機、高頻電刀、多功能微波治療儀等)的引進與使用，各種電子電路和電力電子技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)院的應(yīng)用，生物醫(yī)學工程在現(xiàn)代化醫(yī)院中所起的作用越來越重要。這些儀器在保證醫(yī)療質(zhì)量的同時，也因為儀器的高負載等特性，造成了大量的諧波污染，大量的諧波必然會產(chǎn)生嚴重危害，特別是諧波造成的電壓波動會影響精密醫(yī)療設(shè)備，使其受到諧波信號的干擾而影響儀器的性能。特別值得關(guān)注的是，醫(yī)院是對電能質(zhì)量要求很高的場合，意外斷電和電網(wǎng)干擾對醫(yī)療儀器的影響不容忽視。特別是對于部分進口儀器，對使用的電網(wǎng)環(huán)境要求很高，因為國外已經(jīng)很早就重視了電能質(zhì)量問題而進行了嚴格限制，很多儀器不能保證在諧波環(huán)境下正常檢測，甚至會影響其使用壽命。
安科瑞電氣提出的電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)解決方案可滿足電力監(jiān)控管理、運維與電能質(zhì)量治理等方面的需求，致力于為醫(yī)療行業(yè)用戶提供一站式的整體解決方案，從產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)等不同方面來滿足用戶的需要，為用戶創(chuàng)造價值。
? 電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)除作為本地終端為用戶提供電能質(zhì)量監(jiān)測、治理與設(shè)備運維等功能外，亦可通過接入AcrelEMS-MED醫(yī)療建筑綜合能效管理平臺，為用戶提供遠程在線服務(wù)；
? 全控技術(shù)實現(xiàn)電能質(zhì)量；
? 專業(yè)化的電能質(zhì)量監(jiān)測：電能質(zhì)量實時在線監(jiān)測，測量精度高、測得準，符合IEC61000-4-30標準；
? 電能質(zhì)量監(jiān)測與治理裝置整體設(shè)計，通過上位平臺實現(xiàn)統(tǒng)一管理和閉環(huán)控制；
? 高品質(zhì)電能質(zhì)量治理：配套電力電子裝置技術(shù)過關(guān)、質(zhì)量過硬，具備網(wǎng)絡(luò)化、可調(diào)控、快速響應(yīng)的性能；
? 電能管理務(wù)業(yè)務(wù)綜合協(xié)同：配電監(jiān)控管理與運維、電能分析與電能質(zhì)量數(shù)據(jù)共享融通，為企業(yè)電能供給與消費提供控制手段。
? 全面監(jiān)測電能質(zhì)量，保障供電可靠性
對供電回路的電氣參數(shù)進行全面監(jiān)測，確保設(shè)備用電符合標準要求。微秒級故障錄波與SOE告警能夠及時記錄故障發(fā)生時全部數(shù)據(jù)信息，支持開展故障追蹤與問題定位。
? 完整電能質(zhì)量治理
通過集中+就地整體電能質(zhì)量治理模式，更大程度滿足無功和諧波治理的要求，提高整個醫(yī)療供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，減少對其它供電及醫(yī)療設(shè)備造成危害。
? 數(shù)據(jù)應(yīng)用及增值服務(wù)
系統(tǒng)提供多維度的用電指標統(tǒng)計與電能數(shù)據(jù)分析工具，為配電系統(tǒng)運行管理優(yōu)化和節(jié)能降耗提供指導。
針對醫(yī)療行業(yè)配電系統(tǒng)中涉及到的電梯、空調(diào)、風機、大型水泵等電器設(shè)備及數(shù)量較多的計算機和音頻等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，為減少諧波對電網(wǎng)側(cè)的危害和影響，同時確保無功功率因數(shù)達到國標要求值，避免罰款，可采用配電房集中治理的方式，同時也可對整個低壓供配電系統(tǒng)進行電能質(zhì)量在線監(jiān)測，其中包含諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測等，其集中治理的產(chǎn)品選型見表2。
表2電能質(zhì)量監(jiān)測及集中治理產(chǎn)品選型表
設(shè)備名稱 | 產(chǎn)品型號 | 產(chǎn)品圖片 | 功能特性 |
電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置 | APView500 |
| 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體，能夠滿足110kV及以下供電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測的要求 |
APM系列 多功能網(wǎng)絡(luò)儀表 | APM510/520 |
| 按 IEC 國際標準設(shè)計，具有全電量測量、電能統(tǒng)計、電能質(zhì)量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的 DI/DO 模塊、AO 模塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控。 |
有源諧波治理系統(tǒng) | AnSin¨-G Ⅰ型 |
