摘要：諧波主要出現(xiàn)在醫(yī)院配電系統(tǒng)中，如果醫(yī)院的配電系統(tǒng)質(zhì)量不夠高，往往會(huì)產(chǎn)生諧波。諧波不僅影響配電系統(tǒng)中電能的質(zhì)量，而且還會(huì)影響配電設(shè)備的使用壽命，大多數(shù)情況下，諧波的產(chǎn)生會(huì)使得配電設(shè)備的使用壽命減短。而醫(yī)院作為一個(gè)特殊的場所，需要重視醫(yī)院供電系統(tǒng)中諧波的出現(xiàn)，并采取相應(yīng)的諧波處理措施。本文就醫(yī)院配電系統(tǒng)中諧波的處理提出相應(yīng)的建議，希望為醫(yī)院配電系統(tǒng)后續(xù)正常運(yùn)行提供一定的參考。
關(guān)鍵詞：醫(yī)院配電設(shè)備;諧波產(chǎn)生的原因;治理諧波
0引言
隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)院引入大量電子化醫(yī)療設(shè)備和高精度醫(yī)療儀器，而這些醫(yī)療設(shè)備與醫(yī)療儀器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)往往是依靠供電系統(tǒng)的，供電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生諧波，諧波的危害嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致醫(yī)生對(duì)患者情況的誤診，更有部分諧波產(chǎn)生后，會(huì)通過那些直接接觸人體的醫(yī)療設(shè)備對(duì)人體的健康造成較為嚴(yán)重的影響，如產(chǎn)生微電擊，更有嚴(yán)重的甚至?xí)：θ说纳ＶC波的產(chǎn)生不僅會(huì)對(duì)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(yī)院的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，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(chǎn)生的原因和解決這些問題的措施，營造一個(gè)良好的治療環(huán)境。
1諧波概述
諧波是一種對(duì)人體有害的電磁波。諧波的來源主要有以下幾個(gè)方面：一是由于發(fā)電源的質(zhì)量不高從而產(chǎn)生的諧波，因?yàn)獒t(yī)院中所用的醫(yī)療設(shè)備、發(fā)電機(jī)和電源都在制作上無法做到均勻一致，所以導(dǎo)致發(fā)電源的質(zhì)量不過關(guān)，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生諧波，不過一般情況下，這種情況產(chǎn)生的諧波數(shù)量較少;二是輸配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波，輸配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要設(shè)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(huì)使得電力變壓器的工作點(diǎn)偏離正確的曲線，通常情況下，電力變壓器工作點(diǎn)偏離曲線的距離與諧波電流產(chǎn)生的數(shù)量成正比。而電力系統(tǒng)中的諧波主要來源于電氣設(shè)備，因此諧波對(duì)電氣設(shè)備的危害很大。諧波不僅僅會(huì)降低電能的傳輸產(chǎn)生利用的效率，而且還會(huì)使電器設(shè)備老化，更嚴(yán)重的有可能會(huì)使電器設(shè)備燒毀，進(jìn)而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
2諧波的危害
2.1增加設(shè)備損耗
諧波會(huì)增加設(shè)備損耗程度，是因?yàn)樵谳斉潆娤到y(tǒng)中，一般都是電力變壓器產(chǎn)生諧波，所以諧波對(duì)于電力變壓器的影響較大。除此之外，諧波的產(chǎn)生還會(huì)影響電機(jī)的正常運(yùn)行，從而使得絕緣材料的電力供應(yīng)增加，進(jìn)而增加電力變壓器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的渦流損耗。當(dāng)電力變壓器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的渦流損耗超過額定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候,就會(huì)對(duì)電力變壓器中的金屬繞線組產(chǎn)生一定的影響，金屬繞線組摩擦增加，從而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱、設(shè)備老化等一系列問題。
2.2增加線損及其他設(shè)備損耗
諧波是一種對(duì)人體有害的電磁波，諧波在產(chǎn)生的過程中會(huì)產(chǎn)生電壓，這些電壓往往是連續(xù)性的產(chǎn)生。而當(dāng)這些連續(xù)性的電壓積累到一定程度時(shí)，就會(huì)對(duì)醫(yī)療電氣設(shè)備中的線路及相關(guān)器件造成一定的損耗，從而影響電路變壓器的正常運(yùn)行，降低電路變壓器運(yùn)行質(zhì)量。
2.3造成設(shè)備運(yùn)行異常
通常情況下，電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中往往會(huì)遵循一定的電氣系統(tǒng)配置運(yùn)行規(guī)律，但是諧波的產(chǎn)生會(huì)干擾這種電氣設(shè)備正常運(yùn)行的邏輯，進(jìn)而導(dǎo)致電氣系統(tǒng)異常運(yùn)行，比如，我們生活中比較常見的跳閘現(xiàn)象就是一種典型的電器設(shè)備運(yùn)行異常的代表。
