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低壓有源濾波器在醫(yī)院建筑中的應用

瀏覽次數(shù):2139更新日期:2013-09-25

 

1 引言

      為提高醫(yī)療服務水平,不斷引入新型、復雜的各種醫(yī)療設(shè)備如核磁共振、CT機、X光機、血透機等,同時各種節(jié)能照明設(shè)備、變頻空調(diào)、電梯設(shè)備等大量投入使用。這些設(shè)備均為非線性設(shè)備,在運行過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波,對配電系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備造成一定的干擾。同時這些的醫(yī)療設(shè)備都具有的計算機部件和大量的高靈敏微電子器件,對供電電源的電能質(zhì)量要求很高,對電壓波動和電力諧波非常敏感,嚴重的電力諧波問題會導致醫(yī)療設(shè)備的損壞甚至導致醫(yī)療事故的發(fā)生。

2 醫(yī)院建筑供電系統(tǒng)諧波源、諧波特性及諧波危害分析

2.1 諧波的來源

 

主要分類

設(shè)施設(shè)備名稱

建筑設(shè)施

電梯設(shè)備

中央空調(diào)系統(tǒng)

消防水泵

照明設(shè)備

醫(yī)療設(shè)施

手術(shù)室、層流室系統(tǒng)

ICU、分娩室、新生兒監(jiān)護室、血透中心等

制劑、樣本、血液保存與冷凍設(shè)施

醫(yī)院辦公自動化設(shè)施

醫(yī)療診斷設(shè)備

主要診斷設(shè)備,如螺旋CT機、彩色多普勒、核磁共振儀、腹腔鏡、腦電圖機、色譜儀、各種功能檢測儀器等

主要治療設(shè)備,如呼吸機、高壓氧倉、各類監(jiān)護儀、激光治療儀等

2.2 諧波的特性

 

諧波源負載種類

諧波電流次數(shù)

諧波電流畸變率

照明燈具、電腦等

3、5、7、9等(2n+1)次

(7~10)%

電子檢測設(shè)備、手術(shù)室、伽瑪?shù)兜?/span>

3、5、7、9等(2n+1)次

(10~15)%

CT、磁共振、DSA等

3、5、7、9等(2n+1)次

(30~40)%

加速器、X光機、胃腸機等

3、5、7、9等(2n+1)次

(50~60)%

UPS、變頻通風設(shè)備、電梯等

5、7、9、11等(6n+1)次

(25~35)%

2.3 諧波危害分析

2.3.1 諧波對配電系統(tǒng)的危害

      使電力元件附加損耗加大,易引發(fā)火災;影響電氣設(shè)備的正常運行;引起電網(wǎng)諧振;使繼電保護誤動作,電氣測量誤差過大;使工控系統(tǒng)崩潰。

2.3.2 諧波對醫(yī)療設(shè)備的危害

      導致依賴微處理器技術(shù)的設(shè)備的同步失調(diào)和數(shù)據(jù)錯誤;直接危害設(shè)備內(nèi)部電子線路安全,導致?lián)舸┗蚍烹?;影響精密醫(yī)療設(shè)備的使用性能和精度。

3 電網(wǎng)諧波國家標準要求

      目前采用的電能質(zhì)量(諧波)評定標準,主要為中國國家標準《電能質(zhì)量:公用電網(wǎng)諧波》(GB/T14549-1993),標準中對電網(wǎng)中電流電壓的畸變率有明確規(guī)定,也是作為諧波評價、治理的重要依據(jù)。

表1:電網(wǎng)諧波電壓國家標準:引用于(GB/T14549-1993)

 

電網(wǎng)標稱電壓(kV)

電壓總諧波畸變率(%)

各次諧波電壓含有率(%)

奇  次

偶  次

0.38

5.0 

4.0 

2.0 

6

4.0 

3.2 

1.6 

10

35

3.0 

2.4 

1.2 

66

110

2.0 

1.6 

0.8 

表2:注入電網(wǎng)公共連接點的諧波電流允許值:引用于(GB/T14549-1993)

 

標稱電
壓(kV)

基準短路

容量(MV.A)

諧波次數(shù)及諧波電流允許值(A)

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

0.38

10

78

62

39

62

26

44

19

21

16

28

13

24

10

100

26

20

13

20

8.5

15

6.4

6.8

5.1

9.3

4.3

7.9

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

0.38

10

11

12

9.7

18

8.6

16

7.8

8.9

7.1

14

6.5

12

10

100

3.7

4.1

3.2

6

2.8

5.4

2.6

2.9

2.3

4.5

2.1

4.1

4  ANAPF低壓有源濾波器在醫(yī)院建筑中的應用案例

4.1 有源濾波器應用簡介

      某大型*醫(yī)院新建的門診住院綜合樓共有4臺2000kVA和1臺1600kVA的變壓器以及1臺800kW的柴油發(fā)電機,根據(jù)該醫(yī)院各變壓器非線性負荷設(shè)備的負載率大小和相應的諧波畸變率以及各非線性設(shè)備的同時使用率來計算諧波電流的大小,配置了5臺不同容量規(guī)格的ANAPF有源濾波器。

