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諧波的危害

    由于該醫(yī)院大量非線性負載設備 (變頻空調(diào)、電梯、X光機、CT機、核磁共振機、節(jié)能燈、EPS整流設備)的使用，導致醫(yī)院供電系統(tǒng)的諧波污染普遍比較嚴重。諧波污染會對用電設備和供電系統(tǒng)造成嚴重危害和隱患，主要有：

干擾電子設備的正常工作；

影響核磁共振等設備的工作性能,造成噪聲干擾和圖像紊亂；

引起電氣自動裝置誤動作，導致停電事故；

使精密化驗設備振動和噪聲加大，使用壽命縮短；

導致供電系統(tǒng)功率損耗增加，引起電網(wǎng)諧振，加速絕緣老化，系統(tǒng)功率因數(shù)降低，增加系統(tǒng)隱患。

 

 

解決方案

醫(yī)院的諧波源比較多，而且分布比較分散，不同設備產(chǎn)生的諧波畸變不同，諧波次數(shù)也不同，諧波電流和諧波電壓分量也比較大，所以要對醫(yī)院的諧波進行有效的治理需要對供電一次、二次系統(tǒng)進行合理的設計。

 

1　一次系統(tǒng)合理設計

首先必須對一次系統(tǒng)進行合理的設計，比如選用D,yn11接線的K系數(shù)變壓器、諧波源設備采用專變專線供電、改善三相負載平衡等。

 

2 　諧波測量和諧波治理

對系統(tǒng)諧波進行實時有效的監(jiān)測，諧波的測量和分析是對諧波進行二次治理的前提條件。

變壓器低壓側(cè)開關(guān)均配置諧波監(jiān)測分析儀表，實時監(jiān)測供電系統(tǒng)電流電壓諧波畸變數(shù)據(jù)，并可以設置諧波畸變越限報警，可配置APF有源濾波裝置進行集中補償；

對醫(yī)技樓等諧波源比較多的供電回路諧波畸變率進行重點監(jiān)控并且配置APF有源電力濾波裝置進行局部或就地補償；

對2類場所比如手術(shù)室和ICU病房用電回路進行諧波監(jiān)控，若諧波超標配置小容量APF有源電力濾波裝置進行就地治理，確保用電安全。

 

 

補償方式

在醫(yī)院供電系統(tǒng)中，APF有源電力濾波裝置可以采用三種濾波補償方式。

1 變壓器出線側(cè)進行集中補償

當非線性負荷數(shù)量較多，分布比較分散，而且諧波畸變率不太高的情況下，可以在變壓器低壓配電母線側(cè)集中裝設APF有源電力濾波裝置進行集中補償，比如節(jié)能燈較多的照明負載變壓器。這種補償方式可以有效的改善變壓器的運行性能，提高系統(tǒng)整體的電能質(zhì)量。

 

2 特定支路局部補償

當非線性設備集中在某些特定支路時，可以在支路上裝設APF有源濾波裝置進行局部補償。

 

3  特定設備就地補償

單臺容量較大的穩(wěn)定運行的非線性醫(yī)療設備、頻譜特征明顯，自然功率因數(shù)又較低的非線性負載，以及諧波源產(chǎn)生的諧波比較集中于連續(xù)三種或以下(如3次、5次、7次)的諧波治理，可以對諧波源進行就地補償，比如核磁共振成像、X光機，ECT、中央空調(diào)等，這種方式能達到非常好的補償和節(jié)能效果，不會對支路和整個系統(tǒng)造成影響。

 

4  就地補償方式

 

在設計諧波治理方案的時候，可以根據(jù)配電網(wǎng)絡的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)，靈活采取以上三種諧波治理方式，能對醫(yī)院的諧波污染進行較好的治理，消除供電系統(tǒng)隱患，使諧波污染對醫(yī)院整個系統(tǒng)和設備的影響降到zui小，避免影響重要醫(yī)療設備的正常運行，保證2類場所供電安全。

 

 諧波治理設備選型計算

 

有源濾波設備選型計算

    有源濾波器選型時按照安裝所處的位置和需要補償?shù)膶ο螅梢赃M行需要補償電流的估算和計算。計算時候主要是根據(jù)客戶負載類型進行分類，由該類型負載的典型數(shù)據(jù)和用戶負荷電流計算值來進行計算。

 

集中補償容量計算

    集中補償方式需要補償?shù)闹C波電流可由變壓器容量來估算，需要考慮變壓器的負載率，具體可以根據(jù)下面的公式來進行估算：

 

K1為負荷率：即負荷占變壓器額定容量的比例，通常取0.6~0.8，這里取0.6；

K2為諧波系數(shù)，集中補償場合適用于整體諧波污染不高但比較分散的場合，取12%；

ST為變壓器額定容量，單位kVA；

US為低壓系統(tǒng)電壓，一般取0.4。

根據(jù)上式計算，一臺容量為2000kVA的變壓器，出線側(cè)諧波電流ITHD=206A，可以選擇諧波補償容量為200A的有源電力濾波柜進行補償。

 

支路局部補償容量計算

    對于諧波源負載比較集中的特定支路進行局部補償，計算公式可以根據(jù)集中補償?shù)挠嬎愎竭M行計算，比如醫(yī)技樓一路容量250kVA的支路，大部分設備為醫(yī)技設備，電流諧波畸變率按照20%選擇，負載率0.8，ITHD=56A，可以選擇一臺7的有源電力濾波柜進行局部補償。

特定設備就地補償容量計算

    單臺大容量諧波源設備進行就地補償能取得的補償效果，各種典型諧波源設備諧波含量如下表：

 

APF有源電力濾波裝置補償效果

    在使用APF有源電力濾波裝置之前，回路的諧波污染比較嚴重，波形嚴重失真，三相電流也嚴重不平衡。在使用APF裝置對諧波源設備進行就地補償之后，測得的波形數(shù)據(jù)得到較好的補償。