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電能質(zhì)量
專家診治

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知識(shí)課堂：醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間：2018-10-23分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂2

醫(yī)院配電系統(tǒng)一般是10/0.4kV主變壓器，主要負(fù)載為電子醫(yī)療精密設(shè)備、照明及變頻通風(fēng)設(shè)備、計(jì)算機(jī)及UPS等。其中大部分為單相非線性負(fù)荷，低壓配電網(wǎng)上諧波嚴(yán)重，主要諧波源可分為下面幾種：
1、通風(fēng)設(shè)備：為了節(jié)約能源，大部分醫(yī)院均采用變頻風(fēng)機(jī)及空調(diào)。變頻器是非常重要的諧波源，其總諧波電流畸變率達(dá)33%以上，會(huì)產(chǎn)生大量5、7次等的諧波污染電網(wǎng)。
2、照明設(shè)備：由于醫(yī)院內(nèi)部使用大量的熒光燈具，因此會(huì)引起嚴(yán)重的諧波電流，其中3次諧波為最高，當(dāng)多個(gè)熒光燈接成三相四線負(fù)載時(shí)，中線上就會(huì)流過很大的三次諧波電流。
  3、電子醫(yī)療精密設(shè)備：大型醫(yī)院內(nèi)的大型電子醫(yī)療設(shè)備一般為開關(guān)電源供電，開關(guān)電源設(shè)備會(huì)產(chǎn)生3、5、7次等諧波注入電網(wǎng)。
  4、計(jì)算機(jī)及UPS：目前醫(yī)院均為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理，計(jì)算機(jī)的數(shù)量很大，此外服務(wù)器等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)必須配有UPS等備用電源。個(gè)人電腦的開關(guān)電源及UPS均為諧波源，會(huì)產(chǎn)生大量的3、5、7次等諧波。
  總之，醫(yī)院的低壓配電系統(tǒng)有大量的諧波源負(fù)荷，會(huì)產(chǎn)生大量的3、5、7次等諧波，嚴(yán)重污染電網(wǎng)。大量的單相非線性負(fù)荷會(huì)造成三相不平衡、諧波超標(biāo)、中性線諧波過載等電能質(zhì)量問題，必須要治理諧波。

諧波的危害
大量的諧波必然會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，特別是諧波造成的電壓波動(dòng)會(huì)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(jìn)口儀器，對使用的電網(wǎng)環(huán)境要求很高，因?yàn)閲庖呀?jīng)很早就重視了電能質(zhì)量問題而進(jìn)行了嚴(yán)格限制，很多儀器不能保證在諧波環(huán)境下正常檢測，甚至?xí)绊懫涫褂脡勖Ｒ虼吮仨毷褂脤ｉT的設(shè)備來治理諧波，例如有源濾波器。
此外，治理諧波污染，是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。低壓配電系統(tǒng)中諧波污染的治理，還可以減少變壓器、電纜、醫(yī)療設(shè)備的發(fā)熱，增加其使用壽命，延長設(shè)備運(yùn)行的平均無故障時(shí)間，降低維護(hù)、維修及更換設(shè)備的費(fèi)用，具有附加的間接經(jīng)濟(jì)效益。

治理方案
  針對醫(yī)院的具體情況，治理諧波污染的目的，首先是確?；颊呒搬t(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，降低低壓配電系統(tǒng)中諧波總體含量的水平，提高功率因數(shù)，減少無功損耗，延長設(shè)備使用壽命。
  根據(jù)這一目的，在污染較嚴(yán)重的醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)，可采取有源濾波器+無源電容補(bǔ)償裝置混合補(bǔ)償?shù)姆桨?。此方案在安全補(bǔ)償無功功率的同時(shí)，用有源濾波器治理諧波，是針對醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理及無功補(bǔ)償?shù)淖罴逊桨浮?br /> 使用無源濾波器進(jìn)行濾波
  無源調(diào)諧式濾波器可以濾出80%~90%以上的5、7次諧波，濾波效果好，但是濾波的同時(shí)補(bǔ)償固定的容性無功功率，并且不可調(diào)。不適用于醫(yī)院的配電系統(tǒng)，主要因?yàn)椋?br /> (1) 過補(bǔ)償?shù)奈ｋU(xiǎn)。電壓升高影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
(2) 3次調(diào)諧式濾波器有源電容器和電抗器選型困難，而設(shè)計(jì)難度大。不能解決中性線諧波過載問題。
(3) 受系統(tǒng)阻抗，濾波器有過載危險(xiǎn)。
(4) 濾波效果受電網(wǎng)頻率變化的影響大。
(5) 占地大
  通過以上分析可以看到，無源濾波器使用危險(xiǎn)性大，不適宜應(yīng)用在醫(yī)院的低壓配電系統(tǒng)。
有源濾波器
  有源電力濾波裝置的基本原理是從電網(wǎng)中檢測出諧波電流，經(jīng)內(nèi)部芯片快速計(jì)算、分析、比較，控制主功率單元產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波成分。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。該有源電力諧波濾波裝置, 引進(jìn)美國TMS320F2812 芯片，根據(jù)最新的瞬時(shí)無功功率理論，應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)（DSP），脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM），智能化功率單元技術(shù)（IPM），觸摸屏技術(shù)（GP）等前沿科技，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)消除諧波，平衡三相負(fù)荷，是一種高技術(shù)含量，濾波效率最理想諧波治理和無功補(bǔ)償產(chǎn)品。
有源濾波器技術(shù)特點(diǎn)
  可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)濾除2~50次諧波，或者有選擇的濾除電網(wǎng)相線和零線中存在的各次典型性特征諧波（可以不受限制的任意選擇需要補(bǔ)償?shù)牟煌螖?shù)諧波），并可以根據(jù)需要設(shè)定需要濾除的諧波次和設(shè)定濾除諧波的目標(biāo)值。
  內(nèi)置諧波補(bǔ)償、無功補(bǔ)償、不平衡補(bǔ)償?shù)榷喾N補(bǔ)償功能，用戶可自行設(shè)定選擇補(bǔ)償功能。在濾除諧波的同時(shí)，可進(jìn)行無功補(bǔ)償和消除負(fù)載不平衡現(xiàn)象。
  完整有效的各類保護(hù)措施，確保正常工作和異常工況下，都不會(huì)對供配電系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備造成任何影響。包括各類保護(hù)功能（過載、過/欠壓、過流）、內(nèi)置高頻濾波回路確保APF自身高頻載波不會(huì)回饋電網(wǎng)、內(nèi)置緩啟動(dòng)控制回路避免啟動(dòng)瞬間過大突入電流?？筛鶕?jù)負(fù)荷變化，自動(dòng)合理限制補(bǔ)償電流，裝置永不過流，在濾波的同時(shí)，能完全避免過補(bǔ)償。APF自身高頻載波不會(huì)回饋到電網(wǎng)，對供電系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備不造成干擾。

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