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        綜合性醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波綜合治理措施

        2020-11-16 06:06:34呂世明周穩(wěn)根
        科學(xué)與財富 2020年26期
        關(guān)鍵詞:醫(yī)院

        呂世明 周穩(wěn)根

        摘要:隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展,生產(chǎn)和生活用電領(lǐng)域出現(xiàn)了多元化、復(fù)雜化的趨勢。諧波是電力系統(tǒng)中最常見的現(xiàn)象,也是影響電能質(zhì)量的一個重要因素。并且伴隨著電力電子的快速發(fā)展,各種整流設(shè)備以及大量的非線性負載在綜合醫(yī)院中得到了廣泛的應(yīng)用,主要負載有電子醫(yī)療精密設(shè)備,照明,電梯和變頻通風(fēng)設(shè)備,計算機等。它的諧波污染已經(jīng)成為危害電網(wǎng)質(zhì)量的主要因素之一。對供電企業(yè)的安全供電影響很大。因此,本文就綜合性醫(yī)院配電系統(tǒng)中諧波治理進行了分析和研究,重點闡述了諧波的危害、治理的意義、諧波源的組成及諧波治理方案。本文的目的是通過諧波綜合處理,有效地提高醫(yī)院配電系統(tǒng)運行的安全可靠性和節(jié)約能源。

        關(guān)鍵詞:醫(yī)院;配電系統(tǒng);諧波治理

        配電網(wǎng)系統(tǒng)中的諧波分量,使電能質(zhì)量下降,降低了供電可靠性,嚴重影響醫(yī)療機構(gòu)在醫(yī)療活動中使用的各種精密敏感設(shè)備,如監(jiān)測計算機出現(xiàn)死機、儀器設(shè)備發(fā)生拒動誤動等,由于敏感元件失效等原因,進而影響到這些精密敏感儀器設(shè)備的正常工作。為此,分析了諧波對醫(yī)院配電網(wǎng)的危害,針對性地采取治理技術(shù)措施,抑制配電網(wǎng)諧波分量,有效提高配電網(wǎng)質(zhì)量水平和供電可靠性,具有重要的工程實際應(yīng)用研究意義。

        1???? 諧波的產(chǎn)生

        負荷是影響電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要因素之一。比如電力電子設(shè)備,作為諧波源,對電網(wǎng)的危害是無法估量的,應(yīng)該引起高度重視。公網(wǎng)所提供的理想電壓應(yīng)為固定頻率和規(guī)定電壓幅度。電壓、電流對公共電網(wǎng)的影響是一種污染。這直接導(dǎo)致了醫(yī)療設(shè)備工作環(huán)境的惡化,同時對周圍的通訊系統(tǒng)和公共電網(wǎng)外的設(shè)備也造成了極大的危害。在電力電子設(shè)備得到廣泛應(yīng)用之前,諧波及其危害,對諧波污染的研究和認識已有一定成果,但當(dāng)時諧波污染還不嚴重,尚未引起重視。三四十年來,隨著各種電力電子設(shè)備的迅速普及,諧波污染問題在公共電網(wǎng)日益嚴重,由于諧波造成的各種故障和事故也時有發(fā)生。只有諧波危害到嚴重程度才會引起關(guān)注。

        2???? 諧波的危害

        醫(yī)學(xué)機構(gòu)是救死扶傷,保障人民身體健康的衛(wèi)生機構(gòu),與人們的生活息息相關(guān)。另外,在醫(yī)院里,很多醫(yī)療設(shè)備都會受到諧波的影響,給人們的醫(yī)療安全造成一定的危害。另外,諧波會影響各種電器設(shè)備的正常工作,造成電容器,電纜等設(shè)備過熱,絕緣老化,壽命縮短甚至損壞;通過電磁感應(yīng)和傳導(dǎo)耦合,諧波會對相鄰的通信系統(tǒng)造成干擾。最低限度引入噪聲,至少降低通信質(zhì)量,導(dǎo)致信息丟失和系統(tǒng)故障。電力系統(tǒng)和補償電容器之間的諧波易引起并聯(lián)或串聯(lián)諧振,將諧波電流放大數(shù)倍甚至幾十倍,造成電容器的過流,電抗器及電阻的損壞,甚至造成重大事故。諧波的危害是無法估計的。為確保醫(yī)院輸配電及相關(guān)部門精密儀器設(shè)備的安全、正常運行,諧波控制是必不可少的。

        3醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波源分析

        3.1? 醫(yī)院配電系統(tǒng)負荷主要特征

        眾所周知,醫(yī)院是一個特殊的服務(wù)場所,醫(yī)療設(shè)備和電氣設(shè)備種類多、數(shù)量多,人員流動性大。這對醫(yī)院建筑配電系統(tǒng)的供電連續(xù)性、可靠性、節(jié)能性和經(jīng)濟性提出了更高的技術(shù)要求。例如,許多患者在治療期間需要使用呼吸機、心電圖、液體輸送泵和其他輔助壓力設(shè)備。中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)保證醫(yī)院具有良好的就醫(yī)環(huán)境。如果配電系統(tǒng)出現(xiàn)停電和供電不足的情況,經(jīng)濟損失和社會影響將是巨大的,嚴重的可能無法順利運行,后果十分嚴重。在醫(yī)院配電網(wǎng)中,以380v交流設(shè)備為主,即醫(yī)院配電網(wǎng)一般為10/0.4kV主變壓器諧振(雙通道供電方式),其非線性負載主要為:電力負荷大部分為單相非線性負荷,運行過程中產(chǎn)生的大量諧波會注入配電網(wǎng),對電網(wǎng)造成污染。

