1 引言
現代化醫療機構為提高醫療服務水平，不斷引入新型、複雜的各種先進醫療設備如核磁共振、CT機、X光機、血透機等，同時各種節能照明設備、變頻空調、電dian梯ti設she備bei等deng大da量liang投tou入ru使shi用yong。這zhe些xie設she備bei均jun為wei非fei線xian性xing設she備bei，在zai運yun行xing過guo程cheng中zhong會hui產chan生sheng大da量liang的de高gao次ci諧xie波bo，對dui配pei電dian係xi統tong和he醫yi療liao設she備bei造zao成cheng一yi定ding的de幹gan擾rao。同tong時shi這zhe些xie先xian進jin的de醫yi療liao設she備bei都dou具ju有you高gao檔dang的de計ji算suan機ji部bu件jian和he大da量liang的de高gao靈ling敏min微wei電dian子zi器qi件jian，對dui供gong電dian電dian源yuan的de電dian能neng質zhi量liang要yao求qiu很hen高gao，對dui電dian壓ya波bo動dong和he電dian力li諧xie波bo非fei常chang敏min感gan，嚴yan重zhong的de電dian力li諧xie波bo問wen題ti會hui導dao致zhi醫yi療liao設she備bei的de損sun壞huai甚shen至zhi導dao致zhi醫yi療liao事shi故gu的de發fa生sheng。
2 醫院建築供電係統諧波源、諧波特性及諧波危害分析
2.1 諧波的來源
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主要分類 |
設施設備名稱 |
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建築設施 |
電梯設備 |
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中央空調係統 |
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消防水泵 |
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照明設備 |
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醫療設施 |
手術室、層流室係統 |
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ICU、分娩室、新生兒監護室、血透中心等 |
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製劑、樣本、血液保存與冷凍設施 |
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醫院辦公自動化設施 |
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醫療診斷設備 |
主要診斷設備，如螺旋CT機、彩色多普勒、核磁共振儀、腹腔鏡、腦電圖機、色譜儀、各種功能檢測儀器等 |
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主要治療設備，如呼吸機、高壓氧倉、各類監護儀、激光治療儀等 |
2.2 諧波的特性
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諧波源負載種類 |
諧波電流次數 |
諧波電流畸變率 |
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照明燈具、電腦等 |
3、5、7、9等（2n+1）次 |
（7~10）% |
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電子檢測設備、手術室、伽瑪刀等 |
3、5、7、9等（2n+1）次 |
（10~15）% |
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CT、磁共振、DSA等 |
3、5、7、9等（2n+1）次 |
（30~40）% |
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加速器、X光機、胃腸機等 |
3、5、7、9等（2n+1）次 |
（50~60）% |
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UPS、變頻通風設備、電梯等 |
5、7、9、11等（6n+1）次 |
（25~35）% |
2.3 諧波危害分析
2.3.1 諧波對配電係統的危害
使電力元件附加損耗加大，易引發火災；影響電氣設備的正常運行；引起電網諧振；使繼電保護誤動作，電氣測量誤差過大；使工控係統崩潰。
2.3.2 諧波對醫療設備的危害
導致依賴微處理器技術的設備的同步失調和數據錯誤；直接危害設備內部電子線路安全，導致擊穿或放電；影響精密醫療設備的使用性能和精度。
3 電網諧波國家標準要求
目前采用的電能質量（諧波）評定標準，主要為中國國家標準《電能質量：公用電網諧波》（GB/T14549-1993），標準中對電網中電流電壓的畸變率有明確規定，也是作為諧波評價、治理的重要依據。
表1：電網諧波電壓國家標準：引用於（GB/T14549-1993）
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電網標稱電壓（kV） |
電壓總諧波畸變率（%） |
各次諧波電壓含有率（%） |
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奇 次 |
偶 次 |
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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：注入電網公共連接點的諧波電流允許值：引用於（GB/T14549-1993）
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標稱電
壓（kV） |
基準短路
容量（MV.A） |
諧波次數及諧波電流允許值（A） |
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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院建築中的應用案例
4.1 有源濾波器應用簡介
某大型三甲醫院新建的門診住院綜合樓共有4台2000kVA和1台1600kVA的變壓器以及1台800kW的de柴chai油you發fa電dian機ji，根gen據ju該gai醫yi院yuan各ge變bian壓ya器qi非fei線xian性xing負fu荷he設she備bei的de負fu載zai率lv大da小xiao和he相xiang應ying的de諧xie波bo畸ji變bian率lv以yi及ji各ge非fei線xian性xing設she備bei的de同tong時shi使shi用yong率lv來lai計ji算suan諧xie波bo電dian流liu的de大da小xiao，配pei置zhi了le5台不同容量規格的ANAPF有源濾波器。
下麵以1#ANAPF有源濾波器投入運行前、後配電係統電能質量測試情況的對比分析為例來具體描述，其中1#變壓器負載主要為燈光照明、電梯、潛汙泵、計算機中心等。
