综合性医院配电系统的谐波综合治理措施

摘 要：本文对综合性医院配电系统谐波治理进行了分析研究，着重介绍了谐波的危害、治理的意义、谐波源组成、以及谐波治理方案。旨在通过谐波的综合治理，有效提高医院配电系统运行的安全可靠性和节能经济性。

关键词：医院；配电系统；谐波治理

中图分类号：TM711 文献标识码：A

配电网系统中的谐波分量，会降低供电电能质量水平和供电可靠性，会大大影响医院医疗过程中所使用的各种精密灵敏设备，如造成监控计算机出现死机、仪器设备出现拒动误动、灵敏元件出现故障等，进而影响到这些精密灵敏仪器设备性能的正常发挥。因此，对谐波对医院配电系统的影响危害进行分析探讨，并有针对性的采取相应治理技术措施抑制配电系统中谐波分量，有效提高配电质量水平和供电可靠性，就显得尤为重要，并且有工程实践应用的研究意义。

1 配电系统谐波治理意义

1.1 抑制高次谐波分量

经过投入无功补偿、滤波器等谐波抑制补偿装置后，可以使配电系统中谐波电压和谐波电流等分量得到有效补偿抑制，确保电能指标满足国家技术标准规范要求，进而为医院配电系统及用电设备的安全可靠、节能经济的高效稳定运行提供重要技术装置保障。

1.2 提供电能功率因素

通过投入自动消谐滤波装置后，医院配电系统中电压谐波和电流谐波分量可以有效得到抑制补偿；另外，通过装置消谐滤波装置，可以降低或消除谐波共振，使得医疗用电设备能够获得优质高效经济的电能资源，降低由于谐波造成的不必要电能资源浪费。从大量实践工作经验可知，经自动消谐滤波柜等装置设备的技术升级改造后，医院配电系统功率因数可以长期维持在0.97左右，这样不仅为医院医技楼中的用电设备营造一个良好的运行环境，同时可以提高动力设备的电能综合利用效率，可以达到5%～30%左右的节能降耗效果。

1.3 改善供电电能品质，延长用电设备综合使用寿命

通过自动消谐滤波柜等电网净化装置，可以全面改善医院配电系统中的电能质量，滤出医院配电系统中的谐波电压和谐波电流分量，补偿电能功率因数，防止配电网出现串并联谐振问题，进而减少医疗用电设备的故障发生率，充分发挥其应有的功能作用，延长用电设备的综合使用寿命，确保医疗工作安全稳定的高效进行。

2 医院配电系统谐波源分析

2.1 医院配电系统负荷主要特征

众所周知，医院是一种特殊的服务性场所，其医疗设备、用电设备种类和数量较多，加上人员流动较为频繁，这就对医技楼中配电系统供电的持续性、可靠性、节能经济性等均提出更高技术要求。如：许多病人在治疗过程中需要使用呼吸机、心电图机、输液泵等辅助压力设备，中央空调系统需要确保医院具有较高的温湿度等，一旦配电系统出现断电、供电不足等问题，其所带来的经济损失和社会影响将非常大，严重时还可能导致手术等不能顺利进行，后果不堪设想。医院配电系统中主要是交流380V设备，即医院配电系统通常是由于10/0.4Kv主变压器（两路供电模式），其主要非线性负载为：电子医疗精密仪器设备、节能照明、变频调速设备、计算机、以及UPS应急系统等，其中大部分用电负荷均为单相非线性负荷，其运行产生的大量谐波分量将注入到配电系统中污染电网。

2.2 医院配电系统中的主要谐波源

经过大量实测分析汇总表明，医院配电系统中谐波源主要由通风设备、照明设备、电子医疗精密仪器设备等构成。

2.2.1 通风空调设备系统

通过以变频器和PLC控制器为核心的变频调速控制系统对原设备控制系统进行技术升级改造后，一方面可以取得较为良好的节能降耗效果，但同时变频调速控制设备运行过程中，会产生大量谐波分量，是配电系统中的主要谐波源，其总谐波电流畸变率通常可以达到30%以上，其运行时所产生的大量5、7次等高次谐波对配电网污染相当大。

