綜合性醫院配電系統的諧波綜合治理措施

摘 要：本文對綜合性醫院配電系統諧波治理進行了分析研究，著重介紹了諧波的危害、治理的意義、諧波源組成、以及諧波治理方案。旨在通過諧波的綜合治理，有效提高醫院配電系統運行的安全可靠性和節能經濟性。

關鍵詞：醫院；配電系統；諧波治理

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A

配電網系統中的諧波分量，會降低供電電能質量水平和供電可靠性，會大大影響醫院醫療過程中所使用的各種精密靈敏設備，如造成監控計算機出現死機、儀器設備出現拒動誤動、靈敏元件出現故障等，進而影響到這些精密靈敏儀器設備性能的正常發揮。因此，對諧波對醫院配電系統的影響危害進行分析探討，并有針對性的采取相應治理技術措施抑制配電系統中諧波分量，有效提高配電質量水平和供電可靠性，就顯得尤為重要，并且有工程實踐應用的研究意義。

1 配電系統諧波治理意義

1.1 抑制高次諧波分量

經過投入無功補償、濾波器等諧波抑制補償裝置后，可以使配電系統中諧波電壓和諧波電流等分量得到有效補償抑制，確保電能指標滿足國家技術標準規范要求，進而為醫院配電系統及用電設備的安全可靠、節能經濟的高效穩定運行提供重要技術裝置保障。

1.2 提供電能功率因素

通過投入自動消諧濾波裝置后，醫院配電系統中電壓諧波和電流諧波分量可以有效得到抑制補償；另外，通過裝置消諧濾波裝置，可以降低或消除諧波共振，使得醫療用電設備能夠獲得優質高效經濟的電能資源，降低由于諧波造成的不必要電能資源浪費。從大量實踐工作經驗可知，經自動消諧濾波柜等裝置設備的技術升級改造后，醫院配電系統功率因數可以長期維持在0.97左右，這樣不僅為醫院醫技樓中的用電設備營造一個良好的運行環境，同時可以提高動力設備的電能綜合利用效率，可以達到5%～30%左右的節能降耗效果。

1.3 改善供電電能品質，延長用電設備綜合使用壽命

通過自動消諧濾波柜等電網凈化裝置，可以全面改善醫院配電系統中的電能質量，濾出醫院配電系統中的諧波電壓和諧波電流分量，補償電能功率因數，防止配電網出現串并聯諧振問題，進而減少醫療用電設備的故障發生率，充分發揮其應有的功能作用，延長用電設備的綜合使用壽命，確保醫療工作安全穩定的高效進行。

2 醫院配電系統諧波源分析

2.1 醫院配電系統負荷主要特征

眾所周知，醫院是一種特殊的服務性場所，其醫療設備、用電設備種類和數量較多，加上人員流動較為頻繁，這就對醫技樓中配電系統供電的持續性、可靠性、節能經濟性等均提出更高技術要求。如：許多病人在治療過程中需要使用呼吸機、心電圖機、輸液泵等輔助壓力設備，中央空調系統需要確保醫院具有較高的溫濕度等，一旦配電系統出現斷電、供電不足等問題，其所帶來的經濟損失和社會影響將非常大，嚴重時還可能導致手術等不能順利進行，后果不堪設想。醫院配電系統中主要是交流380V設備，即醫院配電系統通常是由于10/0.4Kv主變壓器（兩路供電模式），其主要非線性負載為：電子醫療精密儀器設備、節能照明、變頻調速設備、計算機、以及UPS應急系統等，其中大部分用電負荷均為單相非線性負荷，其運行產生的大量諧波分量將注入到配電系統中污染電網。

2.2 醫院配電系統中的主要諧波源

經過大量實測分析匯總表明，醫院配電系統中諧波源主要由通風設備、照明設備、電子醫療精密儀器設備等構成。

2.2.1 通風空調設備系統

通過以變頻器和PLC控制器為核心的變頻調速控制系統對原設備控制系統進行技術升級改造后，一方面可以取得較為良好的節能降耗效果，但同時變頻調速控制設備運行過程中，會產生大量諧波分量，是配電系統中的主要諧波源，其總諧波電流畸變率通常可以達到30%以上，其運行時所產生的大量5、7次等高次諧波對配電網污染相當大。

