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電能質(zhì)量
專家診治

把電能質(zhì)量問題交給領(lǐng)步400-056-5258

領(lǐng)步課堂—醫(yī)療行業(yè)諧波分析及治理方案

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2016-12-01分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂1

現(xiàn)代化醫(yī)療機(jī)構(gòu)為提高醫(yī)療服務(wù)水平，不斷引入新型、復(fù)雜的各種先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備如核磁共振、CT機(jī)、X光機(jī)、血透機(jī)等，同時各種節(jié)能照明設(shè)備、變頻空調(diào)、電梯設(shè)備等大量投入使用。這些設(shè)備均為非線性設(shè)備，在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波，對配電系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備造成一定的干擾。同時這些自主研發(fā)的醫(yī)療設(shè)備都具有高檔的計算機(jī)部件和大量的高靈敏微電子器件，對供電電源的電能質(zhì)量要求很高，對電壓波動和電力諧波非常敏感，嚴(yán)重的電力諧波問題會導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備的損壞甚至導(dǎo)致醫(yī)療事故的發(fā)生。
一、供電系統(tǒng)中諧波源及諧波危害
（1）諧波源

（2）諧波分析

由上圖分析可知，醫(yī)院的低壓配電系統(tǒng)有大量的諧波源負(fù)荷，會產(chǎn)生大量的3、5、7次等諧波，嚴(yán)重污染電網(wǎng)。

（3）諧波危害

①諧波對醫(yī)療設(shè)備的危害導(dǎo)致依賴微處理器技術(shù)的設(shè)備的同步失調(diào)和數(shù)據(jù)錯誤。

②諧波電流也流過電網(wǎng)，諧波電流的流動導(dǎo)致諧波電壓，直接危害設(shè)備內(nèi)部電子線路安全，導(dǎo)致?lián)舸┗蚍烹姟?br /> ③諧波電流主要流過電容器。
二、無功補(bǔ)償方案選擇
目前低壓配電系統(tǒng)中，常見的無功補(bǔ)償方式有三種：純電容補(bǔ)償；串聯(lián)7%電抗系數(shù)的非調(diào)諧補(bǔ)償；串聯(lián)14%電抗系數(shù)的非調(diào)諧補(bǔ)償。
（1）三種補(bǔ)償方案的應(yīng)用領(lǐng)域
①純電容方案：系統(tǒng)諧波電壓總畸變率THDU<5%，各次諧波電流在國標(biāo)規(guī)定范圍之內(nèi)，不影響設(shè)備正常運(yùn)行。如住宅小區(qū)；
②7%電抗率補(bǔ)償方案：低壓系統(tǒng)總諧波電壓畸變率THDU>5%,高次諧波主要以5次、7次、9次為主，補(bǔ)償回路需串聯(lián)電抗器，電抗率7%（調(diào)諧頻率189Hz）。如石化、鋼鐵、有色金屬、汽車制造等工業(yè)項目；
  ③14%電抗率補(bǔ)償方案：低壓系統(tǒng)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(tǒng)中三次諧波電流不小于62A，為保證無功補(bǔ)償?shù)陌踩?、可靠性，電抗率選14%（調(diào)諧頻率134Hz）。如醫(yī)院、劇院、商場、數(shù)據(jù)中心等公共事業(yè)領(lǐng)域；
針對醫(yī)院的具體情況，選用14%電抗率的非調(diào)諧補(bǔ)償方案原因：
⒈技術(shù)角度——3次諧波頻率為150Hz，14%電抗率的電容/電抗調(diào)諧頻率為134Hz(<150Hz),阻抗特性呈感性，阻止3次及以上諧波電流侵入，保護(hù)電容，長期穩(wěn)定運(yùn)行。
⒉可靠性——14%電抗系數(shù)的非調(diào)諧補(bǔ)償單元由525V電容器和14%電抗率的電抗器組成?？梢婋娙萜鞯碾妷旱燃夁h(yuǎn)高于系統(tǒng)400V電壓，冗余大，可輕松應(yīng)對諧波引起的過電壓，及電網(wǎng)電壓波動和閃變。
⒊經(jīng)濟(jì)性——14%電抗系數(shù)的非調(diào)諧補(bǔ)償單元，增加電容器使用壽命，提高功率因數(shù)，降低無功損耗，節(jié)約電費(fèi)開支的重要手段。
⒋減少維護(hù)及更換成本、以及停電檢修時間。
（2）不選用純電補(bǔ)償方案，7%電抗率補(bǔ)償方案原因：
  ⒈技術(shù)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，所以大量諧波電流將流入電容器，造成元件過載，嚴(yán)重發(fā)熱，嚴(yán)重甚至發(fā)生電容器爆炸事故。同時電容器電壓等級不足（標(biāo)稱電壓為450V），無法應(yīng)對系統(tǒng)電壓波動和閃變及諧波過電壓。
  ②7%電抗率補(bǔ)償方案，通過前面分析可知：能抑制5次及以上諧波，但對3次諧波無能為力。因為在150Hz時，其阻抗特性呈容性，將放大3次諧波電流。隨著長時間運(yùn)行，電容值快速衰減，甚至有諧振的風(fēng)險。
⒉可靠性
①純電容補(bǔ)償時，電容將承受投入瞬間涌流、切除過電壓沖擊，過載發(fā)熱，電容值快速衰減。
  ②7%電抗率補(bǔ)償方案，由于3次諧波引起的回路過載發(fā)熱問題持續(xù)存在，電抗器震動、噪音嚴(yán)重，元件絕緣強(qiáng)度降低。
⒊經(jīng)濟(jì)性
采購成本（純電容方案<7%電抗率補(bǔ)償方案<14%電抗率補(bǔ)償方案）；但從長期運(yùn)行綜合考慮，其可靠性，穩(wěn)定性，節(jié)約電能，使用成本（純電容方案>7%電抗率補(bǔ)償方案>14%電抗率補(bǔ)償方案）。
⒋維護(hù)保養(yǎng)
維護(hù)上消耗的人力、物力，及由此引發(fā)的配電故障，也給正常的生產(chǎn)、生活帶來挑戰(zhàn)。
三、諧波治理
非調(diào)諧補(bǔ)償方案，只是保護(hù)電容器免受諧波侵?jǐn)_，保證無功補(bǔ)償系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，但低壓電網(wǎng)中諧波依然存在。對其他醫(yī)療設(shè)備的危害依然存在。在諧波污染嚴(yán)重的醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)中，可采用有源濾波器專業(yè)治理。

治理諧波污染的目的，首先是確保患者及醫(yī)護(hù)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(tǒng)的不良影響，保證變壓器、電纜、醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)行;其次體現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)效益，即保障低壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)的正常運(yùn)行，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

APF橫豎模塊（中）

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