醫(yī)院建筑中的醫(yī)技、電子檢測等設備能產(chǎn)生大量的高次諧波，成為醫(yī)院配電系統(tǒng)的主要污染源。實測比較了醫(yī)院中照明、電子檢測設備、醫(yī)技設備配電干線上的諧波電流，對此類建筑諧波治理的方法和計算方式做了簡要的分析。

　　關鍵詞醫(yī)院諧波治理電子檢測設備醫(yī)技設備

隨著醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展，一些大型醫(yī)院裝備了許多電子醫(yī)技設備，這些設備共同的特點是：設備運行會產(chǎn)生大量的高次諧波; 對電源質(zhì)量要求很高。

醫(yī)療設備所在配電系統(tǒng)中，如果存在大量的諧波，會使電壓、電流波形發(fā)生畸變，影響系統(tǒng)供電質(zhì)量。同時還對其它供電及用電設備造成危害：縮短設備使用壽命，干擾重要醫(yī)療設備的正常工作。醫(yī)院配電系統(tǒng)的諧波治理已成為醫(yī)院和設計部門必須考慮的問題。那么究竟哪些設備會產(chǎn)生高次諧波，高次諧波含量有多大，怎么治理呢? 筆者從以下幾個方面進行分析、探討。

1 醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生

1. 1 普通照明

　　照明配電干線電流波形有畸變，產(chǎn)生的諧波電流不是非常明顯，電流總諧波畸變率在7 % 左右。

1. 2 電子檢測設備

　　電子設備產(chǎn)生了一定的諧波電流，電流總諧波畸變率THDI在10% 左右。

　　通過對上述配電干線L 3相進行實時頻譜測試、分析，發(fā)現(xiàn)：諧波頻譜很復雜，典型的頻譜集中在3次、5 次、7 次，頻譜相對較寬，諧波頻譜范圍大約在： 3 ～ 33 次，有間諧波成分。電子設備的自然功率因數(shù)很高，達到了0. 92。

1. 3 醫(yī)技設備(重點諧波源設備)

1. 3. 1 核磁共振設備

　　核磁共振設備配電線路諧波電流測試數(shù)據(jù)見表3。由表3 可見，核磁共振設備的電流波形發(fā)生了明顯的畸變，電流總諧波畸變率THDI

　　高達23 . 4%，是系統(tǒng)中主要的諧波源。

　　通過對上述配電干線L1相進行實時頻譜測試、分析，發(fā)現(xiàn)：諧波頻譜很復雜，典型的頻譜集中在3 次、5 次、7 次、9 次，頻譜相對較寬，諧波頻譜范圍大約在3 ~ 43 次，有很多間諧波成分。

1. 3. 2 加速器

　　加速器配電線路諧波電流測試數(shù)據(jù)見表4?？梢钥吹?，加速器設備電流波形發(fā)生了明顯的畸變，產(chǎn)生了更大的諧波電流，電流總諧波畸變率THDI高達48 . 7%，是系統(tǒng)中主要的諧波源。通過對上述配電干線L 2相進行實時頻譜測試、分析，發(fā)現(xiàn)：典型的頻譜集中在3 次、5 次、7 次、9 次、11 次、13 次，頻譜寬，諧波頻譜范圍大約在： 3 ～49 次，有間諧波成分。

2 醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波分析

　　醫(yī)院中核磁共振設備和加速器等醫(yī)技設備產(chǎn)生大量的諧波電流，是主要的諧波源; 電子檢測設備也是典型的諧波源，電流畸變率THDI達10 % 左右，如果此類設備數(shù)量很多，對電網(wǎng)也會產(chǎn)生很大的污染。

　　以上數(shù)據(jù)，只是大量測試數(shù)據(jù)中幾個典型的測試數(shù)據(jù)，由于各醫(yī)院選用的醫(yī)技設備型號、廠家不同，測試時運行狀態(tài)不同，測得的結(jié)果也不盡相同，由于文章篇幅的關系，測試數(shù)據(jù)不再一一列出。

