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医疗制药行业

发布时间2018-08-19 13:06

来源: 未知

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现今科技发展日新月异,医疗水平不断提高,同时也伴随着各种大型先进医疗设备的引入,这些医疗设施中产生大量谐波,给医疗设备的电气安全和设备的正常工作带来严重危害,有源滤波器成为解决这一问题的关键装置。

一、医院供配电系统谐波源
 
1医疗设备
 
在医疗设备中有大量的电力电子元器件,这些设备在工作时会产生大量谐波,造成污染。比较常见的设备有MRI(核磁共振仪)、CT机、X线机、DSA(心血管造影机)等。其中,MRI工作时会生成射频脉冲和交变磁场来产生核磁共振,而射频脉冲和交变磁场都会带来谐波污染;X光机中高压整流器的整流桥工作时将产生较大谐波,而且X光机为瞬时性负荷,工作时电压可达几十千伏,变压器的原边将增加60~70kw的瞬时负荷,也会增加电网谐波。
 
2.电器设备
 
医院中的通风设备如空调、风机等,以及照明设备如荧光灯都会产生大量谐波。为了节约能源,医院中大都采用变频风机及空调。变频器是一种非常重要的谐波源,其总谐波电流畸变率THD-i达到33%以上,会产生大量5、7次谐波电流污染电网。医院内部的照明设备中,有大量的荧光灯具,也会产生大量的谐波电流。当多个荧光灯接成三相四线负载时,中线会流过很大的三次谐波电流。
 
3.通信设备
 
目前医院均为计算机网络化管理,这就表示计算机数量、视频监控和音频设备数量很多,而这些都是典型的谐波源。此外,计算机网络管理系统中有存储数据的服务器,必须配有UPS等备用电源。UPS先将市电整流成直流电,一部分储存在电池中,另一部分通过逆变器转换成稳压交流电向负载供电;当市电终端供应时,改由电池向逆变器供电以继续工作,保证负载的正常运作。而我们知道,整流和逆变会采用到IGBT和PWM技术,所以UPS在工作时会产生大量3、5、7次谐波电流。
 
 
 
二、谐波对医疗设备的危害
 
从上面的描述中我们可以发现,医院的配电系统中有很多谐波源,会产生大量谐波(以3、5、7次谐波为最多)严重污染电网,引起谐波超标、中性线谐波过载等电能质量问题。这些问题都会影响医疗设备的使用。
 
1.谐波对影像采集类设备的危害
 
由于受到谐波的影响,医疗工作人员经常会遇到设备故障。这些故障轻则发生数据差错、图像模糊、信息丢失等问题,重则损坏电路板元器件造成医疗设备无法继续正常工作;特别是一些成像设备,受到谐波影响时内部的电子元件可能会记录波动并改变输出,将导致波形图像重叠变形或模糊不清,容易造成误诊。
 
2.谐波对治疗护理仪器的危害
 
治疗用电子仪器有很多,受谐波危害较大的是手术治疗仪器。手术治疗是指用激光、高频电磁波、放射线、微波、超声等单独的或配合传统手术的治疗。相关设备受到谐波干扰,输出信号中将含有杂波或直接放大谐波信号,对患者造成强烈的电刺激,在对某些重要部位进行治疗时,存在重大安全隐患。而护理仪器比如呼吸机、起搏器、心电监护仪等都与被监护人的生命息息相关,有些仪器的信号本身就非常微弱,当受到谐波干扰时可能导致采集信息错误甚至无法工作,给患者和医院造成重大损失。
 
三、谐波的治理措施
 
根据谐波的产生原因,其治理措施大致可分为以下三种:减少系统阻抗、限制谐波源、安装滤波装置。
 
1.减少系统阻抗
 
要达到减少系统阻抗的目的,就要减少非线性用电设备与电源间的电气距离,换句话说就是提高供电电压等级。比如某钢厂的主要设备是电弧炉,原先用35KV供电,由两个110KV的变电所分别架设一回35KV专线供电,在35KV的母线上测得谐波分量较高;后改用一个距离只有4公里的220KV变电所架设5回35KV专线供电,母线上谐波情况明显好转,此外该厂还使用了较大容量的同步发电机,使这些非线性负荷的电气距离大大下降,使该厂产生的谐波量减少。这种方法的投资最大,需要和电网发展规划协调,适用于大型工业项目,而且医院要求不间断连续供电,一般由两个或以上变电所供电,故不优先考虑此方法。
 
2.限制谐波源
 
此法需要改变谐波源的配置,限制大量产生谐波的工作方式,集中使用具有谐波互补性的装置使设备谐波互相抵消;增加变流装置的相数,使特征谐波次数提高,从而大大地降低谐波电流的有效值。这种方法需要重新布置设备线路,协调安排仪器的使用配合,具有较高的局限性。医院可以根据自身情况稍作调整,可以在一定程度上减少谐波量。
 
3.安装滤波装置
 
目前常用的交流滤波装置有:无源滤波装置、有源滤波装置(LBAPF)两种。
 
无源滤波装置又称LC滤波装置,是利用LC谐振原理,人为地造成一条串联谐振支路,为准备滤除的特定次数谐波提供阻抗极低的通道,使之不注入电网。无源滤波装置结构简单,吸收谐波效果较明显,但仅限于固有频率的谐波,而且补偿特性售电网阻抗的影响很大(在特定频率下,电网阻抗和LC滤波装置之间可能会发生并联谐振或串联谐振)。
 
有源滤波装置(APF)是一种新型电力电子装置,用于动态抑制谐波、补偿无功。它能够实时的采集并分析负载的电流信号,分离各次谐波和无功,通过控制器控制变流器输出与谐波及无功电流等幅、反向的补偿电流,抵消负载中谐波电流,从而达到谐波治理的目的。有源滤波装置具有实时跟踪、响应迅速、补偿全面(可同时补偿无功和2~31次谐波)等显著的优点。
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