2.4影響通信質(zhì)量
通信已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠郑覀兊娜粘Ｍㄐ烹x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(huì)對(duì)我們的日常通信造成干擾，常常表現(xiàn)為增加通信過程中的噪音。除此之外，我們在用微信進(jìn)行視頻語音聊天的過程中，信號(hào)也會(huì)因?yàn)橹C波的干擾而減弱。
2.5諧波對(duì)醫(yī)院的危害
由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們的醫(yī)療診斷也越來越多地依賴醫(yī)療設(shè)備，可一旦醫(yī)療設(shè)備在運(yùn)行過程中被諧波干擾，醫(yī)療設(shè)備會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)異常或者運(yùn)行異常，就會(huì)對(duì)醫(yī)生的診斷過程造成影響，比如造成醫(yī)生對(duì)患者的誤診就是一個(gè)典型的例子。更有甚者，當(dāng)醫(yī)生正在對(duì)患者進(jìn)行手術(shù)時(shí)，如果醫(yī)療設(shè)備在此時(shí)出現(xiàn)故障，就會(huì)對(duì)病人的生命造成嚴(yán)重的危害，進(jìn)而造成醫(yī)療事故，并會(huì)引起不必要的經(jīng)濟(jì)損失以及激發(fā)醫(yī)患矛盾。這不僅僅是一種經(jīng)濟(jì)上的損失，對(duì)于醫(yī)護(hù)工作人員的精神上也是一種傷害。
3醫(yī)院供電系統(tǒng)中諧波的主要來源
3.1放射類醫(yī)療設(shè)備
CT機(jī)在其工作周期內(nèi)，如果工作時(shí)就會(huì)產(chǎn)生諧波，經(jīng)過調(diào)查CT機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的諧波率會(huì)高達(dá)百分之30。核磁共振儀也是醫(yī)院供電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要設(shè)備之一，經(jīng)過相關(guān)專業(yè)人員的測量，發(fā)現(xiàn)核磁共振儀在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的諧波畸變率高達(dá)百分之25。除此之外，x光機(jī)、數(shù)字減影血管造影、三光子直射加速器等此類放射性醫(yī)療設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生諧波。如果諧波問題還沒有引起部分醫(yī)院的重視，不僅僅會(huì)對(duì)該設(shè)備本身造成影響，還會(huì)對(duì)醫(yī)院的其他設(shè)備造成影響，因此，醫(yī)院要加強(qiáng)對(duì)諧波問題的重視。
3.2開關(guān)電源
許多大型醫(yī)院都是要求醫(yī)院一天24h全天供電，除此之外，醫(yī)院中一些高精度醫(yī)療設(shè)備對(duì)供電的質(zhì)量要求也比較高。因此，開關(guān)電源的出現(xiàn)解決了醫(yī)院供電需求以及醫(yī)院大型醫(yī)療設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的需求這一問題。但是，經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)，開關(guān)電源在運(yùn)行過程中也會(huì)產(chǎn)生諧波，并且開關(guān)電源在運(yùn)行中產(chǎn)生的諧波畸變率為百分之20，僅次于核磁共振儀產(chǎn)生的諧波畸變率，所以開關(guān)電源的運(yùn)用過程中產(chǎn)生的諧波也要引起我們的重視。
3.3醫(yī)院中的升降電梯
醫(yī)院作為一個(gè)公共場所，人流量較多，所以醫(yī)院中升降電梯隨處可見，而升降電梯在啟動(dòng)與停止時(shí)產(chǎn)生的變速，通常都是由變頻器來完成的，但變頻器會(huì)導(dǎo)致電流發(fā)生嚴(yán)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(shè)備，產(chǎn)生的諧波電流也較大，因此我們在調(diào)查諧波來源時(shí)不能忽略電梯。
3.4其他設(shè)備中的諧波
除了上述三類設(shè)備，醫(yī)院中可以產(chǎn)生諧波的設(shè)備還有空調(diào)、鍋爐、以及部分小型醫(yī)療設(shè)備、計(jì)算機(jī)、還有醫(yī)院中比較常見的照明燈等。雖然這些設(shè)備所產(chǎn)生的諧波危害性并不是很大，但還是會(huì)有一定的影響。比如，醫(yī)院中的計(jì)算機(jī)，諧波的存在會(huì)使得機(jī)房中部分電腦在運(yùn)行過程中出現(xiàn)邏輯性的錯(cuò)誤以及數(shù)據(jù)丟失，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)行故障等問題，所以這些設(shè)備中所產(chǎn)生的諧波也應(yīng)該引起我們的重視。
4諧波治理措施
