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2醫院建筑供電系統諧波源、諧波特性及諧波危害分析
2.1諧波的來源
主要分類
設施設備名稱
建筑設施
電梯設備
中央空調系統
消防水泵
照明設備
醫療設施
手術室、層流室系統
ICU、分娩室、新生兒監護室、血透中心等
制劑、樣本、血液保存與冷凍設施
醫院辦公自動化設施
醫療診斷設備
主要診斷設備，如螺旋CT機、彩色多普勒、核磁共振儀、腹腔鏡、腦電圖機、色譜儀、各種功能檢測儀器等
主要治療設備，如呼吸機、高壓氧倉、各類監護儀、激光治療儀等
2.2諧波的特性
諧波源負載種類
諧波電流次數
諧波電流畸變率
照明燈具、電腦等
3、5、7、9等（2n+1）次
（7~10）
電子檢測設備、手術室、伽瑪刀等
3、5、7、9等（2n+1）次
（10~15）
CT、磁共振、DSA等
3、5、7、9等（2n+1）次
（30~40）
加速器、X光機、胃腸機等
3、5、7、9等（2n+1）次
（50~60）
UPS、變頻通風設備、電梯等
5、7、9、11等（6n+1）次
（25~35）
2.3諧波危害分析
2.3.1諧波對配電系統的危害
使電力元件附加損耗加大，易引發火災；影響電氣設備的正常運行；引起電網諧振；使繼電保護誤動作，電氣測量誤差過大；使工控系統崩潰。
2.3.2諧波對醫療設備的危害
導致依賴微處理器技術的設備的同步失調和數據錯誤；直接危害設備內部電子線路安全，導致擊穿或放電；影響精密醫療設備的使用性能和精度。
3電網諧波國家標準要求
目前采用的電能質量（諧波）評定標準，主要為中國國家標準《電能質量：公用電網諧波》（GB/T14549-1993），標準中對電網中電流電壓的畸變率有明確規定，也是作為諧波評價、治理的重要依據。
表1：電網諧波電壓國家標準：引用于（GB/T14549-1993）
電網標稱電壓（kV）
電壓總諧波畸變率（）
各次諧波電壓含有率（）
奇次
偶次
0.38
5.0
4.0
2.0
6
4.0
3.2
1.6
10
35
3.0
2.4
1.2
66
110
2.0
1.6
0.8
表2：注入電網公共連接點的諧波電流允許值：引用于（GB/T14549-1993）
標稱電
壓（kV）
基準短路
容量（MV.A）
諧波次數及諧波電流允許值（A）
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0.38
10
78
62
39
62
26
44
19
21
16
28
13
24
10
100
26
20
13
20
8.5
15
6.4
6.8
5.1
9.3
4.3
7.9
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
0.38
10
11
12
9.7
18
8.6
16
7.8
8.9
7.1
14
6.5
12
10
100
3.7
4.1
3.2
6
2.8
5.4
2.6
2.9
2.3
4.5
2.1
4.1
4ANAPF低壓有源濾波器在醫院建筑中的應用案例
4.1有源濾波器應用簡介
某大型三甲醫院新建的門診住院綜合樓共有4臺2000kVA和1臺1600kVA的變壓器以及1臺800kW的柴油發電機，根據該醫院各變壓器非線性負荷設備的負載率大小和相應的諧波畸變率以及各非線性設備的同時使用率來計算諧波電流的大小，配置了5臺不同容量規格的ANAPF有源濾波器。
下面以1#ANAPF有源濾波器投入運行前、后配電系統電能質量測試情況的對比分析為例來具體描述，其中1#變壓器負載主要為燈光照明、電梯、潛污泵、計算機中心等。
4.1.1有源濾波器投運前后的數據
（1）有源濾波器投入前電流波形畸變比較嚴重，三相電流諧波含量分別為19.7、27.8、26.6，三相電流分別為45A、40A、64A，中性線電流為37A。
（2）有源濾波器投入后電流波形畸變情況明顯改善，三相電流諧波含量明顯降低，分別為2.9，2.8，3.4，三相電流分別為47A、48A、47A，中性線電流為5A。
（3）電流波形明顯改善，使用濾波器后電流波形近似呈正弦波形態，諧波治理的工作達到了預期的目標和效果。
4.1.2有源濾波器投運前后測試記錄數據
諧波治理前波形諧波治理后波形
諧波治理前測量數據諧波治理后測量數據
4.2有源濾波器在醫院建筑中應用的意義
保護醫療用電設備安全，凈化電源，保護功率因數補償設備，防止保護裝置的誤動作，降低電能損耗，擴大變壓器和發電機供電容量。
4.3有源濾波器主要技術指標
接線方式
三相三線或三相四線
接入電壓
3×380V±10
接入頻率
50Hz±2
動態補償響應時間
動態響應＜4ms，全響應時間＜20ms；
開關頻率
10kHz
功能設置
只補償諧波、只補償無功、既補償諧波又補償無功；手動、自動切換。
諧波補償次數
2-21次
保護類型
直流過壓 IGBT過流 裝置溫度保護
過載保護
自動限流在設定值，不發生過載
冷卻方式
智能風冷
噪音
＜65db（處于柜內并運作于額定狀態）
工作環境溫度
-10℃～+45℃
工作環境濕度
＜85RH不凝結
安裝場合
室內安裝
海拔高度
≤1000m（更高海拔需降容使用）
進出線方式
下進下出
防護等級
IP21
智能通信接口
RS485/MODBUS-RTU
遠程監控
可選
外形尺寸（mm）
（W×D×H）
30A
50A
75A
100A
600×500×1500
600×500×1500
600×500×1800
800×600×2200
重量（kg）
三相四線
三相三線
30A、50A
75A、100A
30A、50A
75A、100A
280
360
240
290
4.4有源濾波器報價及元件清單
型號：ANAPF100-400/B
參考價格：12萬元/臺
主要產品明細：
序號
名稱
型號
數量
1
APF電氣柜
800X600X2200
1
2
變流器
APFCOV-CVT100
1
3
控制器
APFMC-C100
1
4
電抗器
APF-RE.（S）DG-100
1
5
有源電流互感器
LT208-S7
3
6
濾波器
DL-1TH1
2
7
斷路器
CVS160FTM160D4P3D
1
8
接觸器
LC1D150M7C
1
9
微型斷路器
NDM1-63C32
1
10
中間繼電器
MY4NAC
2
11
R型變壓器
R320-0.38/0.22
1
12
諧波檢測儀
ACR350EGH
1
13
電線
16mm2
若干
14
電線
4mm2
若干
5結論
本文分析了醫院建筑的諧波源、諧波特性和危害，并通過某大型醫院低壓配電系統中有源濾波器的應用案例，對比分析了有源濾波器投入前后的情況，說明了有源濾波器的諧波治理技術是改善供電電能質量的有效手段之一，可將產生的諧波控制在小范圍內，達到科學合理用電，抑制電網污染，提高電能質量，保證醫療設備安全的作用。
作者簡介：
師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監控系統
E-：1582805561
網址：http://www.jsacrel-pm.comhttp://www.acrel-et.com