2.2.2 照明設備

醫院配電系統中使用的大量整流節能型熒光燈具，其在運行過程會產生大量的諧波電流，污染配電網。當多個整流節能型熒光燈具接成三相四線負載時，在中線上就會產生大量的三次諧波電流，污染醫院配電網系統。

2.2.3 電子醫療精密儀器設備

電子醫療精密儀器是醫生病情診斷分析的重要輔助設備，大大提高了病情診斷效率和準確率。醫技樓中的大型大功率電子醫療以前設備大多是開關電源直接供電，這些開關電源設備在使用過程中會產生3、5、7次等高次諧波，影響配電網供電可靠性和經濟性。

2.2.4 計算機及UPS系統

醫院規模不斷擴大和醫療任務量的增加，使得計算機等設備系統數量也不斷增多，此外服務器等數據存儲系統等均須配備UPS等應急備用電源系統，這些設備在使用過程中，會產生大量的3、5、7次等高次諧波，嚴重影響了醫院配電系統，造成配電系統出現三相不平衡、諧波分量超標、中性線諧波過載等問題，直接影響到供電可靠性和供電那電能質量水平。

3 醫院配電系統諧波綜合治理方案

醫院配電系統中諧波治理綜合目標為：配電系統中諧波總分量THDI≤3%，供電電能功率因數COSΦ≥0.95。

3.1 采用串聯電抗器

采用串聯電抗器為核心的非調諧無源濾波補償裝置，其主要工作在于抑制諧振，保護電容，實現安全補償。但此種諧波治理方案，其對于諧波量比較大的場合顯得無能無力，其諧波治理效果不太明顯，因此，在醫院配電系統諧波治理中很難獲得較為良好的諧波治理效果。

3.2 采用無源調諧式濾波器進行濾波補償

工程中常用的無源調諧式濾波器，其電抗系數主要包括5.67%、7%和14%三大類。其中，電抗系數為5.67%的調諧電容器組，其單調諧頻率為210Hz，主要功能在于可以吸收50%以上用電設備的5次諧波；電抗系數為7%的調諧電容器組，其單調諧頻率為189Hz，主要功能可以吸收20%以上用電設備的5次諧波和少量7次諧波；而電抗系數為14%的調諧電容器組，其單調諧頻率為133Hz，主要功能在于可以抑制3次諧波。采用無源調諧式濾波器進行濾波補償，濾波效果非常好，在濾波過程中補償配電系統容性無功功率。此種方式比較經濟，性價比較高，但只適合于諧波含量較小的場合。

3.3 采用有源濾波器

采用有源濾波器進行諧波濾波和無功補償，可以滿足醫院配電系統諧波治理和無功補償要求，但由于無功補償時無功電流的容量要占用有源濾波器的容量，同時其成本相對于電容器補償較高，因此，在工程實踐中應用較少。

3.4 混合濾波補償方案

醫院配電系統采用有源濾波器+無源非調諧式濾波補償裝置的混合諧波治理和無功補償方案，即可以實現安全無功補償，也可以徹底根治配電系統中的諧波分量，其節能經濟效益相當可觀。

3.5 采用無功補償方案

采用靜止型無功補償器（SVC）和靜止型無功發生器（SVG）補償方案，并結合在線無功補償自動監控系統，可以根據醫院配電系統實際情況，動態進行補償，吸收高次諧波，減少電壓閃變，有效提高配電系統供電可靠性和供電質量水平，在醫院配電系統中是一種非常有效的諧波抑制和無功補償方案。

結語

在醫院配電系統規劃設計、施工建設、以及運行維護等過程中，均應非常重視諧波的抑制和治理，通過合理的諧波治理，有效降低配電系統網損，確保醫院配電系統安全可靠、節能經濟的高效穩定的運行發展。

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