由于醫(yī)院供電設(shè)備中諧波來源較為穩(wěn)定，相較其他場所的諧波處理具有一定的優(yōu)勢。當(dāng)前對(duì)醫(yī)院供電設(shè)備中所產(chǎn)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(jié)合的方法。有源濾波處理方法比無源濾波處理方法更為優(yōu)越，首先有源濾波處理方法具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償作用，且系統(tǒng)的阻抗對(duì)于有源濾波器的影響較小，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的操作，進(jìn)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(duì)于線路中所含有的諧波含量有一定的認(rèn)識(shí)后，才能相應(yīng)地選擇合適的無源濾波處理器。因?yàn)榫€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(duì)應(yīng)，會(huì)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(duì)于線路中諧波含量的測量十分重要。
運(yùn)用有源濾波處理和無源濾波處理相結(jié)合的方法，可以有效地改善輸電的品質(zhì)，提高電能在產(chǎn)生、運(yùn)輸以及使用過程中的效率。除此之外，對(duì)于諧波的處理還可以改善通信的質(zhì)量，使得電能的綜合利用率提高，也會(huì)降低電能設(shè)備的損耗程度，從而達(dá)到我們預(yù)期的治理效果。只有將醫(yī)院中供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波控制在合理的范圍內(nèi)，醫(yī)院的用電質(zhì)量才能得到保證，醫(yī)院中所使用的高精度醫(yī)療設(shè)備才能準(zhǔn)確運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)概率也會(huì)隨之降低。除此之外，還能避免一定的經(jīng)濟(jì)損失，在一定程度上鼓勵(lì)了醫(yī)護(hù)人員的信心，提升醫(yī)護(hù)人員工作態(tài)度。
5安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)
5.1平臺(tái)拓?fù)鋱D
5.2醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案
都是諧波源，比如X光機(jī)、CT機(jī)等都會(huì)產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于醫(yī)院的化驗(yàn)設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生干擾。
為了消除配電系統(tǒng)諧波對(duì)醫(yī)院設(shè)備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。
AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實(shí)時(shí)檢測負(fù)載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無功分量對(duì)應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功補(bǔ)償。 有源諧波治理系統(tǒng)硬件配置方案
| 名稱 | 型號(hào) | 功能 |
| 有源諧波治理系統(tǒng) | AnSin-□-MI型 | 采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補(bǔ)諧波和無功：可對(duì)2~51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；具備完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能：基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái)，具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能；支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互；具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能，可將三相不平衡負(fù)荷調(diào)整至平衡；具備動(dòng)態(tài)過溫降載功能，較大限度的保證濾波器的持續(xù)運(yùn)行；具備智能風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制功能，根據(jù)負(fù)荷率和環(huán)境溫度智能控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，降低損耗；具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容功能。 |
| 有源無功補(bǔ)償系統(tǒng) | AnCos-□-MI型 | 采用DSP高速檢測和運(yùn)算的數(shù)字控制系統(tǒng)監(jiān)控及顯示系統(tǒng)；具備無功功率線性補(bǔ)償、三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，并可濾除5、7、11、13次以內(nèi)的諧波；具備遠(yuǎn)程通訊接口功能，并可通過PC機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控：基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái),具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能；支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互；具備數(shù)據(jù)可視化與策略定制化；具備自動(dòng)檢測運(yùn)行功能；具備智能散熱和調(diào)速的功能；具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容功能，支持插拔，方便更換；具備測量監(jiān)視和定值設(shè)定功能；具備過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護(hù)功能。 |
