淺談醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析及治理方案
江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究有限公司 江蘇江陰 214432
摘要:經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,非線性設(shè)備被廣泛用于大部分建筑中,非線性設(shè)備憑借其的優(yōu)勢,為人們的生活生產(chǎn)帶來了很多便利。將非線性用電設(shè)備接入醫(yī)院配電系統(tǒng),會產(chǎn)生一定的諧波電流,從而對醫(yī)院的配電系統(tǒng)造成一定的影響。通過分析諧波的產(chǎn)生和危害,以及醫(yī)院配電系統(tǒng)的特點和諧波設(shè)備的主要分布,能夠更加深刻地認(rèn)識和了解醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理方案和效果。
關(guān)鍵詞:醫(yī)院配電系統(tǒng);諧波設(shè)備效果;治理方案
0引言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步帶動了醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展,越來越多*的醫(yī)學(xué)技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備應(yīng)運而生,大大提高了醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展水平。在醫(yī)學(xué)技術(shù)進(jìn)步的同時,非線性設(shè)備在醫(yī)院配電系統(tǒng)中得到了一定的運用,在運用的過程中,容易產(chǎn)生一些諧波電流危害配電系統(tǒng)的正常運行。諧波電流的積累,容易增加配電系統(tǒng)中線路的損耗,加劇線路的老化,從而威脅整個配電系統(tǒng)的安全正常運行,降低了醫(yī)院配電系統(tǒng)的可靠性。因此,對醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波設(shè)備進(jìn)行有效治理,凈化配電系統(tǒng),保證其安全性。
1醫(yī)院配電系統(tǒng)常見問題分析
(一)產(chǎn)生諧波
諧波是電流中含有的基波頻率整數(shù)倍的電量,配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的根本原因是非線性負(fù)載導(dǎo)致的。在非線性設(shè)備的使用過程中,由于非線性負(fù)載,會導(dǎo)致電壓、電流正弦波出現(xiàn)畸變。在平衡的三相系統(tǒng)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(shè)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(yīng)力。諧波電流會導(dǎo)致變壓器的銅損加劇,從而增加噪音,局部產(chǎn)生過熱的情況,加速絕緣老化,造成設(shè)備損壞,縮短變壓器、電動力等設(shè)備的使用壽命。
2.增加線路損耗,加大設(shè)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(tǒng)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(shè)備成本支出和電費支出[1]。
3.干擾通訊系統(tǒng),降低通訊工作質(zhì)量
由于配電系統(tǒng)空間的限制,輸電線路和通訊線路的距離一般不遠(yuǎn),諧波的產(chǎn)生通過傳導(dǎo)耦合和電磁感應(yīng),會引入噪音對通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,從而降低通訊的質(zhì)量,嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致通訊信息丟失。
4.開關(guān)動作失誤,造成嚴(yán)重電力事故
諧波的產(chǎn)生,會改變地電流繼電器的時間延長特點,無法區(qū)分零序電流和三次諧波,導(dǎo)致開關(guān)誤動作,出現(xiàn)跳閘的情況。此外,配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置和自動裝置會產(chǎn)生誤動,造成區(qū)域電網(wǎng)的瓦解,出現(xiàn)大面積停電的情況。
2醫(yī)院配電系統(tǒng)的特點和諧波設(shè)備的主要分布
醫(yī)院配電系統(tǒng)的特點
醫(yī)院是救死扶傷的重要場地,需要運用大量的醫(yī)療設(shè)備,醫(yī)療用電保持持續(xù),因此,醫(yī)院的配電系統(tǒng)具備高的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性。病人使用的呼吸機、心電圖機以及輸液泵等醫(yī)療設(shè)備,一旦出現(xiàn)斷電的情況,會造成無法估量的后果。醫(yī)院的配電系統(tǒng)主要是10/0.4Kv的主變壓器,通風(fēng)設(shè)備、照明設(shè)備、電子醫(yī)療設(shè)備以及計算機和UPS是主要的負(fù)載,而且大部分都是單相的非線性負(fù)載。
(二)醫(yī)院諧波設(shè)備的主要分布
1.通風(fēng)設(shè)備
大部分醫(yī)院使用的通風(fēng)設(shè)備都以變頻風(fēng)機和空調(diào)為主,能夠有效地節(jié)約資源。然而,變頻器是產(chǎn)生諧波的重要來源,變頻器導(dǎo)致電流發(fā)生畸變的概率高達(dá)百分之三十三及以上,產(chǎn)生大量的五次、七次諧波,對電網(wǎng)造成破壞。
2.照明設(shè)備
在醫(yī)院的照明系統(tǒng)中,使用了大量的熒光照明設(shè)備,熒光燈具回產(chǎn)生較多的諧波電流,在好幾個熒光燈組成三相四線負(fù)載的情況下,中線上就會出現(xiàn)大量的三次諧波電流。
3.電子醫(yī)療設(shè)備
醫(yī)院大部分電子醫(yī)療設(shè)備都是通過開關(guān)電源實現(xiàn)供電,開關(guān)電源設(shè)備會產(chǎn)生一定的三次、五次、七次諧波,流入電網(wǎng)。
4.計算機及UPS
目前大部分醫(yī)院都是通過計算機實現(xiàn)運營和管理工作,計算機數(shù)量眾多,計算機服務(wù)器配有UPS等備用電源,加之個人電腦的開關(guān)電源,都是產(chǎn)生諧波的電源。
3醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理方案及效果
(一)醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理方案
設(shè)計濾波器是常用的治理諧波設(shè)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(jīng)濟(jì)實惠;組合式濾波器的治理效果和效率都比較好。依據(jù)濾波器的安裝位置不同,包括集中式安裝治理和單臺設(shè)備就地治理兩種形式。在具體的治理過程中,要結(jié)合實際情況設(shè)計科學(xué)合理的治理方案。針對照明等諧波含量較少的普通醫(yī)療設(shè)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(diào)、熱水器等,可以利用無緣濾波器和有緣濾波器相結(jié)合的組合式濾波器進(jìn)行集中治理。此外,安裝有源濾波器是治理醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備主要的方案。有源濾波器在醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理工作中的效果為顯著,有源濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)對諧波的動態(tài)抑制和無功補償。
