淺談醫院配電系統諧波分析及治理方案

江蘇安科瑞微電網研究院有限公司 江蘇江陰 214432

摘要：經濟的發展和科學技術的進步，非線性設備被廣泛用于大部分建筑中，非線性設備憑借其的優勢，為人們的生活生產帶來了很多便利。將非線性用電設備接入醫院配電系統，會產生一定的諧波電流，從而對醫院的配電系統造成一定的影響。通過分析諧波的產生和危害，以及醫院配電系統的特點和諧波設備的主要分布，能夠更加深刻地認識和了解醫院配電系統諧波設備的治理方案和效果。

關鍵詞：醫院配電系統；諧波設備效果；治理方案

0引言

現代科學技術的進步帶動了醫學技術的發展，越來越多先進的醫學技術和醫療設備應運而生，大大提高了醫療衛生事業的發展水平。在醫學技術進步的同時，非線性設備在醫院配電系統中得到了一定的運用，在運用的過程中，容易產生一些諧波電流危害配電系統的正常運行。諧波電流的積累，容易增加配電系統中線路的損耗，加劇線路的老化，從而威脅整個配電系統的安全正常運行，降低了醫院配電系統的可靠性。因此，對醫院配電系統的諧波設備進行有效治理，凈化配電系統，保證其安全性。

1醫院配電系統常見問題分析

（一）產生諧波

諧波是電流中含有的基波頻率整數倍的電量，配電系統中產生諧波的根本原因是非線性負載導致的。在非線性設備的使用過程中，由于非線性負載，會導致電壓、電流正弦波出現畸變。在平衡的三相系統中，偶次諧波被消除，只剩下奇次諧波。

（二）諧波危害

1.加速絕緣老化，縮短設備使用壽命

諧波電壓會增加電容器和變壓器的渦流損耗，增加絕緣材料的電應力。諧波電流會導致變壓器的銅損加劇，從而增加噪音，局部產生過熱的情況，加速絕緣老化，造成設備損壞，縮短變壓器、電動力等設備的使用壽命。

2.增加線路損耗，加大設備成本支出

諧波借助外界的治理才能夠減少和消除。諧波電壓和電流在配電系統中的積累，會增加線路的損耗，降低變壓器的帶載能力，從而增加設備成本支出和電費支出[1]。

3.干擾通訊系統，降低通訊工作質量

由于配電系統空間的限制，輸電線路和通訊線路的距離一般不遠，諧波的產生通過傳導耦合和電磁感應，會引入噪音對通訊系統產生干擾，從而降低通訊的質量，嚴重的甚至會導致通訊信息丟失。

4.開關動作失誤，造成嚴重電力事故

諧波的產生，會改變地電流繼電器的時間延長特點，無法區分零序電流和三次諧波，導致開關誤動作，出現跳閘的情況。此外，配電系統的保護裝置和自動裝置會產生誤動，造成區域電網的瓦解，出現大面積停電的情況。

2醫院配電系統的特點和諧波設備的主要分布

1. 醫院配電系統的特點

醫院是救死扶傷的重要場地，需要運用大量的醫療設備，醫療用電保持持續，因此，醫院的配電系統具備高的可靠性、安全性以及穩定性。病人使用的呼吸機、心電圖機以及輸液泵等醫療設備，一旦出現斷電的情況，會造成無法估量的后果。醫院的配電系統主要是10/0.4Kv的主變壓器，通風設備、照明設備、電子醫療設備以及計算機和UPS是主要的負載，而且大部分都是單相的非線性負載。

（二）醫院諧波設備的主要分布

1.通風設備

大部分醫院使用的通風設備都以變頻風機和空調為主，能夠有效地節約資源。然而，變頻器是產生諧波的重要來源之一，變頻器導致電流發生畸變的概率高達百分之三十三及以上，產生大量的五次、七次諧波，對電網造成破壞。