　　通過大量測試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：加速器、X 光機、胃腸機等設備產(chǎn)生的THDI大約在50 % ～ 60 %; CT(計算機斷層掃描)、磁共振、DSA (數(shù)字減影血管造影機) 等在30 % 左右; 電子檢測設備、手術室、伽瑪?shù)兜仍?0 % ～ 15 % 之間; 變頻設備在35 % 左右等。醫(yī)院配電系統(tǒng)中的諧波電流具有如下特點：

a . 諧波源設備產(chǎn)生的諧波電流的頻譜很寬。醫(yī)院中大部分是電子設備，在不同的負載率下，典型的頻譜有所不同，但是共同點是頻譜范圍很寬，很多設備還有偶次諧波分量。

b . 諧波電流畸變率很高，設備的自然功率因數(shù)也很高。

c . 醫(yī)院內(nèi)電子設備、醫(yī)技設備很多，這些設備對諧波很敏感。如果大量的諧波電流注入系統(tǒng)，會干擾設備的正常工作，影響配電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

d . 大量的諧波電流和諧波電壓，會影響配電系統(tǒng)中繼電保護設備的正常工作，影響配電系統(tǒng)的供電連續(xù)性。

3 諧波治理方案及諧波治理設備選擇

　可以看到，醫(yī)院配電系統(tǒng)中存在大量的諧波電流，給配電系統(tǒng)的安全運行帶來隱患，必須進行治理。為了有效地濾除諧波，考慮配電系統(tǒng)中諧波頻譜很寬和設備自然功率因數(shù)高的特點，可選用有源濾波器，采用就地與集中相結(jié)合的諧波治理方式。

3. 1 諧波治理方案的選擇

a . 大型醫(yī)技設備均配備專用隔離變壓器，可以抑制3 或5 次諧波，但對其它高次諧波不起作用，所以，不能依賴隔離變壓器進行諧波治理。

b . 無源濾波裝置只能針對某一頻率的諧波進行治理，對于醫(yī)院配電系統(tǒng)中頻譜范圍較寬的諧波的治理不適合，醫(yī)技設備、電子檢測設備功率因數(shù)較高，不需要補償。

c . 并聯(lián)有源濾波器能夠檢測、分析系統(tǒng)電流中的諧波分量;自動補償，不受頻譜范圍的制約; 可以單獨治理諧波，不提高功率因數(shù)。

d . 針對諧波源分散，單個設備產(chǎn)生諧波量小的電子檢測設備，采用集中濾波的方式，在主母線上或配電干線上進行諧波治理。

e . 在重點的諧波源設備(大型醫(yī)技設備) 處，進行就地諧波治理。避免設備運行產(chǎn)生的諧波注入到電網(wǎng)，可明顯降低主要諧波源對供電系統(tǒng)和設備的影響。

3. 2 諧波治理設備的選擇

　對于已經(jīng)投入運行的醫(yī)院可以實測數(shù)據(jù)為依據(jù)，選擇濾波設備的容量。對于在建醫(yī)院建筑，可以通過如下方式預估諧波電流，選取相應的濾波設備：

a . 就地補償：按設備工作電流乘以諧波畸變率，即可得出諧波電流有效值，可選擇相應電流的三線濾波器。

b . 集中補償：考慮到主母線或配電干線上可能含有照明、動力、空調(diào)等負載，應選用相應容量的四線濾波器。集中補償濾波設備的諧波電流有效值可按計算電流乘以諧波畸變率，畸變率按15% 考慮。

c . 如果不采用就地補償，只采用集中補償，醫(yī)技設備與其它電氣設備混合供電，可以將畸變率提高到20% 進行估算。

　有源濾波器輸出的補償電流是根據(jù)系統(tǒng)的諧波量動態(tài)變化的，因此不會出現(xiàn)過補償?shù)膯栴}; 另外，有源濾波器內(nèi)部有過負荷保護功能，當系統(tǒng)的諧波量大于濾波器容量時，濾波器可以自動限制在100% 額定容量輸出，不用擔心會發(fā)生過負荷的問題。