汪浩

摘 要：諧波是電能系統(tǒng)工作的產物，一般在質量不高的電能供應系統(tǒng)中較為嚴重，其危害也是多方面的，應設法加以控制，尤其是醫(yī)院等功能特殊的場所，更應加大控制力度?；诖?，本文以醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波以及其危害作為出發(fā)點，分析醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波的來源和治理，并給出相關具體內容，旨在通過分析明確當前問題、完善對應理論，為后續(xù)具體工作的開展和優(yōu)化提供參考。

關鍵詞：醫(yī)院供配電系統(tǒng) 諧波 無源濾波 有源濾波

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（b）-0059-02

隨著現(xiàn)代社會不斷進步，醫(yī)院作為社會基礎職能部門也得到了快速的發(fā)展，大量的先進設備被引入醫(yī)療系統(tǒng)中，這些設備以及醫(yī)院本身所需的照明工作、通風工作造成了對電能的大量需求，但部分地區(qū)、醫(yī)院電能供應系統(tǒng)較為陳舊，這導致供電過程中諧波的大量產生，給醫(yī)院工作以及通信等帶來了嚴重影響。鑒于醫(yī)院在社會生活中的重要作業(yè)中，分析醫(yī)院供配電系統(tǒng)的諧波、諧波危害、來源和治理十分必要。

1 醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波以及其危害

1.1 諧波

諧波在多個領域中有所涉及，本文所說的諧波專指電力諧波，其基本定義為：一周期波或量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。

諧波在各種級別、各種形式的電力系統(tǒng)工作中均較為常見，分析表明，非線性負載是諧波產生的核心原因，即常規(guī)、非常規(guī)變換電力系統(tǒng)的工作參數(shù)和條件、要求，導致系統(tǒng)的工作復雜無序，電流的大小不斷變化，且受到電阻而非電壓影響，非正弦電流，也即諧波因此產生。一般的三相系統(tǒng)中，由于對稱關系的影響，目前只存在奇次諧波，這也是醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波的主要類型。

1.2 諧波的危害

1.2.1 降低設備的使用壽命

諧波的存在是直接影響設備的使用壽命，其會對設備構件造成影響，加大絕緣材料的電應力并導致變壓器和電容器的渦流損耗在固有標準下快速增加，變壓器的金屬繞組也會受到影響，出現(xiàn)過熱和較大的噪音，絕緣老化加劇，使用壽命降低。

1.2.2 增加線損

諧波電壓以及諧波電流在電力系統(tǒng)的工作中會持續(xù)產生，而且不會在短時間內快速消失，這導致其會在電網中持續(xù)積累，使線路和大部分相關構件受損，甚至進一步降低變壓器的帶載能力。

1.2.3 影響通信

諧波的存在會直接影響各類通信活動，由于諧波的長度是不固定的，通信活動中的長波、短波都可能受到其影響，增加通信噪音，這種噪音的影響隨著距離的縮短而加劇，語音信號、視頻信號傳輸?shù)染鶗艿接绊憽?/p>

1.2.4 引發(fā)誤動作

一般來說，機電型繼電器會受到諧波影響，降低工作能力，由于其難以有效甄別3次諧波和零序電流，誤保護動作因此出現(xiàn)。此外，一些自動裝置也可能在諧波的影響下發(fā)生誤動作，導致跳閘事故等。

2 醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波的治理

2.1 醫(yī)院的諧波來源

對醫(yī)院的諧波進行治理，首先要了解其來源。雖然醫(yī)院供配電系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都涉及到電能的使用，但有些環(huán)節(jié)的電能供應是持續(xù)和穩(wěn)定的，即通常所說的線性負載，在這種情況下一般不會產生諧波。諧波只在非線性負載的條件下出現(xiàn)，進一步的分析則表明，醫(yī)院供配電系統(tǒng)中產生諧波的環(huán)節(jié)主要有4個，即通風設備、照明設備、電子醫(yī)療精密設備、計算機及UPS。

