電網“污染”對超聲裝置影響防治淺析

　　　　　　　　　 電網“污染”對超聲裝置影響防治淺析

　　　　　　　　　　　　　　① 顧紀章　② 沈延政
　 隨著科學技術的發展，現代化的超聲儀器和各種輔助設備得到了廣泛的使用。由于這些先進的儀器和設備都具有高檔的計算機部件和大量的微電子器件，對交流供電電源的要求越來越高。操作人員在工作中經常遇到這些先進的醫療儀器和設備出現故障，輕則出現數據差錯、圖像模糊、信息丟失，工作受到干擾。重則硬件突然損壞，軟件遭到沖擊，儀器設備無法繼續正常工作。以上這些現象的出現，不僅與儀器設備自身的質量有關，而且更重要的是與給這些儀器設備供電的電網質量有十分密切的關系。因此在使用這些先進的醫療儀器設備時，首先應對供電電網采取一些必要的措施，確保儀器設備的安全。
　人們通常對水源和空氣污染的概念和防治方法比較了解，而對供電電網的“污染”卻所知甚少。由于輸電網絡和各種性質負載的應用，往往會在一定的區域范圍內，使供電電網遭到嚴重的“污染”。長期以來，人們十分重視電網電壓不穩定對儀器設備的影響，而對電網中存在的尖峰干擾、浪涌電壓、浪涌電流、諧波失真、波形下陷和瞬間斷電等因素給儀器設備造成的影響，往往認識不足。然而，大量的事實已經證明，供電電網“污染”正是造成大多數醫療儀器設備損壞及運行發生故障的“殺手”。
　 局部區域電網產生“污染”的原因主要有以下幾種：
　 1、使用大容量電感性負載：如醫院內的電梯、空調器、電焊機和大功率醫療儀器等開關時，在電源線上會產生瞬間的過沖電壓，一般稱作為操作性過電壓，或工業干擾。操作性過電壓嚴重時，可在電源線上產生瞬間的4000~6000伏浪涌電壓和3000安以上的浪涌電流。
　 2、使用非線性負載：如儀器設備中的高頻開關電源，在工作時會在電網中產生嚴重的諧波干擾，使電網的諧波電流失真增大。特別是一些采用可控硅調相角的儀器設備，工作時會使電網中交流電壓的正弦波形產生嚴重畸變。
　 3、供電線路和配電設備陳舊：可使局部電網電壓產生嚴重的波動，即電壓突然升高或下降。
　 4、雷擊：在多雷地區或雷雨季節，當發生云層間或云層對地放電（俗
稱雷電或閃電）時，電源線中會瞬間感應產生高達2000~20000安的浪涌電流，由此產生急劇的磁場變化，使電源線中產生高達上萬伏的浪涌尖峰電壓。
　 電網“污染”，特別是瞬間過電壓（浪涌尖峰電壓）和浪涌電流，對醫療儀器和設備造成的破壞性后果，表現在下面四種層次：
　 1、儀器設備損壞，甚至產生火災和人員傷亡，后果極為嚴重。這種破壞一般以雷擊災害為主。
　 2、整個網絡系統工作停頓，同一電源線供電的儀器設備全部或部分遭到不同程度的毀壞，經濟損失慘重。
　 3、儀器設備工作受到干擾，圖像模糊，數據差錯，無法正常工作。
　 4、儀器設備雖能繼續工作，但內部元器件受損，整套設備的可靠性下降，使用壽命縮短。
　 為了確保醫療儀器設備的正常工作，延長使用壽命，必須防治電網的“污染”。最有效的辦法是采用高性能的抗干擾交流穩壓電源對儀器設備供電，使電網中的浪涌尖峰電壓、浪涌電流、諧波失真、電壓波動等“污染”和儀器設備隔離；消除或大大削弱來自電網中的各種工業干擾和感應雷擊的危害，形成一個局部的“凈化”的供電電源。
　目前市場上供應的交流穩壓電源種類甚多，適用的對象各不相同。為先進的醫療儀器設備供電的交流穩壓電源應具備以下性能：
