淺談醫院配電系統諧波分析及治理研究

程瑜

江蘇安科瑞微電網研究院有限公司 江蘇江陰 214432

摘要：諧波主要出現在醫院配電系統中，如果醫院的配電系統質量不夠高，往往會產生諧波。諧波不僅影響配電系統中電能的質量，而且還會影響配電設備的使用壽命，大多數情況下，諧波的產生會使得配電設備的使用壽命減短。而醫院作為一個特殊的場所，需要重視醫院供電系統中諧波的出現，并采取相應的諧波處理措施。本文就醫院配電系統中諧波的處理提出相應的建議，希望為醫院配電系統后續正常運行提供一定的參考。

關鍵詞：醫院配電設備；諧波產生的原因；治理諧波

0引言

隨著電子科學技術的發展，醫院引入大量電子化醫療設備和高精度醫療儀器，而這些醫療設備與醫療儀器在運轉時往往是依靠供電系統的，供電系統在運行過程中會產生諧波，諧波的危害嚴重時會導致醫生對患者情況的誤診，更有部分諧波產生后，會通過那些直接接觸人體的醫療設備對人體的健康造成較為嚴重的影響，如產生微電擊，更有嚴重的甚至會危害人的生命。諧波的產生不僅會對患者的治療造成影響，而且還消耗大量電能，在一定程度上增加了醫院的經濟負擔，但是諧波問題目前還沒有得到充分的重視，因此要重視諧波問題，并找到諧波產生的原因和解決這些問題的措施，營造一個良好的治療環境。

1諧波概述

諧波是一種對人體有害的電磁波。諧波的來源主要有以下幾個方面：一是由于發電源的質量不高從而產生的諧波，因為醫院中所用的醫療設備、發電機和電源都在制作上無法做到均勻一致，所以導致發電源的質量不過關，進而會產生諧波，不過一般情況下，這種情況產生的諧波數量較少；二是輸配電系統中產生諧波，輸配電系統中產生諧波的主要設備一般是電力變壓器，電力變壓器中如果鐵心飽和的話，就會使得電力變壓器的工作點偏離正確的曲線，通常情況下，電力變壓器工作點偏離曲線的距離與諧波電流產生的數量成正比。而電力系統中的諧波主要來源于電氣設備，因此諧波對電氣設備的危害很大。諧波不僅僅會降低電能的傳輸產生利用的效率，而且還會使電器設備老化，更嚴重的有可能會使電器設備燒毀，進而造成不必要的經濟損失。

2諧波的危害

2.1增加設備損耗

諧波會增加設備損耗程度，是因為在輸配電系統中，一般都是電力變壓器產生諧波，所以諧波對于電力變壓器的影響較大。除此之外，諧波的產生還會影響電機的正常運行，從而使得絕緣材料的電力供應增加，進而增加電力變壓器運行過程中產生的渦流損耗。當電力變壓器運行過程中產生的渦流損耗超過額定標準的時候,就會對電力變壓器中的金屬繞線組產生一定的影響，金屬繞線組摩擦增加，從而導致設備發熱、設備老化等一系列問題。

2.2增加線損及其他設備損耗

諧波是一種對人體有害的電磁波，諧波在產生的過程中會產生電壓，這些電壓往往是連續性的產生。而當這些連續性的電壓積累到一定程度時，就會對醫療電氣設備中的線路及相關器件造成一定的損耗，從而影響電路變壓器的正常運行，降低電路變壓器運行質量。

2.3造成設備運行異常

通常情況下，電氣設備在運行過程中往往會遵循一定的電氣系統配置運行規律，但是諧波的產生會干擾這種電氣設備正常運行的邏輯，進而導致電氣系統異常運行，比如，我們生活中比較常見的跳閘現象就是一種典型的電器設備運行異常的代表。

2.4影響通信質量

通信已經成為我們日常生活中必不可少的一部分，我們的日常通信離不開長短波的傳輸，但是諧波這種電磁波廢料，由于其本身的波長不固定，因此會對我們的日常通信造成干擾，常常表現為增加通信過程中的噪音。除此之外，我們在用微信進行視頻語音聊天的過程中，信號也會因為諧波的干擾而減弱。

2.5諧波對醫院的危害

由于現代科學技術的發展，我們的醫療診斷也越來越多地依賴醫療設備，可一旦醫療設備在運行過程中被諧波干擾，醫療設備會出現讀數異?；蛘哌\行異常，就會對醫生的診斷過程造成影響，比如造成醫生對患者的誤診就是一個典型的例子。更有甚者，當醫生正在對患者進行手術時，如果醫療設備在此時出現故障，就會對病人的生命造成嚴重的危害，進而造成醫療事故，并會引起不必要的經濟損失以及激發醫患矛盾。這不僅僅是一種經濟上的損失，對于醫護工作人員的精神上也是一種傷害。

