浅析现代医院电气安全设计

随着现代科技水平的提升，医院建筑内的用供电设备设施中非线性负荷（计算机、空调、变频、UPS、电子器件等）比重迅速增大，包括电力谐波、电压波动和电磁干扰等引起电磁环境和电能质量迅速恶化，给医院电气安全与医院医疗和检验设备的正常工作带来了严重危害，已成为医院手术环境危害的重要因素，其中电力谐波对医疗设备的干扰尤为严重，很容易影响设备的稳定可靠运行，所以对谐波的治理很有必要。

1 医院供用电系统谐波的来源

正常合格的市电能源是以50Hz频率变化的三相交流正弦波电源，它的质量是由波形和频率及电压决定的。目前电能源的污染主要是波形和频率不合格引起的，即为电力谐波畸变。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数：基波是50 赫兹时，二次谐波为100赫兹，三次谐波则为150赫兹，五次谐波是250赫兹……等等。

一所典型三甲医院，主要设施设备会包括如下表1所示项目。

上述设备和设施多半具有电力电子器件和铁磁设备，根据其电气特性产生的主要特征谐波分别如表2。

从表2可看出，医院供用电设备本身的主要特征谐波按照所占权重分别是5 次、7 次和3 次谐波，其次是11、13次谐波。按照实际测量统计和理论计算的结果，上述几类谐波占总谐波含量的90~95%。从上述统计还可看出，医院共用电系统的电能质量主要也是受到上述设备特征谐波的干扰，反映到医院整体电能质量和THD 水平，就是上述设备综合谐波叠加的结果。上述设备既是电能谐波危害的受影响者又是电力谐波的产生者。

2 医院供用电系统内谐波的危害与影响

医院供用电系统内谐波对主要设备和系统本身的危害与影响主要体现在以下几个方面。

(1)治疗检测设备失灵、死机、错误和误动作等，带来医疗事故。

(2)潜在火灾危害：

1) 电力电缆和配电线路。

2) 中性线过负荷、发热，甚至于烧损、着火。

3) 补偿功率因数的电容器过热，易损坏，寿命短。

(3)电力电子设备：谐波可导致电力电子设备故障，断路器及漏电保护装置、接触器、热继电器等电气保护元件过热，失灵，误动作，异常跳闸，停电，漏电等事故：

(4)漏电：在手术或诊疗过程中，患者由于麻醉等一些其他原因，不能对电击作出正常的反应，较微小的电流也会对病人造成危害。

(5)暂时停电：会影响多种设备的使用和寿命。

(6)电压猝变：由于谐波引起部分电子设备的瞬时动作和恢复过程，导致电压在一周波之内或几个周波过程的突然跌落到限值以下又后恢复到额定电压值，这之间的过程会导致计算机系统的死机或电子数据系统的重启动过程。

3 医院配电系统中谐波抑制

3.1 设置专用变压器 将表2中的医疗诊断设备与其他设备分开，选用优质变压器分别作为这些医疗诊断设备的电源。即大、中型综性合医院的医疗诊断设备应单独设置专用变压器。

由于医院诊断设备是医院抢救治疗病人的重要设备，有些设备是连续工作的，所以必须有两路相互独立的电源供电。

3.2 采用电力滤波器 可根据设备容量判别，比如某医院上医院中的设备占有量为多少，大面积的调光装饰环境场所多不多，计算机普及面大不大等。通过测量计算，对比国家标准谐波电压限值的要求，确定是否安装电力滤波器。对于医疗诊断设备，不管其电源部分是否选用了专用变压器还是与其它电气设备合用变压器，产生的电能污染和谐波含量都十分明显，即使选用了专用变压器，其电能污染和谐波影响还会反应到10KV 电源一级。电力滤波器分有源、无源两种型式。无源滤波器可针对某次谐波，通过电抗等元件的组合滤除该次谐波，即对电网中某次谐波含量高其它谐波含量低的情况，使用无源滤波器效果好。有源滤波器可以滤除多次谐波含量，净化电网效果全面。

3.2.1 电力滤波器安装方式

根据电力滤波器滤波的位置不同可以有如下三种安装方式：

1）滤波器连接在医疗诊断设备的专用变压器上，滤波器对变压器所接负载全部发挥作用。这种方式要求滤波器容量大，对多次谐波都能发挥作用。这种场合选择有源滤波较多。

2）对非线性负载相对集中的机房，采用集中加装有源滤波器的方式。这样，既改善本身谐波的干扰，又减少对电网的污染。

3）一对一方式，这种方式针对性强、效果显著，适用于比较重要且有分散的设备，但投资较高，选择时要综合考虑，以取得最佳的投资。

4 结论

医院因其行业的特殊性和其用电设备、各类专门仪器的精密和昂贵，医院的配电系统设计建设具有其独有的特殊性，一方面为保护大量价值数百万甚至上千万的设备安全，另一方面为保障涉及病人生命安全的医疗工作过程不致因电源的不可靠和不稳定发生意外，医院供配电系统必须加装电力谐波滤波装置。

通过选择合理的谐波污染的处理方法和措施，把医院电网的谐波量控制在允许范围内，以保证电能质量，防止了谐波污染对电网和用电气设备、各种用电器具造成危害，保证其安全经济运行。

参考文献

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