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现代化医疗机构为提高医疗服务水平，不断引入新型、复杂的各种先进医疗设备如核磁 共振、CT 机、X 光机、血透机等，同时各种节能照明设备、变频空调、电梯设备等大量投入 使用。这些设备均为非线性设备，在运行过程中会产生大量的高次谐波，对配电系统和医疗设备造成一定的干扰 同时这些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，对电压波动和电力谐波非常敏感，严重的电力 谐波问题会导致医疗设备的损坏甚至导致医疗事故的发生。 |
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Ø 供电系统中谐波源及谐波危害
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◇ 谐波源
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主要分类 |
设施设备名称 |
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建筑设施 |
电梯设备 |
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中央空调系统 |
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消防水泵 |
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照明设备 |
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医疗设施 |
手术室、层流室系统 |
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ICU、分娩室、新生儿监护室、血透中心等 |
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制剂、样本、血液保存与冷冻设备 |
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医院办公自动化设施 |
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医疗诊断设备 |
主要诊断设备，如螺旋CT机、彩色多普勒、核磁共振仪、腹腔镜、脑电图机、色谱仪、各种功能检测仪器等 |
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主要治疗设备，如呼吸机、高压氧舱、各类监护仪、激光治疗仪等 |
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◇ 谐波的特性
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谐波源负载种类 |
谐波电流次数 |
谐波电流畸变率 |
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照明灯具、电脑等 |
3、5、7、9等（2n+1）次 |
（7-40）% |
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电子检测设备、手术室、伽马刀等 |
3、5、7、9等（2n+1）次 |
（10-15）% |
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CT、磁共振、DSA等 |
3、5、7、9等（2n+1）次 |
（30-40）% |
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加速器、X光机、胃肠机等 |
3、5、7、9等（2n+1）次 |
（50-60）% |
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UPS、变频通风设备、电梯等 |
5、7、9、11等（6n+1）次 |
（25-35）% |
由上表分析可知，医院的低压配电系统有大量的谐波源负荷，会产生大 量的 3、5、7 次等谐波，严重污染电网。
◇ 谐波危害
①谐波对医疗设备的危害导致依赖微处理器技术的设备的同步失调和数据错误。
②谐波电流也流过电网，谐波电流的流动导致谐波电压，直接危害设备内部电子线路安 全，导致击穿或放电。
③谐波电流主要流过电容器。
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Ø 无功补偿方案选择
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目前低压配电系统中，常见的无功补偿方式有三种：
纯电容补偿；
串 联 7%电抗系数的非调谐补偿；
串联 14%电抗系数的非调谐补偿。
◇ 三种补偿方案的应用领域
①纯电容方案：系统谐波电压总畸变率 THDU<5%，各次谐波电流在国标规定范围之内， 不影响设备正常运行。如住宅小区；
②7%电抗率补偿方案：低压系统总谐波电压畸变率 THDU>5%,高次谐波主要以 5 次、7 次、9 次为主，补偿回路需串联电抗器，电抗率 7%（调谐频率 189Hz）。如石化、钢铁、有 色金属、汽车制造等工业项目；
③14%电抗率补偿方案：低压系统总谐波电压畸变率 THDU>5%,高次谐波主要以 3 次、5 次、7 次等，其中系统中三次谐波电流不小于 62A，为保证无功补偿的安全性、可靠性，电 抗率选 14%（调谐频率 134Hz）。如医院、剧院、商场、数据中心等公共事业领域；
针对医院的具体情况，选用 14%电抗率的非调谐补偿方案原因：
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⒈技术角度——3 次谐波频率为 150Hz，14%电抗率的电容/电抗调谐频率为 134Hz(<150Hz),阻抗特性呈感性 阻止 3 次及以上谐波电流侵入 保护电容 长期稳定运行。
⒉可靠性——14%电抗系数的非调谐补偿单元由 525V 电容器和 14%电抗率的电抗器组 成。可见电容器的电压等级远高于系统 400V 电压，冗余大，可轻松应对谐波引起的过电压， 及电网电压波动和闪变。
⒊经济性——14%电抗系数的非调谐补偿单元，增加电容器使用寿命，提高功率因数， 降低无功损耗，节约电费开支的重要手段。⒋减少维护及更换成本、以及停电检修时间。
不选用纯电补偿方案，7%电抗率补偿方案原因：
⒈技术角度
①纯电容方案无谐波抑制能力。由公式
Ic=U/Xc=2πfCU，
可知，电容对谐波是低阻抗通道，所以大量谐波电流将流入电容器，造成元件过载，严 重发热，严重甚至发生电容器爆炸事故。
同时电容器电压等级不足（标称电压为 450V），无法应对系统电压波动和闪变及谐波 过电压。
②7%电抗率补偿方案，通过前面分析可知：能抑制 5 次及以上谐波，但对 3 次谐波无能 为力。
因为在 150Hz 时，其阻抗特性呈容性，将放大 3 次谐波电流。随着长时间运行，电容值 快速衰减，甚至有谐振的风险。
⒉可靠性
①纯电容补偿时，电容将承受投入瞬间涌流、切除过电压冲击，过载发热，电容值快速 衰减。
②7%电抗率补偿方案，由于 3 次谐波引起的回路过载发热问题持续存在，电抗器震动、 噪音严重，元件绝缘强度降低。
⒊经济性
采购成本（纯电容方案<7%电抗率补偿方案<14%电抗率补偿方案）；但从长期运行综合 考虑，其可靠性，稳定性，节约电能，使用成本（纯电容方案>7%电抗率补偿方案>14%电抗 率补偿方案）。
⒋维护保养
维护上消耗的人力、物力，及由此引发的配电故障，也给正常的生产、生活带来挑战。
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Ø 谐波治理
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非调谐补偿方案，只是保护电容器免受谐波侵扰，保证无功补偿系统的可靠运行，但低压电网中谐波依然存在。对其他医疗设备的危害依然存在。在谐波污染严重的医院低压配电 系统中，可采用有源滤波器专业治理。
治理谐波污染的目的，首先是确保患者及医护人员的安全，即通过有针对性的谐波污染治理，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; 其次体现直接经济效益，即保障低压电容补偿系统的正常运行，发挥其应有的作用