2.照明設備

在醫院的照明系統中，使用了大量的熒光照明設備，熒光燈具回產生較多的諧波電流，在好幾個熒光燈組成三相四線負載的情況下，中線上就會出現大量的三次諧波電流。

3.電子醫療設備

醫院大部分電子醫療設備都是通過開關電源實現供電，開關電源設備會產生一定的三次、五次、七次諧波，流入電網。

4.計算機及UPS

目前大部分醫院都是通過計算機實現運營和管理工作，計算機數量眾多，計算機服務器配有UPS等備用電源，加之個人電腦的開關電源，都是產生諧波的電源。

3醫院配電系統諧波設備的治理方案及效果

（一）醫院配電系統諧波設備的治理方案

設計濾波器是常用的治理諧波設備的方法，主要包括有緣濾波器、無緣濾波器以及有緣濾波器和無緣濾波器的組合式濾波器。有緣濾波器的治理效果好，價格也高；無緣濾波器的治理效果欠佳，但經濟實惠；組合式濾波器的治理效果和效率都比較好。依據濾波器的安裝位置不同，包括集中式安裝治理和單臺設備就地治理兩種形式。在具體的治理過程中，要結合實際情況設計科學合理的治理方案。針對照明等諧波含量較少的普通醫療設備，可以采用無源濾波器集中治理的方式，既保證了治理的有效性，又提高了治理效率，降低了治理成本；針對利用變頻裝置的空調、熱水器等，可以利用無緣濾波器和有緣濾波器相結合的組合式濾波器進行集中治理。此外，安裝有源濾波器是治理醫院配電系統諧波設備主要的方案。有源濾波器在醫院配電系統諧波設備的治理工作中的效果為顯著，有源濾波器能夠實現對諧波的動態抑制和無功補償。

（二）醫院配電系統諧波設備的治理效果

1.提升配電系統品質

安裝有源濾波器，能夠對負載電流中的諧波量進行實時檢測，實現對諧波的濾除和功率因素的提高等。對變化的諧波進行自動跟蹤和補償，可控性和響應性高，降低了與配電系統阻抗發生諧振危險的概率，從而吸收線路中一定程度的諧波，實現對配電系統品質的優化和提升。

2.保障設備穩定運行

安裝有緣濾波器，能夠降低諧波的指標和損耗，有效減少諧波對設備造成的破壞，緩解了絕緣老化的程度，延長了設備的使用壽命。同時諧波的減少還降低了對設備通訊的干擾，提高了設備電能的質量，提升了設備運行的效率和電力能源的使用率，增強了配電系統的安全性、穩定性以及可靠性，保障了設備的穩定運行。

3.降低配電系統能耗

安裝有緣濾波器，能夠讓醫院配電系統的諧波設備產生的諧波達到或者低于國家規定的標準，在提高諧波的消除率的同時降低了醫院配電系統對能源的消耗。此外，醫院配電系統的諧波流入有源濾波器，不會對變壓器和配電系統的其他用電設備造成威脅，從而在降低醫院配電系統能源消耗的同時，對配電系統中的用電設備起到了有效的保護作用，進一步確保了醫療工作的正常開展和運行，提升了醫療工作的效率和質量。

4安科瑞醫院EMS能效管理系統

4.1平臺拓撲圖

4.2醫院電力監控解決方案

電力監控系統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制及其他設備通信，實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。

電力監控系統主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態進行監測。

電力監控系統硬件配置

4結束語

總而言之，醫院作為與民生息息相關的基礎設施建設，配電系統的正常運行和醫療設備的正常運作與人民群眾的生命財產安全有著直接的聯系。諧波的產生對醫院配電系統會造成一定的危害，必要對諧波設備進行有效地治理。有緣濾波器是治理醫院配電系統諧波設備的有效方案，利用有緣濾波器能夠減少諧波的產生，降低諧波的危害，有效地保護醫院用電設備，從而優化醫院的配電系統，確保醫院配電系統的正常運行。

參考文獻：

[1]醫院配電系統諧波設備效果及治理方案黎清林

[2]程杰.醫院配電系統諧波分析及治理研究[J].中國設備工程,2020(01):214-216.

[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