浅聊医院配电系统谐波分析与治理技术方案
浏览次数：33更新时间：2024-09-25
张继冬
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 随着医疗技术的不断发展，医院中的各种医疗设备和电子仪器日益增多，这些设备在运行过程中会产生大量的谐波，对医院的配电系统造成严重影响。本文通过对医院配电系统谐波的产生原因进行分析，探讨了谐波对医院配电系统的危害，并提出了相应的治理技术方案，以提高医院配电系统的稳定性和可靠性。
一、引言
医院作为一个特殊的场所，对电力供应的稳定性和可靠性要求。随着医疗技术的不断进步，越来越多的先进医疗设备和电子仪器被广泛应用于医院中，如核磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）、数字减影血管造影（DSA）、直线加速器等。这些设备在运行过程中会产生大量的谐波，对医院的配电系统造成严重影响。因此，对医院配电系统谐波进行分析并采取有效的治理技术方案，对于保障医院的正常运行和医疗设备的安全稳定具有重要意义。
二、医院配电系统谐波的产生原因
（一）医疗设备的非线性特性
医院中的许多医疗设备，如核磁共振成像仪、CT 机、直线加速器等，都采用了电力电子技术，具有非线性特性。这些设备在运行过程中会产生大量的谐波电流，注入到医院的配电系统中。
（二）照明设备的电子镇流器
医院中的照明设备通常采用电子镇流器，这些镇流器在工作时也会产生一定量的谐波电流。
（三）空调设备的变频器
医院中的空调设备为了实现节能运行，通常采用变频器进行调速控制。变频器在工作时会产生大量的谐波电流，对医院的配电系统造成影响。
三、谐波对医院配电系统的危害
（一）增加设备损耗
谐波电流会在配电系统的线路、变压器、电动机等设备中产生额外的损耗，降低设备的效率，缩短设备的使用寿命。
（二）影响设备正常运行
谐波会使医疗设备的控制系统产生误动作，影响设备的正常运行。例如，谐波会使心电图机、脑电图机等医疗设备的测量结果出现误差，甚至会损坏设备。
（三）引发电气火灾
谐波电流会使配电系统的中性线电流增大，导致中性线过热，甚至引发电气火灾。
（四）降低电能质量
谐波会使配电系统的电压、电流波形发生畸变，降低电能质量，影响其他用电设备的正常运行。
四、医院配电系统谐波治理技术方案
（一）无源滤波器
无源滤波器是一种传统的谐波治理技术，它由电容器、电抗器和电阻器组成，通过对谐波电流进行分流和滤波，达到降低谐波含量的目的。无源滤波器具有成本低、结构简单、可靠性高等优点，但也存在一些缺点，如滤波效果受系统参数影响较大、容易与系统发生谐振等。
（二）有源滤波器
有源滤波器是一种新型的谐波治理技术，它通过实时检测配电系统中的谐波电流，并产生与之大小相等、方向相反的补偿电流，注入到配电系统中，从而达到消除谐波的目的。有源滤波器具有滤波效果好、响应速度快、不会与系统发生谐振等优点，但也存在成本高、维护困难等缺点。
（三）混合型滤波器
混合型滤波器是将无源滤波器和有源滤波器结合起来，充分发挥两者的优点，克服各自的缺点。混合型滤波器具有滤波效果好、成本适中、可靠性高等优点，是目前医院配电系统谐波治理的一种较为理想的技术方案。
五、医院配电系统谐波治理的实施步骤
（一）谐波检测
在对医院配电系统进行谐波治理之前，首先需要对系统中的谐波进行检测，了解谐波的含量、频率等参数。谐波检测可以采用便携式谐波分析仪、在线式谐波监测仪等设备进行。
（二）方案设计
根据谐波检测的结果，结合医院的实际情况，设计出合理的谐波治理技术方案。方案设计应包括滤波器的类型、容量、安装位置等内容。
（三）设备选型
根据设计方案，选择合适的谐波治理设备。在设备选型时，应考虑设备的性能、质量、价格等因素，选择性价比高的设备。
（四）安装调试
将选定的谐波治理设备安装在医院的配电系统中，并进行调试和测试，确保设备能够正常运行，达到预期的滤波效果。
（五）运行维护
在谐波治理设备投入运行后，应定期对设备进行维护和保养，检查设备的运行状态，及时发现和处理设备故障，确保设备的长期稳定运行。
六、安科瑞医院EMS能效管理系统
（一）平台拓扑图
（二）医院电力监控解决方案
电力监控系统实现对变压器、柴油发电机、断路器以及其它重要设备进行监视、测量、记录、报警等功能，并与保护设备和远方控制及其他设备通信，实时掌握供电系统运行状况和可能存在的隐患，快速排除故障，提高医院供电可靠性。
电力监控系统主要针对开闭所和10/0.4kV变电所，对高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况。同时对医院重要设备如柴油发电机、无功补偿装置、有源滤波装置、UPS、隔离电源系统状态进行监测。
电力监控系统硬件配置
七、结束语
医院配电系统中的谐波问题日益严重，对医院的正常运行和医疗设备的安全稳定造成了严重影响。通过对医院配电系统谐波的产生原因进行分析，探讨了谐波对医院配电系统的危害，并提出了相应的治理技术方案。无源滤波器、有源滤波器和混合型滤波器是目前医院配电系统谐波治理的主要技术手段，在实际应用中应根据医院的实际情况选择合适的技术方案。
参考文献：
[1]医院配电系统谐波治理技术方案 刘华金
[2] 程杰. 医院配电系统谐波分析及治理研究[J]. 中国设备工程,2022(1):214-216.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版．
[4]安科瑞用户变电站变配电监控解决方案2021.10
作者简介：
张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司。
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