| 采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補諧波和無功； 兼補諧波和無功，可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償； 具備完善的橋臂過流、直流過壓保護、裝置過溫保護功能； 具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能； 具備動態(tài)過溫降載功能； 有源諧波治理系統(tǒng)除作為本地終端為用戶提供電能質(zhì)量監(jiān)測、治理與設(shè)備運維等功能外，亦可通過接入AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺，為用戶提供遠程在線服務(wù)。 |
有源無功補償系統(tǒng) | AnCos¨-G Ⅰ型 |
| 具備無功功率線性補償、三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，同時可濾除5、7、11、13次以內(nèi)的諧波； 具備自動檢測運行、測量監(jiān)視和定值設(shè)定功能； 具備智能散熱和無極調(diào)速的功能； 具備動態(tài)擴容功能，支持插拔，方便更換； 具備過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護功能； 有源無功補償系統(tǒng)配備有數(shù)據(jù)處理與分析平臺，通過對采集到的用戶現(xiàn)場數(shù)據(jù)與補償設(shè)備補償算法相結(jié)合，為用戶提供定制化的電能質(zhì)量治理服務(wù)， |
混合動態(tài)諧波無功補償系統(tǒng) | AnCos¨/¨-G Ⅰ型 |
| 核心元器件IGBT選用英飛凌等進口，響應(yīng)時間快，精度高、運行穩(wěn)定，能根據(jù)系統(tǒng)的無功特性自動調(diào)整輸出，動態(tài)補償功率因數(shù)； 采用全數(shù)字、模塊化控制方式，采用DSP＋FPGA高速檢測和運算的數(shù)字控制系統(tǒng)監(jiān)控及顯示系統(tǒng)； 同時具備諧波治理、無功功率線性補償與三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能； 諧波補償次數(shù)：2-51次，可對2次～31次諧波電流進行全補償，或僅對諧波進行補償； 具備遠程通訊接口功能，并可通過PC機進行實時監(jiān)控； 分層式系統(tǒng)設(shè)計，三層系統(tǒng)各自獨立且相互耦合?；诠雀?/span>Flutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺，具備遠程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能，并支持IOS、安卓、PC多平臺交互。 |
核磁共振器MRI、CT機、X光機及UPS作為醫(yī)療行業(yè)中重要的末端設(shè)備，運行過程中不可避免的對整個醫(yī)療供配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波污染，電流畸變率一般會達到40%~50%。同時醫(yī)院照明普遍采用LED熒光燈、金鹵燈、調(diào)光器等，此類照明裝置主要負荷類型為開關(guān)電源型，諧波電流以3次諧波電流為主，3次諧波電流作為零序電流，三相矢量角度一致，因此向N線進行疊加，導致N線電流過大。針對以上負載情況，建議在各重要設(shè)備的配電箱增加電能質(zhì)量補償設(shè)備進行就地治理，達到終端治理諧波的目的，避免諧波影響到整個配電系統(tǒng)和其他用電設(shè)備。
就地治理的產(chǎn)品選型見表3
設(shè)備名稱 | 產(chǎn)品型號 | 產(chǎn)品圖片 | 功能特性 |
APM系列 多功能網(wǎng)絡(luò)儀表 | APM510/520 |
| 按 IEC 國際標準設(shè)計，具有全電量測量、電能統(tǒng)計、電能質(zhì)量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的 DI/DO 模塊、AO 模塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控。 |
有源無功補償系統(tǒng)裝置 | AnCos¨ Ⅰ型 |
| 具備無功功率線性補償、三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，同時可濾除5、7、11、13次以內(nèi)的諧波； 具備自動檢測運行、測量監(jiān)視和定值設(shè)定功能； 具備智能散熱和無極調(diào)速的功能； 具備動態(tài)擴容功能，支持插拔，方便更換； 具備過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護功能；
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中線安防保護器 | ANSNP70-0.4/B |
| DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時間短，全數(shù)字控制算法； 末端治理，可濾除中性線中由3N次諧波或三相不平衡造成的過大電流； 具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能； 采用4.3英寸屏幕彩色觸摸屏以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制； 多機并聯(lián)，達到較高的電流輸出等級； 壁掛式模塊設(shè)計，體積小，安裝便利，方便擴容。 |
諧波保護器 | ANHPD |
| 吸收3kHz~10MHz頻率各種能量的諧波干擾； 消除高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、浪涌等干擾； 矯正電壓、電流波形，克服由于高頻諧波污染引起的干擾，保障設(shè)備的安全運行。 |
