医疗场所电能治理的分析、解决方案及相关问题的思考
发布时间:2023-05-09 发布人:
随着信息化的快速发展,现代医疗机构为了提高医疗服务水平,不断引进新型、复杂的先进医疗设施。而当前电子技术正朝着高频、高速、高灵敏度、高可靠性、多功能,小型化方向发展,导致现代电子设备产生和接受电磁干扰的几率大大增加。再者,随着电力电子装置本身功率容量和功率密度的不断增加,电网周围的谐波干扰也日益严重,谐波干扰不仅降低设备的整体效率,还会影响设备正常的使用情况。
医院电路是否存在以下的问题?
1单项负载多,单项负载可以引起零序谐波,并能造成三相不平衡以及三相相差不对称等问题;
2非线性负载比例高,谐波源谐波畸变率大;
3配电中的大多数智能化及自动化设备对供电电能质量要求较高,特别对谐波敏感。
医院场所用电情况分析
综合性医院的布局有分散式、集中式和半集中式,目前建筑设计中考虑节能及使用便利,多采用半集中式。就用电负荷而言,医院等级越高,负荷类数越高。
1在医院能源消耗中,电力消耗比较最大,约占64%,为整个医院的主要能源,主要用于照明、电梯、空调和通风等设备;
2医院用电负荷一般分成照明系统、医疗动力、插座系统、空调系统(新风机、空调机、风机盘管)、应急照明系统。总体上来看,仍然是以空调照明为主要负荷,医疗设备用电所占比例很小;
3医院用电等级较高、系统设备以安全、可靠度为首要要求,需连续供电,要求有两个电源供电,同时部分医院还配备应急发电机组,以确保安全。
为什么要在医疗场所进行电能治理?
医疗设备的主控制电路普遍采用硅整流电路,首先,这些设备将产生谐波电流注入系统,所以它是一种谐波源,会相互影响;其次,电网中的电源谐波可影响大型精密医疗设备的运行,一方面会造成医疗设备故障,另一方面还会对接受治疗的人员以及医护工作者造成生命威胁。
1高次谐波的大量产生
关键词:交流电、高精尖、敏感
现代医疗设备由于其使用高度依赖交流电,因此对高精尖医疗设备供电质量的要求也随之提高。现代化医疗设备的中枢控制系统对电能质量的下降尤为敏感。新型的、复杂的各种先进医疗设备(核磁共振、CT机、X光机、血透机等);各种节能照明设备、变频空调、电梯设备等大量投入使用。
2电压闪变、谐波干扰影响仪器的性能
关键词:谐波、干扰、性能
先进的医疗设备都具有高档的计算机部件和大量的高灵敏微电子器件,对供电电源的电能质量要求很高,电压波动和电力谐波会影响精密医疗设备,使其受到干扰而影响性能甚至导致医疗事故的发生。
3电压波动、电力谐波造成医疗设备损坏
关键词:电压不稳、供电中断、电源干扰
对大中型医疗设备危害最大的因素是电源电压不稳,偏高或偏低,电源干扰,或者突然中断,都直接影响大型医疗设备的使用寿命,甚至造成严重损坏乃至报废。特别是对部分进口仪器,对使用的电网环境要求很高,很多仪器不能保证在谐波环境下正常检测,甚至会影响其使用寿命。
超过60%的医疗设备出现故障的原因和供电质量相关,这也是医疗设备提前老化的主要因素。
医疗场所谐波产生的主要因素
1照明设备
关键词:灯、叠加、火灾隐患
气体放电灯,其产生3次谐波电流水平达5%-20%;LED灯是新型低能耗光源,造成的谐波污染也不可忽视。谐波电流在中性线上的叠加,导致中性线电流过大,易造成火灾隐患。
2通风设备
关键词:变频调节、畸变率
中风机和空调偏向于采用变频调节,会产生大量5、7次等谐波,总谐波电流畸变率达到三成以上。(变频器是非常重要的谐波源)
3计算机及UPS
关键词:高负荷、谐波源
医疗场所用电负荷等级高,UPS在医院中应用较为普遍,同时服务器等数据存储系统也普遍配有UPS等备用电源,开关电源及USB均为谐波源,会产生大量的3、5、7次等谐波。
4电子医疗精密设备
关键词:电压波形
医疗场所中的大型医疗设备一般都含有开关电源、晶闸管等电子器件,而这些非线性负荷具有两个共同特点:谐波含有率大、使用频率较高,极易引起电压波形产生畸变,开关电源会产生3、5、7次谐波注入电网。
总的来说,大型医疗设备开关电源是产生谐波的主要源头,产生的谐波电流的频谱很宽,医疗设备运行时主要产生奇次谐波,尤其是3、5次谐波,除此之外,很多高功率医疗设备还有偶次谐波分量,谐波电流畸变率很高,运行时产生的电流对配电系统的影响也比较大。
如何对医疗场所开展电能治理工作?
针对医院的具体情况,治理谐波污染的目的,通过有针对性的补偿和谐波污染治理,减少甚至消除其对配电系统的不良影响,保证变压器、电缆、医疗设备的正常运行,提高功率因数,减少无功损耗,延长设备使用寿命。
1 APF,谐波治理
通过APF(必要情况下,可采用医疗设备专用有源滤波器),能够解决配电系统的谐波影响,降低系统损耗,使配电系统安全、有效运行,提升用电安全。
2 SVG,补偿装置
通过SVG(静止无功发生器),可动态形式向各相提供无功功率,同时对系统各次谐波进行治理,与APF同时使用更能有效的解决现场的谐波问题。
3 电能监测
通过电能监测终端设备,可获取现场的用电情况,24小时无间断监测,数据全面采集,故障及时发现,预警实时通知,做到“早发现、早预防、早治理”。减少人工检修成本、降低维护难度,特别是对用电安全要求非常高的医疗场所,意义更加重大。