4.1.1 有源濾波器投運前後的數據
（1）有源濾波器投入前電流波形畸變比較嚴重，三相電流諧波含量分別為19.7%、27.8%、26.6%，三相電流分別為45A、40A、64A，中性線電流為37A。
（2）有源濾波器投入後電流波形畸變情況明顯改善，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5A。
（3）電流波形明顯改善，使用濾波器後電流波形近似呈正弦波形態，諧波治理的工作達到了預期的目標和效果。
4.1.2 有源濾波器投運前後測試記錄數據
諧波治理前波形 諧波治理後波形
諧波治理前測量數據 諧波治理後測量數據
4.2 有源濾波器在醫院建築中應用的意義
保護醫療用電設備安全，淨化電源，保護功率因數補償設備，防止保護裝置的誤動作，降低電能損耗，擴大變壓器和發電機供電容量。
4.3 有源濾波器主要技術指標
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接線方式 |
三相三線或三相四線 |
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接入電壓 |
3×380V ±10% |
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接入頻率 |
50Hz ±2% |
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動態補償響應時間 |
動態響應＜4ms，全響應時間＜20ms； |
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開關頻率 |
10kHz |
|
功能設置 |
隻補償諧波、隻補償無功、既補償諧波又補償無功；手動、自動切換。 |
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諧波補償次數 |
2-21次 |
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保護類型 |
直流過壓 IGBT過流 裝置溫度保護 |
|
過載保護 |
自動限流在設定值，不發生過載 |
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冷卻方式 |
智能風冷 |
|
噪音 |
＜ 65db(處於櫃內並運作於額定狀態) |
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工作環境溫度 |
-10℃～+45℃ |
|
工作環境濕度 |
＜85%RH 不凝結 |
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安裝場合 |
室內安裝 |
|
海拔高度 |
≤1000m（更高海拔需降容使用） |
|
進出線方式 |
下進下出 |
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防護等級 |
IP21 |
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智能通信接口 |
RS485/MODBUS-RTU |
|
遠程監控 |
可選 |
|
外形尺寸(mm)
(W×D×H) |
30A |
50A |
75A |
100A |
|
600×500×1500 |
600×500×1500 |
600×500×1800 |
800×600×2200 |
|
重量(kg) |
三相四線 |
三相三線 |
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30A、50A |
75A、100A |
30A、50A |
75A、100A |
|
280 |
360 |
240 |
290 |
4.4 有源濾波器報價及元件清單
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型號：ANAPF100-400/B |
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參考價格：12萬元/台 |
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主要產品明細： |
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序號 |
名 稱 |
型 號 |
數量 |
|
1 |
APF電氣櫃 |
800X600X2200 |
1 |
|
2 |
變流器 |
APFCOV-CVT100 |
1 |
|
3 |
控製器 |
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 |
諧波檢測儀 |
ACR350EGH |
1 |
|
13 |
電線 |
16mm2 |
若幹 |
|
14 |
電線 |
4mm2 |
若幹 |
5 結論
本文分析了醫院建築的諧波源、諧(xie)波(bo)特(te)性(xing)和(he)危(wei)害(hai)，並(bing)通(tong)過(guo)某(mou)大(da)型(xing)醫(yi)院(yuan)低(di)壓(ya)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)案(an)例(li)，對(dui)比(bi)分(fen)析(xi)了(le)有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)投(tou)入(ru)前(qian)後(hou)的(de)情(qing)況(kuang)，說(shuo)明(ming)了(le)有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)諧(xie)波(bo)治(zhi)理(li)技(ji)術(shu)是(shi)改(gai)善(shan)供(gong)電(dian)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)的(de)有(you)效(xiao)手(shou)段(duan)之(zhi)一(yi)，可(ke)將(jiang)產(chan)生(sheng)的(de)諧(xie)波(bo)控(kong)製(zhi)在(zai)最(zui)小(xiao)範(fan)圍(wei)內(nei)，達(da)到(dao)科(ke)學(xue)合(he)理(li)用(yong)電(dian)，抑(yi)製(zhi)電(dian)網(wang)汙(wu)染(ran)，提(ti)高(gao)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)，保(bao)證(zheng)醫(yi)療(liao)設(she)備(bei)安(an)全(quan)的(de)作(zuo)用(yong)。
【參考文獻】
［1］ GB/T 14549-1993 《電能質量：公用電網諧波》
［2］ 上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2013.01.版
［3］ doc88.com 《”醫院行業”配電係統諧波治理案例》
作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電，
Email: 2880157852@qq.com 手機： QQ:2880157852