2.2.2 照明设备

医院配电系统中使用的大量整流节能型荧光灯具，其在运行过程会产生大量的谐波电流，污染配电网。当多个整流节能型荧光灯具接成三相四线负载时，在中线上就会产生大量的三次谐波电流，污染医院配电网系统。

2.2.3 电子医疗精密仪器设备

电子医疗精密仪器是医生病情诊断分析的重要辅助设备，大大提高了病情诊断效率和准确率。医技楼中的大型大功率电子医疗以前设备大多是开关电源直接供电，这些开关电源设备在使用过程中会产生3、5、7次等高次谐波，影响配电网供电可靠性和经济性。

2.2.4 计算机及UPS系统

医院规模不断扩大和医疗任务量的增加，使得计算机等设备系统数量也不断增多，此外服务器等数据存储系统等均须配备UPS等应急备用电源系统，这些设备在使用过程中，会产生大量的3、5、7次等高次谐波，严重影响了医院配电系统，造成配电系统出现三相不平衡、谐波分量超标、中性线谐波过载等问题，直接影响到供电可靠性和供电那电能质量水平。

3 医院配电系统谐波综合治理方案

医院配电系统中谐波治理综合目标为：配电系统中谐波总分量THDI≤3%，供电电能功率因数COSΦ≥0.95。

3.1 采用串联电抗器

采用串联电抗器为核心的非调谐无源滤波补偿装置，其主要工作在于抑制谐振，保护电容，实现安全补偿。但此种谐波治理方案，其对于谐波量比较大的场合显得无能无力，其谐波治理效果不太明显，因此，在医院配电系统谐波治理中很难获得较为良好的谐波治理效果。

3.2 采用无源调谐式滤波器进行滤波补偿

工程中常用的无源调谐式滤波器，其电抗系数主要包括5.67%、7%和14%三大类。其中，电抗系数为5.67%的调谐电容器组，其单调谐频率为210Hz，主要功能在于可以吸收50%以上用电设备的5次谐波；电抗系数为7%的调谐电容器组，其单调谐频率为189Hz，主要功能可以吸收20%以上用电设备的5次谐波和少量7次谐波；而电抗系数为14%的调谐电容器组，其单调谐频率为133Hz，主要功能在于可以抑制3次谐波。采用无源调谐式滤波器进行滤波补偿，滤波效果非常好，在滤波过程中补偿配电系统容性无功功率。此种方式比较经济，性价比较高，但只适合于谐波含量较小的场合。

3.3 采用有源滤波器

采用有源滤波器进行谐波滤波和无功补偿，可以满足医院配电系统谐波治理和无功补偿要求，但由于无功补偿时无功电流的容量要占用有源滤波器的容量，同时其成本相对于电容器补偿较高，因此，在工程实践中应用较少。

3.4 混合滤波补偿方案

医院配电系统采用有源滤波器+无源非调谐式滤波补偿装置的混合谐波治理和无功补偿方案，即可以实现安全无功补偿，也可以彻底根治配电系统中的谐波分量，其节能经济效益相当可观。

3.5 采用无功补偿方案

采用静止型无功补偿器（SVC）和静止型无功发生器（SVG）补偿方案，并结合在线无功补偿自动监控系统，可以根据医院配电系统实际情况，动态进行补偿，吸收高次谐波，减少电压闪变，有效提高配电系统供电可靠性和供电质量水平，在医院配电系统中是一种非常有效的谐波抑制和无功补偿方案。

结语

在医院配电系统规划设计、施工建设、以及运行维护等过程中，均应非常重视谐波的抑制和治理，通过合理的谐波治理，有效降低配电系统网损，确保医院配电系统安全可靠、节能经济的高效稳定的运行发展。

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