(二)醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的治理效果
1.提升配電系統(tǒng)品質(zhì)
安裝有源濾波器,能夠?qū)ω?fù)載電流中的諧波量進(jìn)行實時檢測,實現(xiàn)對諧波的濾除和功率因素的提高等。對變化的諧波進(jìn)行自動跟蹤和補償,可控性和響應(yīng)性高,降低了與配電系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振危險的概率,從而吸收線路中一定程度的諧波,實現(xiàn)對配電系統(tǒng)品質(zhì)的優(yōu)化和提升。
2.保障設(shè)備穩(wěn)定運行
安裝有緣濾波器,能夠降低諧波的指標(biāo)和損耗,有效減少諧波對設(shè)備造成的破壞,緩解了絕緣老化的程度,延長了設(shè)備的使用壽命。同時諧波的減少還降低了對設(shè)備通訊的干擾,提高了設(shè)備電能的質(zhì)量,提升了設(shè)備運行的效率和電力能源的使用率,增強了配電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性,保障了設(shè)備的穩(wěn)定運行。
3.降低配電系統(tǒng)能耗
安裝有緣濾波器,能夠讓醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波設(shè)備產(chǎn)生的諧波達(dá)到或者低于*規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),在提高諧波的消除率的同時降低了醫(yī)院配電系統(tǒng)對能源的消耗。此外,醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波流入有源濾波器,不會對變壓器和配電系統(tǒng)的其他用電設(shè)備造成威脅,從而在降低醫(yī)院配電系統(tǒng)能源消耗的同時,對配電系統(tǒng)中的用電設(shè)備起到了有效的保護(hù)作用,進(jìn)一步確保了醫(yī)療工作的正常開展和運行,提升了醫(yī)療工作的效率和質(zhì)量。
4安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)
4.1平臺拓?fù)鋱D
4.2醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能,并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制及其他設(shè)備通信,實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患,快速排除故障,提高醫(yī)院供電可靠性。
電力監(jiān)控系統(tǒng)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(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)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(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
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電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場合 | 名稱 | 系列型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng)后臺 | 電力監(jiān)控軟件 | Acrel-2000/Z | 數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)字通信、遠(yuǎn)程操作與程序拉制、權(quán)限管理、車件記錄與告營、故障分析、各類報表 | |
通訊層 | 智能網(wǎng)關(guān) | Anet系列 | 8個RS485串口2kV隔離,2個以太網(wǎng)接口,支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入,支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多不同數(shù)據(jù)服務(wù)要求,支持?jǐn)帱c續(xù)傳,裝置電源:220VAC/DC。 | |
35KV、10KV | 微機保護(hù)裝置 | AM6-x | 相間電流速斷保護(hù),相間電流速斷保護(hù)(可帶低壓閉鎖),相間過電流保護(hù)(可帶低壓閉鎖),兩段式零序過流保護(hù),反時限相間過流保護(hù)(可帶低壓閉鎖),零序反時限過流保護(hù),過負(fù)荷保護(hù),控制回路異常告警。 | |
35KV10KV進(jìn)線側(cè) | 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置 | APView500 | 相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波,波形實時顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲,內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口(+1維護(hù)網(wǎng)口)+1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù),支持61850協(xié)議。 | |
35KV/10KV測量 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-520 | 具有三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ)、電能統(tǒng)計、電能質(zhì) 量分析(包括諧波、間諧波、閃變)、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、AO模 塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊,可以靈活實現(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控 | |
35KV10KV帶電顯示裝置 | 智能操控裝置 | ASD500 | 5寸大液晶彩屏動態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠(yuǎn)方/就地、分合閘、儲能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出; | |
35KV10KV弧光保護(hù) | 弧光保護(hù)裝置 | ARB5-x | 主控單元,可接20路弧光信號或4個擴展單元,配置弧光保護(hù)(8組)、失靈保護(hù)(4組)、TA斷線監(jiān)測(4組)、11個跳閘出口; 擴展單元,多可以插接6塊擴展插件,每個擴展插件可以采集5路弧光信號: 弧光探頭,可安裝于中壓開關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室,也可于低壓柜。弧光探頭的檢測范圍為180°,半徑0.5m的扇形區(qū)域; | |
