綜合性醫院配電系統的諧波綜合治理措施

呂世明 周穩根

摘要：隨著電力工業的迅速發展，生產和生活用電領域出現了多元化、復雜化的趨勢。諧波是電力系統中最常見的現象，也是影響電能質量的一個重要因素。并且伴隨著電力電子的快速發展，各種整流設備以及大量的非線性負載在綜合醫院中得到了廣泛的應用，主要負載有電子醫療精密設備，照明，電梯和變頻通風設備，計算機等。它的諧波污染已經成為危害電網質量的主要因素之一。對供電企業的安全供電影響很大。因此，本文就綜合性醫院配電系統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，有效地提高醫院配電系統運行的安全可靠性和節約能源。

關鍵詞：醫院;配電系統;諧波治理

配電網系統中的諧波分量，使電能質量下降，降低了供電可靠性，嚴重影響醫療機構在醫療活動中使用的各種精密敏感設備，如監測計算機出現死機、儀器設備發生拒動誤動等，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備的正常工作。為此，分析了諧波對醫院配電網的危害，針對性地采取治理技術措施，抑制配電網諧波分量，有效提高配電網質量水平和供電可靠性，具有重要的工程實際應用研究意義。

1???? 諧波的產生

負荷是影響電力系統電能質量的重要因素之一。比如電力電子設備，作為諧波源，對電網的危害是無法估量的，應該引起高度重視。公網所提供的理想電壓應為固定頻率和規定電壓幅度。電壓、電流對公共電網的影響是一種污染。這直接導致了醫療設備工作環境的惡化，同時對周圍的通訊系統和公共電網外的設備也造成了極大的危害。在電力電子設備得到廣泛應用之前，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備的迅速普及，諧波污染問題在公共電網日益嚴重，由于諧波造成的各種故障和事故也時有發生。只有諧波危害到嚴重程度才會引起關注。

2???? 諧波的危害

醫學機構是救死扶傷，保障人民身體健康的衛生機構，與人們的生活息息相關。另外，在醫院里，很多醫療設備都會受到諧波的影響，給人們的醫療安全造成一定的危害。另外，諧波會影響各種電器設備的正常工作，造成電容器，電纜等設備過熱，絕緣老化，壽命縮短甚至損壞;通過電磁感應和傳導耦合，諧波會對相鄰的通信系統造成干擾。最低限度引入噪聲，至少降低通信質量，導致信息丟失和系統故障。電力系統和補償電容器之間的諧波易引起并聯或串聯諧振，將諧波電流放大數倍甚至幾十倍，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。為確保醫院輸配電及相關部門精密儀器設備的安全、正常運行，諧波控制是必不可少的。

3醫院配電系統諧波源分析

3.1? 醫院配電系統負荷主要特征

眾所周知，醫院是一個特殊的服務場所，醫療設備和電氣設備種類多、數量多，人員流動性大。這對醫院建筑配電系統的供電連續性、可靠性、節能性和經濟性提出了更高的技術要求。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備。中央空調系統應保證醫院具有良好的就醫環境。如果配電系統出現停電和供電不足的情況，經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。在醫院配電網中，以380v交流設備為主，即醫院配電網一般為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，運行過程中產生的大量諧波會注入配電網，對電網造成污染。

3.2? 醫院的諧波來源

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

4醫院供配電系統諧波的治理

4.1? 用串聯電抗器

無調諧無源濾波器補償裝置以串聯電抗器為核心，主要起到抑制諧振、保護電容、實現安全補償的作用。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，在醫院配電網中實現較好的諧波控制效果是非常困難的。

4.2? 采用無源調諧式濾波器進行濾波補償

目前廣泛使用的無源調諧濾波器，其電抗系數分別為5.67%、7%和14%。其中電抗系數為5.67%的調諧電容器組，它的單調頻頻率為210Hz，主要功能是吸收50%以上的電氣設備5 次諧波。電抗為7%的調諧電容器組，單調諧頻率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。電抗系數為14%的調諧電容組，其調諧頻率為133赫茲，其主要作用是抑制三次諧波。配電網的兼容性無功由無源調諧濾波器補償。這是一種比較經濟的方法，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，可滿足醫院配電系統諧波控制和無功補償的需要。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院配電網的諧波控制和無功補償。這樣既可以實現安全無功補償，又可以徹底消除配電網中的諧波成分。節能經濟效益可觀。

4.5? 采用無功補償方案

采用了靜態無功補償裝置（SVC）和靜態無功補償裝置（SVG）。通過聯機自動監測系統實現無功補償。可根據醫院配電網絡的實際情況，進行動態補償，吸收較高的諧波，減少電壓閃變;切實提高配電系統供電可靠性和供電質量。為醫院配電網諧波抑制和無功補償提供了有效的解決方案。

結束語

醫院配電系統在規劃、設計、建設、運行和維護等過程中產生的諧波應加以抑制和控制。通過合理的諧波控制，有效地降低了配電系統的損耗，使醫院配電系統能夠安全可靠、節能經濟、高效穩定地運行。

參考文獻：

[1]?? 李志東，龍燕，趙巍文，楊靜.醫院供配電系統諧波測量和分析[J].后勤工程學院學報，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諧波預評估仿真[J].城市軌道交通研究，2015，18（6）：56-61.