低壓有源濾波器在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用

來(lái)源：安科瑞電氣股份有限公司 2013年06月28日 08:58

1 引言

為提高醫(yī)療服務(wù)水平，不斷引入新型、復(fù)雜的各種醫(yī)療設(shè)備如核磁共振、CT機(jī)、X光機(jī)、血透機(jī)等，同時(shí)各種節(jié)能照明設(shè)備、變頻空調(diào)、電梯設(shè)備等大量投入使用。這些設(shè)備均為非線性設(shè)備，在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，對(duì)配電系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備造成一定的干擾。同時(shí)這些的醫(yī)療設(shè)備都具有的計(jì)算機(jī)部件和大量的高靈敏微電子器件，對(duì)供電電源的電能質(zhì)量要求很高，對(duì)電壓波動(dòng)和電力諧波非常敏感，嚴(yán)重的電力諧波問題會(huì)導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備的損壞甚至導(dǎo)致醫(yī)療事故的發(fā)生。

2 醫(yī)院建筑供電系統(tǒng)諧波源、諧波特性及諧波危害分析

2.1 諧波的來(lái)源

主要分類	設(shè)施設(shè)備名稱
建筑設(shè)施	電梯設(shè)備
	中央空調(diào)系統(tǒng)
	消防水泵
	照明設(shè)備
醫(yī)療設(shè)施	手術(shù)室、層流室系統(tǒng)
	ICU、分娩室、新生兒監(jiān)護(hù)室、血透中心等
	制劑、樣本、血液保存與冷凍設(shè)施
	醫(yī)院辦公自動(dòng)化設(shè)施
醫(yī)療診斷設(shè)備	主要診斷設(shè)備，如螺旋CT機(jī)、彩色多普勒、核磁共振儀、腹腔鏡、腦電圖機(jī)、色譜儀、各種功能檢測(cè)儀器等
醫(yī)療診斷設(shè)備	主要治療設(shè)備，如呼吸機(jī)、高壓氧倉(cāng)、各類監(jiān)護(hù)儀、激光治療儀等

2.2 諧波的特性

諧波源負(fù)載種類	諧波電流次數(shù)	諧波電流畸變率
照明燈具、電腦等	3、5、7、9等（2n+1）次	（7~10）%
電子檢測(cè)設(shè)備、手術(shù)室、伽瑪?shù)兜?/span>	3、5、7、9等（2n+1）次	（10~15）%
CT、磁共振、DSA等	3、5、7、9等（2n+1）次	（30~40）%
加速器、X光機(jī)、胃腸機(jī)等	3、5、7、9等（2n+1）次	（50~60）%
UPS、變頻通風(fēng)設(shè)備、電梯等	5、7、9、11等（6n+1）次	（25~35）%

2.3 諧波危害分析

2.3.1 諧波對(duì)配電系統(tǒng)的危害

使電力元件附加損耗加大，易引發(fā)火災(zāi)；影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；引起電網(wǎng)諧振；使繼電保護(hù)誤動(dòng)作，電氣測(cè)量誤差過大；使工控系統(tǒng)崩潰。

2.3.2 諧波對(duì)醫(yī)療設(shè)備的危害

導(dǎo)致依賴微處理器技術(shù)的設(shè)備的同步失調(diào)和數(shù)據(jù)錯(cuò)誤；直接危害設(shè)備內(nèi)部電子線路安全，導(dǎo)致?lián)舸┗蚍烹姡挥绊懢茚t(yī)療設(shè)備的使用性能和精度。

3 電網(wǎng)諧波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求

目前采用的電能質(zhì)量（諧波）評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，主要為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14549-1993），標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電網(wǎng)中電流電壓的畸變率有明確規(guī)定，也是作為諧波評(píng)價(jià)、治理的重要依據(jù)。

表1：電網(wǎng)諧波電壓國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：引用于（GB/T14549-1993）

電網(wǎng)標(biāo)稱電壓（kV）	電壓總諧波畸變率（%）	各次諧波電壓含有率（%）
		奇次	偶次
0.38	5.0	4.0	2.0
6	4.0	3.2	1.6
10
35	3.0	2.4	1.2
66
110	2.0	1.6	0.8

表2：注入電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值：引用于（GB/T14549-1993）

標(biāo)稱電壓（kV）	基準(zhǔn)短路容量（MV.A）	諧波次數(shù)及諧波電流允許值（A）
標(biāo)稱電壓（kV）	基準(zhǔn)短路容量（MV.A）	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
0.38	10	78	62	39	62	26	44	19	21	16	28	13	24
10	100	26	20	13	20	8.5	15	6.4	6.8	5.1	9.3	4.3	7.9
14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
0.38	10	11	12	9.7	18	8.6	16	7.8	8.9	7.1	14	6.5	12
10	100	3.7	4.1	3.2	6	2.8	5.4	2.6	2.9	2.3	4.5	2.1	4.1

