医院配电系统的谐波分析及治理措施

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1、医院配电系统的谐波分析及治理措施李小林深圳机械院建筑设计有限公司广东深圳518027摘要：配电网系统中的谐波分量，会降低供电电能质量水平和供电可靠性，会大大影响医院医疗过程中所使用的各种精密灵敏设备。木文对医院建筑用电设备产生谐波源、谐波的危害进行了分析，并提出谐波的治理方案。关键词：医院；谐波；滤波器.1八—刖目在大型综合医院中，随着现代医学技术的快速发展，越来越多的医疗设备用于医疗卫生领域，这为医学研宄和临床诊断工作做出了重大贡献的同时，也对我们的供电质量提出了更高的要求，一些医疗设备对不合格电能的容许度严格到了几十甚至十几毫秒。随着CT机、X光机等晶闸管控制设备和电子控制装置的广

2、泛应用，由于这些负载都属于典型的非线性负载，在运行过程中会产生大量的谐波电流，加剧了电压和电流波形的畸变，特别是3、5、7、9次奇次谐波注入到电网中，谐波电压或电流的叠加，易导致电子开关的误动作、线损增加和绝缘老化，还可以形成谐波的震荡，危害整个电力系统的安全运行，大大降低了电网供电的可靠性。由于医院建筑乂对供电质量的可靠性要求非常高，因此，熟知谐波的产生及治理，对医院建筑来说，具有人命关天的作用。1.医院建筑配电系统谐波的分析在电力系统中，谐波产生的根木原因是非线性负载所致。当非线性负载投入运行时，其电压、电流波形发生了畸变，不是标准的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。在平衡的三

3、相系统中，由于对称关系，偶次谐波被消除，只有奇次谐波。医院建筑中，产生奇次谐波源的主要用电设备如下：(1)泵及通风等电机设备：为了节约能源，大部分医院均采用变频水泵、中央空调机组及风机，变频器是非常重要的谐波源，其总谐波电流畸变率达33%以上，会产生大量的5、7次等谐波污染电网，用于电机调速的单台变频装置,一般都是6脉冲装置，其谐波电流含有率如下表：(1)对旋转电动机影响：旋转电动机中的正序和负序谐波电流分别形成正向和反向的旋转磁场，使旋转电动振动力矩和转速的周期性的变化，从而是机效率降低，发热增加。加速绝缘老化，缩短使用寿命。(2)对供电变压器的影响：由于过大的谐波电流而产生附加损耗

4、，从而引起过热，使绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏。(3)对并联补偿电容器的影响：电容器容易吸收谐波电流而引起过载发热，加速电容器的损坏；容易构成谐波谐振，使电容器发热导致绝缘击穿的故障。(4)对配电系统中断路器的影响：高次谐波含量较高的电流能使断路器的开断能力降低，存在严重的谐波电流时，某些断路器的磁吹线圈不能正常工作。(5)对通信干扰的影响：谐波通过电容耦合、电磁感应和传导感应到通信线路上，可能损坏通话的清晰度，触发电话铃声，导致医院在紧急情况下抢救信息的不畅通。(6)对继电保护和自动控制装置的影响：谐波的存在，继电器的吋间特性会改变，电流继电器不能区分零序电流和三次谐波，从而导致误

5、动作。冋吋，电网的各类保护及自动装置也会误动作或把动，这在微机保护和综保装置中表现突出，可能引发区域性的电网崩溃。(7)对医疗设备及诊断结果的影响：由于高次谐波的存在，操作人员在工作中经常遇到这些先进的医疗仪器和设备出现故障，轻则出现数据差错、图像模糊、信息丢失，工作受到干扰。重则硬件突然损坏，软件遭到冲击，仪器设备无法继续正常工作。特别是检测人体生物电信号的仪器设备，如心电图机、脑电图机、心电监护仪、超声诊断仪等直接接触人体的仪器设备，由于信号非常的微弱，如果受到干扰，就会在检测结果如波形、图形、图像上叠加一种类似于某些病变的畸变(谐波)造成误诊，同时还会引起微电击，严重时还有生命危

6、险。3.谐波电压电流的限制依据《电能质量公用电W谐波》（GB/T1459-93），谐波电压、电流的限制值，见表4、表5。3.项g概况及供电方案本项0为三甲综合医院扩建的综合楼，建筑面积约10.9万平方米，内设有fJ急诊、放射科、检验科、手术室、ICU及住院病房等功能科室。某中手术室有24间、CT机房3台、各种X光机8台、B超15机台。根据本项0用电负荷和类别，医院的中央空调机组、放射科分别设专用变压器供电，艽余照明、医疗设备等设一组变压器供电。对单台的CT机、X光机从配电室放射式供电。4.谐波的治理谐波治理最常用方法是设计滤波器，滤波器分为：无源滤波、奋源滤波器和有源无源组合式滤波器几

7、种。有源滤波器的性能好，但价格较高；无源滤波器尽管治理效果不如冇源滤波器，但是价格优势明显；无源+有源组合装置是二者的有机结合，在治理效果、工作效率等方面都非常明显有优势。根据滤波器的安装位置又可分集中式安装治理和在单台设备旁就地治理。综上考虑，结合本医院的供配电方案，采用以下几种治理方案：（1）照明、普通的医疗设备由于谐波含量较少，在配电系统的变压器二次侧进行无源滤波器集中治理，如图1所示。（2）中央空调、热水由于大量采用变频控制装置，在专用