醫院配電系統諧波分析及治理研究

周帆

摘要：在現在的時代里，跟著大型的醫院的醫療設備的數量越來越多，醫院的醫療電氣設備在醫院各種的治療和診斷中起到的作用也是日益的提高的。在組裝不同的電氣裝置的醫用的機器對用電裝置供電的要求也是要求越來越嚴格了，在另一個層面上，醫療電氣的裝置自身也會有相當大的諧波電流以及各種具有干擾的信號，以此會對醫院的供電的質量產生很大的影響。所以，對產生的諧波以及各種干擾源的電氣醫療設備需要采取一些抑制的方法，來保證電網的質量，讓醫療的設備可以正常的運行，本文對諧波的抑制和處理做詳細介紹。

關鍵詞：醫院;諧波;治理

1.諧波的來源及危害

1.1.諧波的來源

諧波主要在帶載荷的分線性和非線性的載荷，非線性的載荷，它們在工作的時候，會生成諧波。因為非線性的載荷，它們的特性不同，在這里可以把諧波分成三大來源。第一方面：鐵磁的飽和型的諧波有很多種的鐵芯的設備，比如電抗器，電感器等等，它的鐵芯的飽和的特征是呈現非線性的。因為它的鐵芯是很飽和，可以讓電流磁化，呈現出尖峰的狀態，因此會出現奇次的諧波，其中最主要的還是三次諧波。第二方面：電氣的開關型主要有交流直流的交換裝備，比如整流的機器，定頻變頻的設備和各種電器開關裝置，這些電器裝置在整流時大多是利用移相進行控制，因此很可能產生諧波。其中三次諧波基本可以達到基波的50%，還有6次、8次、12次、15次等奇次諧波。

1.2 諧波的危害

在大多數的負載都是非線性的載荷，所以，它們所生成的諧波會隨之增多，對電器網絡的危害也會逐漸的嚴重。醫院最典型的醫療電氣機器基本也都是非線性的負載，它們對電器網絡的主要有以下的危害。①在使用過程中形成的諧波的現象，非線性的載荷經常是在安裝電容的方式來提高使用的功率的，從而來減小生成的諧波的危害，可是這樣的方式也會增加但是這就會增加并聯和串聯的諧波頻率，是諧波的電流越來越大，從而造成電器的不穩定和降低使用的安全性能，尤其是在醫院的醫療裝置的使用上要加以注意。②諧波可能使得變壓器的損耗變大，它可能增大變壓器的渦流、磁滯現象以及銅損的現象，因此也會使得機器溫度升高，電機的溫度變得很高，生成震動和噪音，是機器損壞。

2 典型醫療設備諧波

典型醫療設備諧波主要有核磁共振、ct、數字X光機、數字減影血管造影等等。通過對這些醫療設備的諧波分析，我們可以得出這些醫療設備的諧波電流很寬，而且主要是奇次諧波，這種諧波對其他設備也有一定的影響。他可能會使整個系統的功率降低，從而影響設備的工作，諧波可能還會對整個供電設備由一定的負面作用，是供電出現不均衡的現象。有些醫用的電氣裝置因為自身的功率因素很高，運行啟動的時候電流也很很大，所以，在使用的時候對供電系統會有很大的沖擊力，對整個電路會造成污染，從而對其他的電氣裝置產生不利的作用。所以，需要對這些大型的醫用設備自身產生的諧波進行處理。

3 典型醫療設備諧波抑制方法

典型醫療設備諧波抑制方法主要有增加整流的相數、安裝交流濾波器、安裝動態有源電力濾波器、有源電力濾波器選擇、有源電力濾波器補償電流控制。

3.1. 減少系統阻抗

為了達到可以降低系統的阻值的要求，我們就要通過降低電器裝置和電源之間的間距，簡而言之，就是升高電壓的供電級別。比如有一家醫院采用的電弧爐的設備，一開始使用的是35KV電源系統，它是通過兩個110KV的變電所然后通過一回路的35KV電纜供電，這樣我們在35KV的電纜上得到的諧波值會很高;然后我們該用一個離220KV變電所只有4公里的地方架設5回35KV電纜，測得的諧波明顯有所降低，同時這家醫院還利用了大容量的發電機，讓非線性的載荷的電器設備的距離得到了減小，讓該醫院產生的諧波的數值得到大大的減小。但是這樣的方法將會出現很大的投資，需要協調電網的發展。只適用于大型醫療項目，而且醫院要求全天不間斷的供電，通常會有兩個或以上變電所，所以這種方法得不到很好的利用。

3.2? 限制諧波源

這種方法要通過調整諧波源的裝置，從而減少大量生成諧波的工作方式，通過大量的使用具有諧波消除的裝置來抵消諧波;也可以通過加大電流裝置的相數，提供諧波的次數，從而使諧波電流的數值得到降低。但是這種方法通常要通過改變裝置的線路，配合使用電器儀器，在使用上面也很大的缺陷和不可行性。因此，醫院只能在結合自身的情況下做一些改善，在一定的程度上減小諧波的數量。

針對大型大型的醫療電氣設備引起的電壓的閃變，諧波的污染和功率因數的低等一些電能的質量問題，也總結了一些可以通過一種靜止的沒有功率補償的設備和有電源的濾波器來構成一種新型的綜合的補償系統。用這種電氣系統設備來彌補五功率，并且通過對著三相的不對稱的控制來使電網得到改善，從而消除系統中的負電流，有電源的濾波器除了電弧爐還有無功率補償設備產生的諧波，在構造合理的結構，可以讓靜止沒有補償裝置的有電源濾波裝置互不影響，從而使系統可以分別控制，從而讓系統可以切實際的運行，對比分析了電氣裝置的前后投入使用的波形和數據，可以得出這些補償系統對改善電網電能質量的有效性和可行性.

結論

隨著現在的科學的提高，也有很多的新的先進的醫療裝置會應用在廣大的醫療行業。這樣也會在一個方面大量的產生電器系統的諧波，從而使醫療設備的損壞和運行造成一定的影響。現階段，有些大型醫院已經在總的配電房里面安裝了濾波器裝置，但是針對一些典型的醫療裝置卻沒有安裝濾波器，這樣也會造成這些設備周圍的供電質量受到污染，影響周圍其他設備的使用，因此，可以在大量產生諧波的醫療設備處加裝諧波濾波器，將諧波及早進行抑制，保證醫院內部供電質量。在醫院電器裝置的設計中，對大型醫院的諧波量是怎么知道它有多大呢，是怎么計算出來的呢，需要采用什么樣的機器來減少諧波量呢，卻很少有設計院在設計階段就已經提出來的，大多數醫院都是在使用過程中，才會考慮這個問題，針對這一現象， 我也對大型醫院的諧波的治理介紹了一些解決的方法，以及一些具體的方式，同時也對諧波的原理和產生的原因做了簡單的介紹，以供廣大設計人員查看。

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