      下面以1#ANAPF有源濾波器投入運行前、后配電系統(tǒng)電能質(zhì)量測試情況的對比分析為例來具體描述,其中1#變壓器負載主要為燈光照明、電梯、潛污泵、計算機中心等。

4.1.1 有源濾波器投運前后的數(shù)據(jù)

(1)有源濾波器投入前電流波形畸變比較嚴重,三相電流諧波含量分別為19.7%、27.8%、26.6%,三相電流分別為4、40A、64A,中性線電流為37A。

(2)有源濾波器投入后電流波形畸變情況明顯,三相電流諧波含量明顯降低,分別為2.9%,2.8%,3.4%,三相電流分別為47A、48A、47A,中性線電流為。

(3)電流波形明顯,使用濾波器后電流波形近似呈正弦波形態(tài),諧波治理的工作達到了預期的目標和效果。

4.1.2 有源濾波器投運前后測試記錄數(shù)據(jù)

     

                              

4.2 有源濾波器在醫(yī)院建筑中應用的意義

      保護醫(yī)療用電設(shè)備安全,凈化電源,保護功率因數(shù)補償設(shè)備,防止保護裝置的誤動作,降低電能損耗,擴大變壓器和發(fā)電機供電容量。

4.3 有源濾波器主要技術(shù)指標

 

接線方式

三相三線或三相四線

接入電壓

3×380V ±10%

接入頻率

50Hz ±2%

動態(tài)補償響應時間

動態(tài)響應<4ms,全響應時間<20ms;

開關(guān)頻率

10kHz

功能設(shè)置

只補償諧波、只補償無功、既補償諧波又補償無功;手動、自動切換。

諧波補償次數(shù)

2-21次

保護類型

直流過壓 IGBT過流 裝置溫度保護

過載保護

自動限流在設(shè)定值,不發(fā)生過載

冷卻方式

智能風冷

噪音

< 65db(處于柜內(nèi)并運作于額定狀態(tài))

工作環(huán)境溫度

-10℃~+45℃

工作環(huán)境濕度

<85%RH 不凝結(jié)

安裝場合

室內(nèi)安裝

海拔高度

≤1000m(更高海拔需降容使用)

進出線方式

下進下出

防護等級

IP21

智能通信接口

RS485/MODBUS-RTU

遠程監(jiān)控

可選

外形尺寸(mm)

(W×D×H)

30A

50A

7

100A

600×500×1500

600×500×1500

600×500×1800

800×600×2200

重量(kg)

三相四線

三相三線

30A、50A

7、100A

30A、50A

7、100A

280

360

240

290

4.4 有源濾波器報價及元件清單

 

型號:ANAPF100-400/B

參考價格:12萬元/臺

主要產(chǎn)品明細:

序號

名    稱

型    號

數(shù)量

1

APF電氣柜

800X600X2200

1

2

變流器

APFCOV-CVT100

1

3

控制器

APFMC-C100

1

4

電抗器

APF-RE.(S)DG-100

1

5

有源電流互感器

LT208-S7

3

6

濾波器

DL-1TH1

2

7

斷路器

CVS160FTM160D4P3D

1

8

接觸器

LC1D150M7C

1

9

微型斷路器

NDM1-63C32

1

10

中間繼電器

MY4NAC

2

11

R型變壓器

R320-0.38/0.22

1

12

諧波檢測儀

ACR350EGH

1

13

電線

16mm2

若干

14

電線

4mm2

若干

5 結(jié)論

      本文分析了醫(yī)院建筑的諧波源、諧波特性和危害,并通過某大型醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)中有源濾波器的應用案例,對比分析了有源濾波器投入前后的情況,說明了有源濾波器的諧波治理技術(shù)是供電電能質(zhì)量的手段之一,可將產(chǎn)生的諧波控制在zui小范圍內(nèi),達到科學合理用電,抑制電網(wǎng)污染,提高電能質(zhì)量,保證醫(yī)療設(shè)備安全的作用。

【參考文獻】

[1] GB/T 14549-1993 《電能質(zhì)量:公用電網(wǎng)諧波》

[2] 上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版

[3] doc88.com 《醫(yī)院行業(yè)配電系統(tǒng)諧波治理案例》