醫院配電系統電能質(zhì)量問(wèn)題現狀

這幾年醫療衛生行業(yè)發(fā)展迅速，大量的新設備、新技術(shù)不斷加入到醫院日常工作中來(lái)，對醫院供配電系統帶來(lái)了巨大的壓力。如諧波、末端電壓不穩定、中性線(xiàn)電流過(guò)大等，其中尤以電力諧波狀況最為嚴重；由于用電的不均勻性，中性線(xiàn)電流過(guò)大問(wèn)題日益突出，對配電系統的可靠性及安全性造成潛在隱患。

醫院配電系統中的電能質(zhì)量問(wèn)題

大量諧波的存在會(huì )使用電設備的附加損耗增加，使設備過(guò)熱，降低設備的效率和利用率；影響繼電和自動(dòng)裝置工作的可靠性；使測量和計量?jì)x器的指示和計量不準確，對設備檢測結果產(chǎn)生影響，進(jìn)而導致檢測結果的偏差和錯誤，最終影響到對病患的檢測和排查、判斷；諧波會(huì )導致繼電保護誤動(dòng)作；諧波使變壓器局部嚴重過(guò)熱，使電纜等設備過(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)器通信系統后，產(chǎn)生大量的電磁干擾，造成服務(wù)器錯誤幀增多（主要表現為Ghosts幻像干擾、FCS幀校驗錯誤、Jabber超長(cháng)幀的大量出現）、非法數據包激增并占用網(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)器數據傳輸速度嚴重降低，數據錯誤大量出現，給信息化管理系統造成威脅。電力電容器因放大諧波導致自身過(guò)載，進(jìn)而引起頻繁跳閘，無(wú)法投入運行；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，可能導致保護裝置直接跳閘，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。當零線(xiàn)電流過(guò)大時(shí)，通常會(huì )出現零線(xiàn)過(guò)熱、跳閘、變壓器因過(guò)熱而引發(fā)火災等現象。配變在三相負載不平衡工況下運行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運行中的配變若存在零序電流，則其鐵芯中將產(chǎn)生零序磁通。這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構件作為通道通過(guò)，而鋼構件的導磁率較低，零序電流通過(guò)鋼構件時(shí)，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過(guò)熱而加快老化，導致設備壽命降低。同時(shí)，零序電流的存也會(huì )增加配變的損耗。

治理方式

醫院配電系統中的諧波治理主要分為兩種：

1. 配電系統集中補償。

2. 對關(guān)鍵污染源就地補償；

一般推薦使用集中補償，集中補償方式有以下優(yōu)點(diǎn)：

① 相比就地補償，設備利用率高，補償容量小，性?xún)r(jià)比高；

② 設備安裝的空間需求??；

★醫院主要用電設備：

通過(guò)測試數據分析：加速器、X光機等設備產(chǎn)生的THDi大約在50%左右；CT、核磁共振、DSA（數字減影血管造影儀）等在30%左右；電子醫療檢測設備、手術(shù)室等在15%左右；變頻通風(fēng)設備在30%左右。照明（熒光燈具）、計算機及UPS運行時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的諧波電流；由于醫院的單相負荷較多，由于零序諧波（如3次諧波）的存在，導致中性線(xiàn)電流過(guò)大。

1. 集中補償

集中補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電網(wǎng)，污染擴散。

這種補償方式能夠保護上級電網(wǎng)，保證了變壓器運行在安全的電能環(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，補償容量比就地補償容量減小。

2. 關(guān)鍵污染源的就地補償

醫院配電系統中的諧波污染源主要是各種通風(fēng)及水泵系統變頻器及數據機房UPS等，就地補償方式就是在這些負載與醫院配電系統接入點(diǎn)前，安裝有源電力濾波器進(jìn)行濾波。

這種補償方式能夠將諧波源產(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 其所需設備的臺數增多，即容量變大。

② 安裝設備時(shí)需求的空間大。

應用案例

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)的醫療儀器和設備出現故障，輕則出現數據差錯、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，儀器設備無(wú)法繼續正常工作。特別是檢測人體生物電信號的儀器設備，如心電圖機、腦電圖機、心電監護儀、超聲診斷儀等直接接觸人體的儀器設備，由于信號非常的微弱，如果受到干擾，就會(huì )在檢測結果如波形、圖形、圖像上疊加一種類(lèi)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，嚴重時(shí)還有生命危險。因此在使用這些先進(jìn)的醫療儀器設備時(shí)，應采取諧波保護措施，確保儀器設備的安全。

（1）有源電力濾波器應用案例

通過(guò)測試，某醫院配電系統諧波含量大，影響到醫院信息化辦公平臺的運行速度和效率及數據傳輸安全。

?治理方案：

根據上述情況，某公司使用有源電力濾波器進(jìn)行了就地補償，治理效果對比如下：

?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，負載電流與電網(wǎng)電流數值可以看出，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，提高了該醫院電網(wǎng)的電能質(zhì)量，信息化辦公平臺的運行安全得到保證。

結論 ：

隨著(zhù)醫療配電系統的非線(xiàn)性負荷及精密設備的不斷增加，電能質(zhì)量問(wèn)題日益突出，極大的危機配電系統安全運行，對精密醫療設備的可靠運行帶來(lái)危險隱患，醫療行業(yè)對配電穩定性、安全性及潔凈性要求更為嚴格，路之生電力醫院定制化方案，首先是確?；颊呒搬t護人員的安全，即通過(guò)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(jīng)濟效益，即保障低壓電容補償系統的正常運行，發(fā)揮其應有的作用。