3醫院供電系統中諧波的主要來源

3.1放射類醫療設備

CT機在其工作周期內，如果工作時就會產生諧波，經過調查CT機在工作時產生的諧波率會高達百分之30。核磁共振儀也是醫院供電系統中產生諧波的主要設備之一，經過相關專業人員的測量，發現核磁共振儀在運行過程中產生的諧波畸變率高達百分之25。除此之外，x光機、數字減影血管造影、三光子直射加速器等此類放射性醫療設備都會產生諧波。如果諧波問題還沒有引起部分醫院的重視，不僅僅會對該設備本身造成影響，還會對醫院的其他設備造成影響，因此，醫院要加強對諧波問題的重視。

3.2開關電源

許多大型醫院都是要求醫院一天24h全天供電，除此之外，醫院中一些高精度醫療設備對供電的質量要求也比較高。因此，開關電源的出現解決了醫院供電需求以及醫院大型醫療設備對電能質量的需求這一問題。但是，經過測量發現，開關電源在運行過程中也會產生諧波，并且開關電源在運行中產生的諧波畸變率為百分之20，僅次于核磁共振儀產生的諧波畸變率，所以開關電源的運用過程中產生的諧波也要引起我們的重視。

3.3醫院中的升降電梯

醫院作為一個公共場所，人流量較多，所以醫院中升降電梯隨處可見，而升降電梯在啟動與停止時產生的變速，通常都是由變頻器來完成的，但變頻器會導致電流發生嚴重的畸變。通常情況下，畸變的的概率為百分之40～百分之70。電梯作為一種大功率耗電設備，產生的諧波電流也較大，因此我們在調查諧波來源時不能忽略電梯。

3.4其他設備中的諧波

除了上述三類設備，醫院中可以產生諧波的設備還有空調、鍋爐、以及部分小型醫療設備、計算機、還有醫院中比較常見的照明燈等。雖然這些設備所產生的諧波危害性并不是很大，但還是會有一定的影響。比如，醫院中的計算機，諧波的存在會使得機房中部分電腦在運行過程中出現邏輯性的錯誤以及數據丟失，導致計算機運行故障等問題，所以這些設備中所產生的諧波也應該引起我們的重視。

4諧波治理措施

由于醫院供電設備中諧波來源較為穩定，相較其他場所的諧波處理具有一定的優勢。當前對醫院供電設備中所產生的諧波處理主要有三種方法：有源濾波處理法，無源濾波處理法以及有源濾波和無源濾波處理相結合的方法。有源濾波處理方法比無源濾波處理方法更為優越，首先有源濾波處理方法具有動態補償作用，且系統的阻抗對于有源濾波器的影響較小，可以實現規?；牟僮?，進而提高諧波治理的效率。無源濾波處理法處理諧波的效能較高，但在使用無源濾波處理器前，需要使用諧波測量儀提前測量出線路中所含有的諧波的含量，只有對于線路中所含有的諧波含量有一定的認識后，才能相應地選擇合適的無源濾波處理器。因為線路中所含有的諧波含量不同，所選用的無源濾波處理器也不同。如果選擇的無源濾波處理器與諧波含量不對應，會降低無源濾波處理器的工作效率，不能有效地處理線路中所含有的諧波。因此在選擇無源濾波處理器之前，對于線路中諧波含量的測量十分重要。

運用有源濾波處理和無源濾波處理相結合的方法，可以有效地改善輸電的品質，提高電能在產生、運輸以及使用過程中的效率。除此之外，對于諧波的處理還可以改善通信的質量，使得電能的綜合利用率提高，也會降低電能設備的損耗程度，從而達到我們預期的治理效果。只有將醫院中供電系統產生的諧波控制在合理的范圍內，醫院的用電質量才能得到保證，醫院中所使用的高精度醫療設備才能準確運行，設備運行過程中產生的風險概率也會隨之降低。除此之外，還能避免一定的經濟損失，在一定程度上鼓勵了醫護人員的信心，提升醫護人員工作態度。

5安科瑞醫院EMS能效管理系統

5.1平臺拓撲圖

5.2醫院有源諧波治理系統解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產生大量諧波，諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。對于醫院的化驗設備可能會產生干擾。

為了消除配電系統諧波對醫院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統，從而實現諧波治理和無功補償。

有源諧波治理系統硬件配置方案

6結語

本文通過對醫院供電系統中產生諧波的來源，諧波產生的危害以及如何治理諧波進行了簡要的介紹，希望為以后解決醫院供電系統中諧波治理提供一定的參考意見。也希望日后有更多更好處理醫院供電系統中諧波的方法，以此營造一個安全的供電環境，使醫院的工作更加科學化，更具安全性，并提高人們的生活質量。

參考文獻：

醫院配電系統諧波分析及治理研究 程杰

[1] 康愷 . 醫院建筑供電系統諧波分析及治理 [J]. 中國醫院建筑與裝

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[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版．

[4]安科瑞用戶變電站變配電監控解決方案2021.10

作者簡介：

程瑜，男，現任職于江蘇安科瑞微電網研究院有限公司，主要從事醫院能效管理系統研發與應用。

審核編輯 黃宇