35KV10KV配電柜 | 無線測溫 | ATE400(PT柜選用ATE200) | 監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度,可通過無線傳輸至ASD320就地顯示,也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內(nèi)置電池式和感應(yīng)取電式,固定方式有螺栓固定,表帶式捆綁,測溫范圍-50℃-125℃,精度±1℃ | |
0.4KV進(jìn)線 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-520(96外型) | 具有三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ)、電能統(tǒng)計、電能質(zhì) 量分析(包括諧波、間諧波、閃變)、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、AO模 塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊,可以靈活實現(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控 | |
電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置 | APView500 | 相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波,波形實時顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲,內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口(+1維護(hù)網(wǎng)口)+1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù),支持61850協(xié)議。 | ||
測溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E | 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測量;2路告警輸出;1路RS485通訊; | ||
無線測溫傳感器 | ATE400 | 監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度,可通過無線傳輸至ASD320就地顯示,也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內(nèi)置電池式和感應(yīng)取電式,固定方式有螺栓固定,表帶式捆綁,測溫范圍-50℃-125℃,精度±1℃ | ||
0.4KV濾波柜 | 有源諧波治理系統(tǒng) | AnSin-xxx | 有源電力濾波器井聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實時的跟蹤和補償, | |
0.4KV補償柜 | 有源無功補償系統(tǒng) | AnCos-xxx | 低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中,能根據(jù)電網(wǎng)中負(fù)載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進(jìn)行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案,主要以電容電抗、投切開關(guān)、控制器等組成。 補償方式:線性補償,全響應(yīng)時間<5ms,瞬時響應(yīng)時間≤100us;補償效果:≥0.99,可補償容性無功和感性無功,濾除5、7、9、11、13次以內(nèi)的諧波;自身損耗:≤百分之2,效率:>百分之98;監(jiān)控以及顯示具備遠(yuǎn)程通訊接口,可以通過PC機實時監(jiān)控;具有人性化的人機交互界面,可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實時電能質(zhì)量信息,操作簡單,可以遠(yuǎn)控,也可以本控;標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計,縮短交付周期,同時提高了使用的可靠性和可維護(hù)性。 | |
0.4KV饋線 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-510(72外型) | 具有三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ)、電能統(tǒng)計、電能質(zhì) 量分析(包括諧波、間諧波、閃變)、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、AO模 塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊,可以靈活實現(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控 | |
電氣火災(zāi)監(jiān)測模塊 | ARCM200系列 | 三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中),視在電能、四象限電能計量,單回路剩余電流監(jiān)測,4路溫度監(jiān)測,2路繼電器輸出,4路開關(guān)量輸入,事件記錄,內(nèi)置時鐘,點陣式LCD顯示,2路獨立RS485/Modbus通訊 | ||
測溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E | 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測量;2路告警輸出;1路RS485通訊; | ||
無線測溫傳感器 | ATE400 | 合金片固定,CT感應(yīng)取電,啟動電流大于5安培,測溫范圍-50-125C,測量精度±1℃;無線傳輸距離空曠150米; | ||
低壓回路 | 電流互感器 | AKH-0.66系列 | 測量型互感器,采集交流電流信號 |
4結(jié)束語
而言之,醫(yī)院作為與民生息息相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),配電系統(tǒng)的正常運行和醫(yī)療設(shè)備的正常運作與人民群眾的生命財產(chǎn)安全有著直接的聯(lián)系。諧波的產(chǎn)生對醫(yī)院配電系統(tǒng)會造成一定的危害,必要對諧波設(shè)備進(jìn)行有效地治理。有緣濾波器是治理醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備的有效方案,利用有緣濾波器能夠減少諧波的產(chǎn)生,降低諧波的危害,有效地保護(hù)醫(yī)院用電設(shè)備,從而優(yōu)化醫(yī)院的配電系統(tǒng),確保醫(yī)院配電系統(tǒng)的正常運行。
參考文獻(xiàn):
[1]醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波設(shè)備效果及治理方案黎清林
[2]程杰.醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析及治理研究[J].設(shè)備工程,2020(01):214-216.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2020.06版.
[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10
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