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醫院 | 醫療機構

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醫院 | 醫療機構


現代化醫療機構爲提高醫療服務水平,不斷引入新型、複雜的各種先進醫療設備如核磁 共振、CT 機、X 光機、血透機等,同時各種節能照明設備、變頻空調、電梯設備等大量投入 使用。這些設備均爲非線性設備,在運行過程中會産生大量的高次諧波,對配電系統和醫療設備造成一定的幹擾 同時這些先進的醫療設備都具有高檔的計算機部件和大量的高靈敏微 電子器件,對供電電源的電能質量要求很高,對電壓波動和電力諧波非常敏感,嚴重的電力 諧波問題會導緻醫療設備的損壞甚至導緻醫療事故的發生。

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Ø 供電系統中諧波源及諧波危害

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◇    諧波源

設施設備名稱

建築設施

  電梯設備

  中央空調系統

  消防水泵

  照明設備

醫療設施

  手術室、層流室系統

  ICU、分娩室、新生兒監護室、血透中心等

  制劑、樣本、血液保存與冷凍設備

  醫院辦公自動化設施

醫療診斷設備

  主要診斷設備,如螺旋CT機、彩色多普勒、核磁共振儀、腹腔鏡、腦電圖機、色譜儀、各種功能檢測儀器等

  主要治療設備,如呼吸機、高壓氧艙、各類監護儀、激光治療儀等

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◇   諧波的特性

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諧波源負載種類

諧波電流次數

諧波電流畸變率

  照明燈具、電腦等

3579等(2n+1)次

7-40%

  電子檢測設備、手術室、伽馬刀等

3579等(2n+1)次

10-15%

  CT、磁共振、DSA

3579等(2n+1)次

30-40%

  加速器、X光機、胃腸機等

3579等(2n+1)次

50-60%

  UPS、變頻通風設備、電梯等

57911等(6n+1)次

25-35%

 

由上表分析可知,醫院的低壓配電系統有大量的諧波源負荷,會産生大 量的 357 次等諧波,嚴重污染電網。

◇   諧波危害

①諧波對醫療設備的危害導緻依賴微處理器技術的設備的同步失調和數據錯誤。

②諧波電流也流過電網,諧波電流的流動導緻諧波電壓,直接危害設備内部電子線路安 全,導緻擊穿或放電。

③諧波電流主要流過電容器

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Ø 無功補償方案選擇

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目前低壓配電系統中,常見的無功補償方式有三種:

純電容補償;

  7%電抗系數的非調諧補償;

串聯 14%電抗系數的非調諧補償。

◇   三種補償方案的應用領域

①純電容方案:系統諧波電壓總畸變率 THDU<5%,各次諧波電流在國标規定範圍之内, 不影響設備正常運行。如住宅小區;

②7%電抗率補償方案:低壓系統總諧波電壓畸變率 THDU>5%,高次諧波主要以 5 次、7 次、9 次爲主,補償回路需串聯電抗器,電抗率 7%(調諧頻率 189Hz)。如石化、鋼鐵、有 色金屬、汽車制造等工業項目;

③14%電抗率補償方案:低壓系統總諧波電壓畸變率 THDU>5%,高次諧波主要以 3 次、5 次、7 次等,其中系統中三次諧波電流不小于 62A,亚游app官网爲保證無功補償的安全性、可靠性,電 抗率選 14%(調諧頻率 134Hz)。如醫院、劇院、商場、數據中心等公共事業領域;

針對醫院的具體情況,選用 14%電抗率的非調諧補償方案原因:


⒈技術角度——3 次諧波頻率爲 150Hz14%電抗率的電容/亚游app官网 134Hz(<150Hz),阻抗特性呈感性 阻止 3 次及以上諧波電流侵入 保護電容 長期穩定運行。

⒉可靠性——14%電抗系數的非調諧補償單元由 525V 電容器和 14%電抗率的電抗器組 成。可見電容器的電壓等級遠高于系統 400V 電壓,冗餘大,可輕松應對諧波引起的過電壓, 及電網電壓波動和閃變。

⒊經濟性——14%電抗系數的非調諧補償單元,增加電容器使用壽命,提高功率因數, 降低無功損耗,節約電費開支的重要手段。減少維護及更換成本、以及停電檢修時間。

不選用純電補償方案,7%電抗率補償方案原因:

⒈技術角度

①純電容方案無諧波抑制能力。由公式

Ic=U/Xc=2πfCU,

可知,電容對諧波是低阻抗通道,所以大量諧波電流将流入電容器,造成元件過載,嚴 重發熱,嚴重甚至發生電容器爆炸事故。

同時電容器電壓等級不足(标稱電壓爲 450V),無法應對系統電壓波動和閃變及諧波 過電壓。

②7%電抗率補償方案,通過前面分析可知:能抑制 5 次及以上諧波,但對 3 次諧波無能 爲力。

因爲在 150Hz 時,其阻抗特性呈容性,将放大 3 次諧波電流。随着長時間運行,電容值 快速衰減,甚至有諧振的風險。

⒉可靠性

①純電容補償時,電容将承受投入瞬間湧流、切除過電壓沖擊,過載發熱,電容值快速 衰減。

②7%電抗率補償方案,由于 3 次諧波引起的回路過載發熱問題持續存在,電抗器震動、 噪音嚴重,元件絕緣強度降低。

⒊經濟性

采購成本(純電容方案<7%電抗率補償方案<14%電抗率補償方案);但從長期運行綜合 考慮,其可靠性,穩定性,節約電能,使用成本(純電容方案>7%電抗率補償方案>14%電抗 率補償方案)。

⒋維護保養

維護上消耗的人力、物力,及由此引發的配電故障,也給正常的生産、生活帶來挑戰。

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Ø 諧波治理

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非調諧補償方案,隻是保護電容器免受諧波侵擾,保證無功補償系統的可靠運行,但低壓電網中諧波依然存在。對其他醫療設備的危害依然存在。在諧波污染嚴重的醫院低壓配電 系統中,可采用有源濾波器專業治理。

治理諧波污染的目的,首先是确保患者及醫護人員的安全,即通過有針對性的諧波污染治理,減少甚至消除其對配電系統的不良影響,保證變壓器、電纜、醫療設備的正常運行; 其次體現直接經濟效益,即保障低壓電容補償系統的正常運行,發揮其應有的作用