4 ANAPF低壓有源濾波器在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用案例

4.1 有源濾波器應(yīng)用簡(jiǎn)介

某大型*醫(yī)院新建的門診住院綜合樓共有4臺(tái)2000kVA和1臺(tái)1600kVA的變壓器以及1臺(tái)800kW的柴油發(fā)電機(jī)，根據(jù)該醫(yī)院各變壓器非線性負(fù)荷設(shè)備的負(fù)載率大小和相應(yīng)的諧波畸變率以及各非線性設(shè)備的同時(shí)使用率來(lái)計(jì)算諧波電流的大小，配置了5臺(tái)不同容量規(guī)格的ANAPF有源濾波器。

下面以1#ANAPF有源濾波器投入運(yùn)行前、后配電系統(tǒng)電能質(zhì)量測(cè)試情況的對(duì)比分析為例來(lái)具體描述，其中1#變壓器負(fù)載主要為燈光照明、電梯、潛污泵、計(jì)算機(jī)中心等。

4.1.1 有源濾波器投運(yùn)前后的數(shù)據(jù)

（1）有源濾波器投入前電流波形畸變比較嚴(yán)重，三相電流諧波含量分別為19.7%、27.8%、26.6%，三相電流分別為4、40A、64A，中性線電流為37A。

（2）有源濾波器投入后電流波形畸變情況明顯，三相電流諧波含量明顯降低，分別為2.9%，2.8%，3.4%，三相電流分別為47A、48A、47A，中性線電流為。

（3）電流波形明顯，使用濾波器后電流波形近似呈正弦波形態(tài)，諧波治理的工作達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)和效果。

4.1.2 有源濾波器投運(yùn)前后測(cè)試記錄數(shù)據(jù)

4.2 有源濾波器在醫(yī)院建筑中應(yīng)用的意義

保護(hù)醫(yī)療用電設(shè)備安全，凈化電源，保護(hù)功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備，防止保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，降低電能損耗，擴(kuò)大變壓器和發(fā)電機(jī)供電容量。

4.3 有源濾波器主要技術(shù)指標(biāo)

接線方式	三相三線或三相四線
接入電壓	3×380V ±10%
接入頻率	50Hz ±2%
動(dòng)態(tài)補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間	動(dòng)態(tài)響應(yīng)＜4ms，全響應(yīng)時(shí)間＜20ms；
開關(guān)頻率	10kHz
功能設(shè)置	只補(bǔ)償諧波、只補(bǔ)償無(wú)功、既補(bǔ)償諧波又補(bǔ)償無(wú)功；手動(dòng)、自動(dòng)切換。
諧波補(bǔ)償次數(shù)	2-21次
保護(hù)類型	直流過壓　IGBT過流　裝置溫度保護(hù)
過載保護(hù)	自動(dòng)限流在設(shè)定值，不發(fā)生過載
冷卻方式	智能風(fēng)冷
噪音	＜ 65db（處于柜內(nèi)并運(yùn)作于額定狀態(tài)）
工作環(huán)境溫度	-10℃～+45℃
工作環(huán)境濕度	＜85%RH 不凝結(jié)
安裝場(chǎng)合	室內(nèi)安裝
海拔高度	≤1000m（更高海拔需降容使用）
進(jìn)出線方式	下進(jìn)下出
防護(hù)等級(jí)	IP21
智能通信接口	RS485/MODBUS-RTU
遠(yuǎn)程監(jiān)控	可選
外形尺寸（mm）（W×D×H）	30A	50A	7	100A
	600×500×1500	600×500×1500	600×500×1800	800×600×2200
重量（kg）	三相四線		三相三線
	30A、50A	7、100A	30A、50A	7、100A
	280	360	240	290

4.4 有源濾波器報(bào)價(jià)及元件清單

型號(hào)：ANAPF100-400/B
參考價(jià)格：12萬(wàn)元/臺(tái)
主要產(chǎn)品明細(xì)：
序號(hào)	名稱	型號(hào)	數(shù)量
1	APF電氣柜	800X600X2200	1
2	變流器	APFCOV-CVT100	1
3	控制器	APFMC-C100	1
4	電抗器	APF-RE.（S）DG-100	1
5	有源電流互感器	LT208-S7	3
6	濾波器	DL-1TH1	2
7	斷路器	CVS160FTM160D4P3D	1
8	接觸器	LC1D150M7C	1
9	微型斷路器	NDM1-63C32	1
10	中間繼電器	MY4NAC	2
11	R型變壓器	R320-0.38/0.22	1
12	諧波檢測(cè)儀	ACR350EGH	1
13	電線	16mm2	若干
14	電線	4mm2	若干

5 結(jié)論

本文分析了醫(yī)院建筑的諧波源、諧波特性和危害，并通過某大型醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)中有源濾波器的應(yīng)用案例，對(duì)比分析了有源濾波器投入前后的情況，說(shuō)明了有源濾波器的諧波治理技術(shù)是供電電能質(zhì)量的手段之一，可將產(chǎn)生的諧波控制在zui小范圍內(nèi)，達(dá)到科學(xué)合理用電，抑制電網(wǎng)污染，提高電能質(zhì)量，保證醫(yī)療設(shè)備安全的作用。

【參考文獻(xiàn)】

［1］ GB/T 14549-1993 《電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)諧波》

［2］上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊(cè).2013.01.版

［3］ doc88.com 《”醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例》

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