通風設備主要包括大型換氣扇、空調設備等，大型換氣扇、空調設備往往應用變頻風機作為核心設備，在實際工作中，即便輸出功率是恒定不變的，但受到設備老化、空氣條件等因素影響，變頻風機總諧波電流畸變率達33%以上，會產生大量5、7次等諧波污染電網。照明設備方面，由于醫(yī)院一般使用熒光燈具照明，數(shù)目眾多的熒光燈形成三相四線負載，諧波電流也會大量產生。電子醫(yī)療精密設備會產生3、5、7次諧波，并將其注入系統(tǒng)中，引起后續(xù)影響。計算機及UPS也會產生3、5、7次諧波，同時大量的單相非線性負荷會造成三相不平衡，引起中性線諧波過載、諧波超標等問題。

2.2 醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波的治理

2.2.1 方案選擇

醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波的來源相對固定，這使相關治理能夠有的放矢，目前業(yè)界對諧波的治理主要有3種方式，即有源濾波處理法、無源濾波處理法和綜合處理法（有源濾波處理法和無源濾波處理法的綜合），有源濾波器（APF）價格較高，無源濾波器則相對廉價，不過有源濾波器治理效果通常好于無源濾波器，將二者進行融合，主要是指設備融合，其技術在現(xiàn)有條件下尚無法做到兼容[1]。

2.2.2 模擬治理過程

針對諧波產生的地點和方式，建立了模型，并代入了相關參數(shù)進行實驗，實驗的主要觀測對象為諧波的產生、積累情況，以通信干擾作為直觀指標進行分析。實驗共進行8次，第一、二次實驗，以固有模型作為測試目標，了解諧波的產生、積累情況以及通信干擾水平；第三、四次實驗，以變更模型作為測試目標，應用有源濾波處理法，了解諧波的產生、積累情況以及通信干擾水平；第五、六次實驗，以變更模型作為測試目標，應用無源濾波處理法，了解諧波的產生、積累情況以及通信干擾水平；第七、八次實驗，以變更模型作為測試目標，應用綜合處理法，了解諧波的產生、積累情況以及通信干擾水平，所獲的數(shù)據的情況如表1所示。

實驗表明，在不進行處理的情況下，通信信號受到嚴重干擾，接收有效率只有56.77%（有效率指接受總量中的可辨識量），應用有源濾波處理法則可以提升信號接收有效率到98.89%的水平，無源濾波處理法情況下為81.66%，綜合處理法為96.51%，雖然不如有源濾波處理法，但能夠達到通信標準，滿足一般的通信要求。

2.2.3 諧波治理前后波形對比

醫(yī)院使用大量的非線性負載設備用于醫(yī)療衛(wèi)生工作，經測量發(fā)現(xiàn)一線路無源濾波處理未能解決部分次諧波畸變嚴重的問題。而投入有源濾波器（APF）后，諧波電流能得到有效治理，測量電壓電流波形趨近于正弦波。從治理后的效果可以看出，醫(yī)院該電網的諧波含量得以減少，供電質量得到改善。

2.2.4 治理優(yōu)勢

對諧波進行治理，除了能夠提升通信效果外，還能夠改善輸電品質、提高配電能力。應用綜合處理法，電網凈化裝置能全面改善電能質量問題，補償功率因素，電網諧波被濾除，串聯(lián)和并聯(lián)的諧振也得到控制，包括供電效率、設備使用壽命等均得到了提升。電網凈化裝置還能降低諧波電流，一般情況下，未經處理的諧波電流占據電路中電流總量的4%～15%左右，電網凈化裝置可以降低降低到0.2%以下的水平，電能的損耗得到控制，變壓器損耗、線路損耗也同步降低，在應用有源濾波處理法的情況下，電能有效利用率綜合提高8.5%，綜合處理法下也能達到7%左右。

3 結語

通過分析醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波的危害、來源和治理，了解了基本內容。諧波廣泛存在于醫(yī)院供配電系統(tǒng)中，其危害包括降低設備的使用壽命、增加線損、影響通信、引起誤動作等。調查表明醫(yī)院供配電系統(tǒng)中諧波主要來源為通風設備、照明設備、電子醫(yī)療精密設備、計算機以及UPS這4個方面。

參考文獻

[1] 朱明星，錢辰辰，段曉波.基于城市軌道交通運行圖的供配電系統(tǒng)諧波預評估仿真[J].城市軌道交通研究，2015，18（6）：56-61.

[2] 陳海需，楊文煥，李榮高.電纜分布電容引起的港口供配電系統(tǒng)諧波諧振分析[J].電力科學與工程，2014，30（1）：38-41.