| 低壓無功功率補(bǔ)償裝置 | ANSVC | 多種補(bǔ)償形式：三相共補(bǔ)、三相分補(bǔ)、共補(bǔ)十分補(bǔ)三種形式，并使用串聯(lián)電抗器保護(hù)電容器；控制器具有多回路循環(huán)或編碼投切運(yùn)行方式，能有效避免分組投切時(shí)個(gè)別電容投切過于頻繁的問題；具有電力參數(shù)監(jiān)測、采集和統(tǒng)計(jì)功能和標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)管理。 |
| 諧波保護(hù)器 | ANHPD | 吸收3kHz?10MHz頻率各種能量的諧波干擾，消除高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、浪涌等干擾，擠正電壓、電流波形，克服由于高頻諧波污染引起的干擾，保障設(shè)備的安全運(yùn)行。 |
| 中銭安防保護(hù)器 | ANSNP | DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時(shí)間短，全數(shù)字控制算法；可濾除中性線中由3N次諧波或三相不平衡造成的過大電流；具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能：釆用4.3英寸屏慕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制；多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)。 |
| 混合動(dòng)態(tài)諧波無功補(bǔ)償 系統(tǒng) |
AnCos-□/□-MI型 | 線性輸出，無功功率全容性-全感性輸出的同時(shí)，可濾除特定次諧波；具備三相不平衡治理及穩(wěn)壓功能；補(bǔ)償后系統(tǒng)功率因數(shù)＞0.99;具有有源濾波功能，單模塊有四種規(guī)格：30kvar無功十15安培濾波，50kvar無功+25安培濾波，75kvar無功+37.5安培濾波，lOOkvar無功+50安培濾波；模塊化并聯(lián)設(shè)計(jì)；基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái)，具備運(yùn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能；支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互。 |
| 混合動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng) | AnCos-□/Q□II型 | 補(bǔ)償方式靈活；無功補(bǔ)償，諧波治理，解決三相不平衡問題；全模塊設(shè)計(jì)；具有人性化的人機(jī)交互界面，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的電能質(zhì)量信息；基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái)，具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能：支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互；采用7寸觸摸屏，可以監(jiān)控每一路TSCI作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，保障功率因數(shù)可以達(dá)到0.99以上。 |
| 混合動(dòng)態(tài)消諧補(bǔ)償系統(tǒng) | AnCos-□/C□II型 | 控制方式靈活，釆用先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ焖夙憫?yīng)；一機(jī)多能，既可補(bǔ)償諧波，又可兼補(bǔ)無功；模塊化設(shè)計(jì)；釆用可靠的電容電疣器組合，防止出現(xiàn)諧振；基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái)，具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能；支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互；采用7英寸大屏慕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)。 |
6結(jié)語
本文通過對(duì)醫(yī)院供電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的來源，諧波產(chǎn)生的危害以及如何治理諧波進(jìn)行了簡要的介紹，希望為以后解決醫(yī)院供電系統(tǒng)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(yī)院供電系統(tǒng)中諧波的方法，以此營造一個(gè)安全的供電環(huán)境，使醫(yī)院的工作更加科學(xué)化，更具安全性，并提高人們的生活質(zhì)量。
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作者簡介：
繆陽揚(yáng)，男，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司，主要從事醫(yī)院能效管理系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用。
