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諧波的危害及解決方案
點(diǎn)擊次數(shù)：4799 更新時(shí)間：2015-10-29
諧波的危害
由于該醫(yī)院大量非線性負(fù)載設(shè)備 (變頻空調(diào)、電梯、X光機(jī)、CT機(jī)、核磁共振機(jī)、節(jié)能燈、EPS整流設(shè)備)的使用，導(dǎo)致醫(yī)院供電系統(tǒng)的諧波污染普遍比較嚴(yán)重。諧波污染會對用電設(shè)備和供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害和隱患，主要有：
干擾電子設(shè)備的正常工作；
影響核磁共振等設(shè)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(dǎo)致停電事故；
使精密化驗(yàn)設(shè)備振動和噪聲加大，使用壽命縮短；
導(dǎo)致供電系統(tǒng)功率損耗增加，引起電網(wǎng)諧振，加速絕緣老化，系統(tǒng)功率因數(shù)降低，增加系統(tǒng)隱患。
解決方案
醫(yī)院的諧波源比較多，而且分布比較分散，不同設(shè)備產(chǎn)生的諧波畸變不同，諧波次數(shù)也不同，諧波電流和諧波電壓分量也比較大，所以要對醫(yī)院的諧波進(jìn)行有效的治理需要對供電一次、二次系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。
1 一次系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)
首先必須對一次系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，比如選用D,yn11接線的K系數(shù)變壓器、諧波源設(shè)備采用專變專線供電、改善三相負(fù)載平衡等。
2 諧波測量和諧波治理
對系統(tǒng)諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測，諧波的測量和分析是對諧波進(jìn)行二次治理的前提條件。
變壓器低壓側(cè)開關(guān)均配置諧波監(jiān)測分析儀表，實(shí)時(shí)監(jiān)測供電系統(tǒng)電流電壓諧波畸變數(shù)據(jù)，并可以設(shè)置諧波畸變越限報(bào)警，可配置APF有源濾波裝置進(jìn)行集中補(bǔ)償；
對醫(yī)技樓等諧波源比較多的供電回路諧波畸變率進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控并且配置APF有源電力濾波裝置進(jìn)行局部或就地補(bǔ)償；
對2類場所比如手術(shù)室和ICU病房用電回路進(jìn)行諧波監(jiān)控，若諧波超標(biāo)配置小容量APF有源電力濾波裝置進(jìn)行就地治理，確保用電安全。
補(bǔ)償方式
在醫(yī)院供電系統(tǒng)中，APF有源電力濾波裝置可以采用三種濾波補(bǔ)償方式。
1 變壓器出線側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償
當(dāng)非線性負(fù)荷數(shù)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(cè)集中裝設(shè)APF有源電力濾波裝置進(jìn)行集中補(bǔ)償，比如節(jié)能燈較多的照明負(fù)載變壓器。這種補(bǔ)償方式可以有效的改善變壓器的運(yùn)行性能，提高系統(tǒng)整體的電能質(zhì)量。
2 特定支路局部補(bǔ)償
當(dāng)非線性設(shè)備集中在某些特定支路時(shí)，可以在支路上裝設(shè)APF有源濾波裝置進(jìn)行局部補(bǔ)償。
3 特定設(shè)備就地補(bǔ)償
單臺容量較大的穩(wěn)定運(yùn)行的非線性醫(yī)療設(shè)備、頻譜特征明顯，自然功率因數(shù)又較低的非線性負(fù)載，以及諧波源產(chǎn)生的諧波比較集中于連續(xù)三種或以下(如3次、5次、7次)的諧波治理，可以對諧波源進(jìn)行就地補(bǔ)償，比如核磁共振成像、X光機(jī)，ECT、中央空調(diào)等，這種方式能達(dá)到非常好的補(bǔ)償和節(jié)能效果，不會對支路和整個(gè)系統(tǒng)造成影響。
4 就地補(bǔ)償方式
在設(shè)計(jì)諧波治理方案的時(shí)候，可以根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)，靈活采取以上三種諧波治理方式，能對醫(yī)院的諧波污染進(jìn)行較好的治理，消除供電系統(tǒng)隱患，使諧波污染對醫(yī)院整個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備的影響降到zui小，避免影響重要醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)行，保證2類場所供電安全。
諧波治理設(shè)備選型計(jì)算
有源濾波設(shè)備選型計(jì)算
有源濾波器選型時(shí)按照安裝所處的位置和需要補(bǔ)償?shù)膶ο?，可以進(jìn)行需要補(bǔ)償電流的估算和計(jì)算。計(jì)算時(shí)候主要是根據(jù)客戶負(fù)載類型進(jìn)行分類，由該類型負(fù)載的典型數(shù)據(jù)和用戶負(fù)荷電流計(jì)算值來進(jìn)行計(jì)算。
集中補(bǔ)償容量計(jì)算
集中補(bǔ)償方式需要補(bǔ)償?shù)闹C波電流可由變壓器容量來估算，需要考慮變壓器的負(fù)載率，具體可以根據(jù)下面的公式來進(jìn)行估算：
K1為負(fù)荷率：即負(fù)荷占變壓器額定容量的比例，通常取0.6~0.8，這里取0.6；
K2為諧波系數(shù)，集中補(bǔ)償場合適用于整體諧波污染不高但比較分散的場合，取12%；
ST為變壓器額定容量，單位kVA；
US為低壓系統(tǒng)電壓，一般取0.4。
根據(jù)上式計(jì)算，一臺容量為2000kVA的變壓器，出線側(cè)諧波電流ITHD=206A，可以選擇諧波補(bǔ)償容量為200A的有源電力濾波柜進(jìn)行補(bǔ)償。
支路局部補(bǔ)償容量計(jì)算
對于諧波源負(fù)載比較集中的特定支路進(jìn)行局部補(bǔ)償，計(jì)算公式可以根據(jù)集中補(bǔ)償?shù)挠?jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，比如醫(yī)技樓一路容量250kVA的支路，大部分設(shè)備為醫(yī)技設(shè)備，電流諧波畸變率按照20%選擇，負(fù)載率0.8，ITHD=56A，可以選擇一臺7的有源電力濾波柜進(jìn)行局部補(bǔ)償。
特定設(shè)備就地補(bǔ)償容量計(jì)算
單臺大容量諧波源設(shè)備進(jìn)行就地補(bǔ)償能取得的補(bǔ)償效果，各種典型諧波源設(shè)備諧波含量如下表：
APF有源電力濾波裝置補(bǔ)償效果
在使用APF有源電力濾波裝置之前，回路的諧波污染比較嚴(yán)重，波形嚴(yán)重失真，三相電流也嚴(yán)重不平衡。在使用APF裝置對諧波源設(shè)備進(jìn)行就地補(bǔ)償之后，測得的波形數(shù)據(jù)得到較好的補(bǔ)償。