        3.2? 醫(yī)院的諧波來源

        控制醫(yī)院諧波,首先要了解諧波的來源。雖然醫(yī)院的電力供應(yīng)和分配系統(tǒng)的各個方面都與電力相連,但部分電力供應(yīng)是可持續(xù)的,這就是所謂的線性負載,在這種情況下通常不會產(chǎn)生諧波。然而有些環(huán)節(jié)的供電是非可持續(xù)的,即感性負載,在這種情況下,醫(yī)院通常會產(chǎn)生諧波回路。通風(fēng)機的通風(fēng)設(shè)備主要包括大型通風(fēng)機和空調(diào)設(shè)備,其中變頻風(fēng)機常作為核心設(shè)備。事實上,風(fēng)扇的輸出功率雖不變,但因設(shè)備老化、空調(diào)等原因,風(fēng)扇頻率改變后,總諧波損耗率仍超過33%,導(dǎo)致5,7次諧波對電網(wǎng)的嚴重污染。就照明而言,由于醫(yī)院普遍使用日光燈,大容量日光燈形成三相四線負載,產(chǎn)生大量諧波電流。電子器件和醫(yī)療器械會產(chǎn)生3,5,7次諧波,然后注入到系統(tǒng)中,產(chǎn)生后續(xù)效果。電腦和UPS還會產(chǎn)生3 次、5次、7次諧波,大量單相非線性負荷會導(dǎo)致三相不平衡,造成中性線諧波過載,諧波超標等。

        4醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波的治理

        4.1? 用串聯(lián)電抗器

        無調(diào)諧無源濾波器補償裝置以串聯(lián)電抗器為核心,主要起到抑制諧振、保護電容、實現(xiàn)安全補償?shù)淖饔?。但在諧波容量大的情況下,這種諧波控制方案存在不足,諧波控制效果不明顯。因此,在醫(yī)院配電網(wǎng)中實現(xiàn)較好的諧波控制效果是非常困難的。

        4.2? 采用無源調(diào)諧式濾波器進行濾波補償

        目前廣泛使用的無源調(diào)諧濾波器,其電抗系數(shù)分別為5.67%、7%和14%。其中電抗系數(shù)為5.67%的調(diào)諧電容器組,它的單調(diào)頻頻率為210Hz,主要功能是吸收50%以上的電氣設(shè)備5 次諧波。電抗為7%的調(diào)諧電容器組,單調(diào)諧頻率189Hz,主要功能可吸收電器中20%以上的第5 次諧波,以及少量的第7 次諧波。電抗系數(shù)為14%的調(diào)諧電容組,其調(diào)諧頻率為133赫茲,其主要作用是抑制三次諧波。配電網(wǎng)的兼容性無功由無源調(diào)諧濾波器補償。這是一種比較經(jīng)濟的方法,但僅適用于諧波較少的情況。

        4.3? 采用有源濾波器

        諧波濾波和無功補償采用有源電力濾波器,可滿足醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波控制和無功補償?shù)男枰?。然而,在無功補償中,無功電流的容量會占用有源電力濾波器的容量,且其成本高于電容補償,因此在工程實踐中很少使用。

        4.4? 混合濾波補償方案

        有源電力濾波器+ 無源無諧濾波器補償裝置用于醫(yī)院配電網(wǎng)的諧波控制和無功補償。這樣既可以實現(xiàn)安全無功補償,又可以徹底消除配電網(wǎng)中的諧波成分。節(jié)能經(jīng)濟效益可觀。

        4.5? 采用無功補償方案

        采用了靜態(tài)無功補償裝置(SVC)和靜態(tài)無功補償裝置(SVG)。通過聯(lián)機自動監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)無功補償。可根據(jù)醫(yī)院配電網(wǎng)絡(luò)的實際情況,進行動態(tài)補償,吸收較高的諧波,減少電壓閃變;切實提高配電系統(tǒng)供電可靠性和供電質(zhì)量。為醫(yī)院配電網(wǎng)諧波抑制和無功補償提供了有效的解決方案。

        結(jié)束語

        醫(yī)院配電系統(tǒng)在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行和維護等過程中產(chǎn)生的諧波應(yīng)加以抑制和控制。通過合理的諧波控制,有效地降低了配電系統(tǒng)的損耗,使醫(yī)院配電系統(tǒng)能夠安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟、高效穩(wěn)定地運行。

        參考文獻:

        [1]?? 李志東,龍燕,趙巍文,楊靜.醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波測量和分析[J].后勤工程學(xué)院學(xué)報,2014,02:71-76.

        [2]?? 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(yù)評估仿真[J].城市軌道交通研究,2015,18(6):56-61.

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