　1、可靠性高：交流穩壓電源自身的可靠性必須很高。應選用能連續工作，平均無故障時間最長的。以防由于交流穩壓電源的故障，影響儀器的正常工作，甚至損壞儀器設備的硬件或軟件。
　2、抗干擾性能優：交流穩壓電源抗干擾性能的優劣，直接影響到對電網“污染”的“凈化”程度。應選擇輸入和輸出完全隔離，并有良好的屏蔽裝置和濾波吸收電路的交流穩壓電源。對電網及儀器設備產生的幾百赫到幾萬赫的脈沖干擾訊號，具有高效的雙向抑制和衰減作用。
　3、防雷擊功能強：雷擊災害對醫療儀器設備具有極大的破壞性。雖然現代化的醫療建筑都有良好的避雷針等防雷設施，但這些防雷設施對保護建筑物內的儀器設備卻無能為力。應選擇裝有防雷擊電路的交流穩壓電源，抵抗浪涌電流能力達15000安以上。當供電電源線遭到雷擊感應時，能在極短的瞬間，將電源線上產生的浪涌尖峰電壓和浪涌電流釋放到大地中去。
從而使儀器設備穿上一件抗雷擊的“防彈衣”，得到有效的保護。
　4、穩壓范圍寬：目前，許多地區的電網電壓變化較大，特別是鄉鎮地
區的電壓變化范圍可達±20%/。因此選用的交流穩壓電源的穩壓范圍必須大于±25%，即輸入電壓在165～275伏（單相）范圍內變化。輸出電壓仍可保持220伏。
　5、有適當的穩壓精度：醫療儀器設備對交流穩壓電源的穩壓精度要求都不高， 一般穩壓精度達到3%以上已能滿足使用要求。對于采用繼電器變換變壓器抽頭方式工作的穩壓器，如市售的家用穩壓器、空調穩壓器、全自動穩壓器等是不能用于醫療儀器設備的。因為繼電器跳檔時會產生瞬間的斷電，觸點間的飛弧，輸出電壓的突變，對于先進的醫療儀器設備是極為有害的。
　6、應變時間快：應變時間是衡量交流穩壓電源對電網電壓或負載突變時反應速度的指標。某些儀器設備在工作時所耗用的功率有突變的要求（如X光機），因此應該選用應變時間小于40毫秒的交流穩壓電源。
　7、波形失真�。航涣鞣�壓電源輸出電壓的波形失真應小于5%。即使電網諧波含量很大時，通過交流穩壓電源內部濾波電路的吸收，輸出電壓仍能保持總諧波含量小于5%的正弦波形。
　8、各種保護功能齊全：交流穩壓電源應具有過電壓、過功率、短路等保護功能，除了保護自身的安全外，更應保護醫療儀器設備的安全。當儀器設備發生短路故障時，交流穩壓電源的輸出電壓應立即降為零，這樣可以減輕儀器設備的損壞程度。當電網電壓突然異常升高或交流穩壓電源出現故障時，輸出電壓不能出現瞬間的過電壓。
　應該指出的是，有些市售交流穩壓電源的過電壓保護采用繼電器動作后切斷輸出電壓的方法，這對醫療儀器設備是不可取的，因為繼電器的機械動作速度，即反應時間太慢，在繼電器動作之前的瞬間過電壓，可能早已將醫療儀器設備中的計算機芯片和微電子器件損壞了。
為確保醫療儀器設備的正常工作，延長使用壽命，發揮其最大的效能，我們必須重視醫療儀器設備的供電質量。在電網“污染”嚴重的地區，選用高性能的交流穩壓電源（如CVT系列）供電是十分必要的。
參考文獻：
　　1、SJ/T10541-94抗干擾型交流穩壓電源通用技術條件。
　　2、SJ/T10542-94抗干擾型交流穩壓電源測試方法。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
① 215001 蘇州工業園區現代電工儀器有限公司(溫州現代集團有限公司蘇州公司　13736721966)
② 215001 蘇州市第四人民醫院蘇州超聲醫學研究室