有源諧波治理系統(tǒng)裝置 | AnSin¨ Ⅰ型 |
| 壁掛式，可進行末端諧波治理； 功能設(shè)置：只補償諧波、只補償無功、既補償諧波又補償無功； 保護類型：直流過壓保護、IGBT過流保護、裝置過溫保護、輸出限幅保護等； 采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補諧波和無功； 兼補諧波和無功，可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償； 基于谷歌Flutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺，具備遠程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能，支持IOS、安卓、PC多平臺交互； 具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能，可將三相不平衡負荷調(diào)整至平衡； |
以上海某中心人民醫(yī)院諧波治理和無功補償項目為例，考慮到醫(yī)院復(fù)雜的各種先進醫(yī)療設(shè)備如核磁共振、 CT機、 血透機等，同時各種LED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，使用過程中會產(chǎn)生大量的諧波，對醫(yī)院中1-4號變壓器進線柜和4號變壓器無功柜進行測量，并根據(jù)具體測量數(shù)據(jù)給出相應(yīng)的治理方案。
以1號變壓器為例，變壓器負載側(cè)和進線側(cè)測量數(shù)據(jù)分別如下：
負載側(cè)
進線側(cè)
變壓器負載側(cè)測量數(shù)據(jù)總結(jié) | |||||||||
電流（A） | 電流畸變率(%) | 諧波電流(A) | 電壓畸變率(%) | 功率因數(shù) | 3次諧波 | 5次諧波 | 7次諧波 | 9次諧波 | |
A | 1029.5 | 8.16 | 84.01 | 2.14 | 0.96 | 51.5 | 60.4 | 13.1 | 10.6 |
B | 964.8 | 8.86 | 85.48 | 2.04 | 0.96 | 47.8 | 65.2 | 12.9 | 8.7 |
C | 987.5 | 7.56 | 74.65 | 1.98 | 0.95 | 43.4 | 52.9 | 17.2 | 9.1 |
變壓器進線側(cè)側(cè)測量數(shù)據(jù)總結(jié) | |||||||||
電流（A） | 電流畸變率(%) | 諧波電流(A) | 電壓畸變率(%) | 功率因數(shù) | 3次諧波 | 5次諧波 | 7次諧波 | 11次諧波 | |
A | 994 | 7.76 | 77.13 | 2.30 | 0.97 | 45.6 | 52.3 | 17.0 | 15.5 |
B | 954.7 | 8.58 | 81.91 | 2.34 | 0.97 | 48.7 | 56.9 | 14.0 | 11.9 |
C | 944.7 | 7.45 | 70.38 | 2.17 | 0.97 | 41.8 | 43.9 | 18.0 | 13.9 |
由上述兩組數(shù)據(jù)可看出，一號變壓器無功補償前功率因數(shù)0.95，現(xiàn)場只投入兩組，補償后功率達到0.97，諧波的主要次數(shù)為3次，5次和7次，對于5次和7次諧波可通過在配電房集中治理，消除諧波對整個供配電系統(tǒng)、變壓器、無功柜和其它用電設(shè)備的影響；通過數(shù)據(jù)得到由于3次諧波在N線線性疊加，N線電流約140A，對其進行末端就地治理，防止諧波對N線造成損害，保護線路，同時抑制火災(zāi)的發(fā)生。
由于系統(tǒng)中無功柜均為純?nèi)菪?，極易與諧波電流產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，放大諧波電流，使無功柜受到損害，在諧波較大的場合建議改造，具體方案如下：
方案一：集中治理：建議配電房無功柜改造，并串接14%電抗，結(jié)合AnSin-G Ⅰ型有源諧波治理系統(tǒng)裝置進行集中諧波治理；無功柜未投入時功率因數(shù)較好，若不改造，在不影響功率因數(shù)的基礎(chǔ)上可先暫停，直接裝設(shè)有源諧波治理系統(tǒng)裝置進行諧波治理。
方案二：就地治理：建議在樓層配電間或負載末端加裝ANSNP中線安防保護器，治理3N次諧波和三相不平衡導致N線電流過大問題，達到終端治理諧波的目的，避免諧波影響到整個配電系統(tǒng)和其他用電設(shè)備。
現(xiàn)代醫(yī)療行業(yè)中的設(shè)備普遍采用電力電子變流和控制器件，使醫(yī)院非線性醫(yī)療設(shè)備負荷的種類和數(shù)量迅速增加，諧波污染日趨嚴重，給配電系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備帶來巨大危害。但醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波問題一直沒得到足夠重視，諧波造成的電能消耗增加、設(shè)備故障、使用壽命縮短等直接和間接經(jīng)濟損失相當巨大。通過對醫(yī)院供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量進行研究，結(jié)合系統(tǒng)平臺提出合理的整體解決方案，對改善供電質(zhì)量，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行，保障設(shè)備的性能以及降低能耗均有重要意義。
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