電能質量在線監測與治理系統

    1　諧波的危害

    由于該醫院大量非線性負載設備 (變頻空調、電梯、X光機、CT機、核磁共振機、節能燈、EPS整流設備)的使用，導致醫院供電系統的諧波污染普遍比較嚴重。諧波污染會對用電設備和供電系統造成嚴重危害和隱患，主要有：

    干擾電子設備的正常工作；

    影響核磁共振等設備的工作性能,造成噪聲干擾和圖像紊亂；

    引起電氣自動裝置誤動作，導致停電事故；

    使精密化驗設備振動和噪聲加大，使用壽命縮短；

    導致供電系統功率損耗增加，引起電網諧振，加速絕緣老化，系統功率因數降低，增加系統隱患。

    2　國家標準對電能質量的規定

    國家標準對諧波的要求也有詳細的規定。《JGJ16-2008民用建筑電氣設計規范》22.3.2 “省級及以上政府辦公建筑，銀行總行、分行及金融機構的辦公大樓，三級甲等醫院的醫技樓，大型計算機中心等建筑物，宜在敏感醫療設備、重要計算機網絡設備等專用配電干線上設置有源濾波裝置；”，并且對諧波的參數進行了規定：“22.3.1公共電網的電能質量應符合下列規定：”

    3　解決方案

    醫院的諧波源比較多，而且分布比較分散，不同設備產生的諧波畸變不同，諧波次數也不同，諧波電流和諧波電壓分量也比較大，所以要對醫院的諧波進行有效的治理需要對供電一次、二次系統進行合理的設計。

    3.1　一次系統合理設計

    首先必須對一次系統進行合理的設計，比如選用D,yn11接線的K系數變壓器、諧波源設備采用專變專線供電、改善三相負載平衡等。

    3.2 　諧波測量和諧波治理

    對系統諧波進行實時有效的監測，諧波的測量和分析是對諧波進行二次治理的前提條件。

    變壓器低壓側開關均配置諧波監測分析儀表，實時監測供電系統電流電壓諧波畸變數據，并可以設置諧波畸變越限報警，可配置APF有源濾波裝置進行集中補償；

    對醫技樓等諧波源比較多的供電回路諧波畸變率進行重點監控并且配置APF有源電力濾波裝置進行局部或就地補償；

    對2類場所比如手術室和ICU病房用電回路進行諧波監控，若諧波超標配置小容量APF有源電力濾波裝置進行就地治理，確保用電安全。

    4　 APF有源電力濾波裝置原理

    APF有源電力濾波裝置能動態濾除供電系統中的非線性負載產生的諧波電流，降低電壓諧波畸變率，有效消除諧波對變壓器、電容器和精密設備的影響。APF有源濾波裝置的原理如圖3-1所示：

    APF有源電力濾波裝置以并聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入供電系統，從而實現諧波濾除和無功補償。

    5　補償方式

    在醫院供電系統中，APF有源電力濾波裝置可以采用三種濾波補償方式。

    5.1 　變壓器出線側進行集中補償

    當非線性負荷數量較多，分布比較分散，而且諧波畸變率不太高的情況下，可以在變壓器低壓配電母線側集中裝設APF有源電力濾波裝置進行集中補償，比如節能燈較多的照明負載變壓器。這種補償方式可以有效的改善變壓器的運行性能，提高系統整體的電能質量。

    5.2　 特定支路局部補償

    當非線性設備集中在某些特定支路時，可以在支路上裝設APF有源濾波裝置進行局部補償。