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有源滤波器
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低压有源滤波器在医院建筑中的应用

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文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2020-03-05 10:15:00

 

低压有源滤波器在医院建筑中的应用
深圳市英纳仕电气有限公司
www.inas-electrical.com
1 引言
现代化医疗机构为提高医疗服务水平,不断引入新型、复杂的各种先进医疗设备如核磁
共振、CT 机、X 光机、血透机等,同时各种节能照明设备、变频空调、电梯设备等大量投
入使用。这些设备均为非线性设备,在运行过程中会产生大量的高次谐波,对配电系统和医
疗设备造成一定的干扰。同时这些先进的医疗设备都具有计算机部件和大量的高灵敏微电子
器件,对供电电源的电能质量要求很高,对电压波动和电力谐波非常敏感,严重的电力谐波
问题会导致医疗设备的损坏甚至导致医疗事故的发生。
2 医院建筑供电系统谐波源、谐波特性及谐波危害分析
2.1 谐波的来源

2.2 谐波的特性

2.3 谐波危害分析
2.3.1 谐波对配电系统的危害
使电力元件附加损耗加大,易引发火灾;影响电气设备的正常运行;引起电网谐振;使继电
保护误动作,电气测量误差过大;使工控系统崩溃。
2.3.2 谐波对医疗设备的危害
导致依赖微处理器技术的设备的同步失调和数据错误;直接危害设备内部电子线路安
全,导致击穿或放电;影响医疗设备的使用性能和精度。
3 电网谐波国家标准要求
目前采用的电能质量(谐波)评定标准,主要为中国国家标准《电能质量:公用电网谐波》
(GB/T14549-1993),标准中对电网中电流电压的畸变率有明确规定,也是作为谐波评价、治
理的重要依据。
表1:电网谐波电压国家标准:引用于(GB/T14549-1993)

表2:注入电网公共连接点的谐波电流允许值:引用于(GB/T14549-1993)

4 iNAS-MA 低压有源滤波器在医院建筑中的应用案例
4.1 有源滤波器应用简介
深圳市人民医院内科住院大楼为例:该住院大楼共有6 台1600KVA 的变压器,其中变
压器TM1、TM2、TM5、TM6 主要供照明和其他日常用电,TM3、TM4 供空调、电梯、检
测科室(包括CT、直线加速器机房、高压氧仓、智能化管理系统等),根据该医院各变压
器非线性负荷设备的负载率大小和相应的谐波畸变率以及各非线性设备的同时使用率来计
算谐波电流的大小,变压器TM1、TM2 配置了600kVAR 的无功补偿和未配置有源电力滤
波器,变压器TM5、TM6 配置了480KVAR 的无功补偿和未配置有源电力滤波器,变压器
TM3、TM4 配置了480KVAR 无功补偿和350A 有源滤波器。
深圳市人民医院内科住院大楼的电能质量治理方案采取总补偿的方式。350A 的有源电
力滤波柜有2 台100A(iNAS-MA-100-400-4C)和1 台150A(iNAS-MA-150-400-4C)抽屉
式的模块组成,另外在滤波柜中加450A 总空气开关。
下面以TM3 变压器供电回路为例,iNAS-MA 有源滤波器投入运行前、后配电系统电能
质量测试情况的对比分析为例来具体描述,其中TM3 变压器负载主要为灯光照明、电梯、
中央空调、计算机中心等。
4.1 有源滤波器投运前后的数据
(1)有源滤波器投入前电流波形畸变比较严重,三相电流谐波含量分别为19.7%、27.8%、
26.6%,三相电流分别为245A、240A、264A,中性线电流为137A。
(2)有源滤波器投入后电流波形畸变情况明显改善,三相电流谐波含量明显降低,分别
为2.9%,2.8%,3.4%,三相电流分别为247A、248A、247A,中性线电流为15A。
(3)电流波形明显改善,使用滤波器后电流波形近似呈正弦波形态,谐波治理的工作达
到了预期的目标和效果。
4.2 有源滤波器在医院建筑中应用的意义
保护医疗用电设备安全,净化电源,保护功率因数补偿设备,防止保护装置的误动作,
降低电能损耗,扩大变压器和发电机供电容量。
4.3 有源电力滤波器在医院建筑中应用的主要方案介绍
有源电力滤波器在医院建筑中应用主要采用2 种接入方式:1、采用在供电总开关处,
采用总补偿方式如图1 所示,如上面提到的深圳市人民医院内科住院大楼就是采用该接入方
式;2、根据核心设备安装分布和使用情况进行就地接入补偿方式,即不同核心设备科室的
电源接入出安装有源电力滤波器进行补偿,如深圳市肿瘤医院的住院部大楼就是采用这种方
式,整栋大楼总安装24 台各种规格的有源电力滤波器。
采用总补偿方式时,单台滤波器的容量较大,谐波治理效果稍差,但设备投入总容量减
少,总投入较低;从就地分布的方式时,滤波器的设备台数增加,总容量要大,设备总投入
较大,谐波治理效果最好。


      图1 有源电力滤波器总补偿方式


         图2 有源电力滤波器就地补偿方式
4.3 有源滤波器主要技术指标


4.4 有源滤波器的外形与安装尺寸
采用模块化设计的有源电力滤波器,为了安装和应用方便在结构设计方面采用抽屉式如
图3 所示和壁挂式如图4 所示两方式。


     图3 抽屉式有源电力滤波器结构示意图


     图4 壁挂式有源电力滤波器结构示意图
4.5 模块化有源电力滤波器应用
英纳仕电气推出的iNAS-MA 系列有源电力滤波器,容量包括30A、50A、75A、100A、
150A 等多种容量规格的产品。根据应用容量要求可以选择不同规格进行组合,在同一机柜
柜最多可以6 台模块进行组合。如图5 所示,为多台有源电力滤波器组合应用示意图


图5 多台INAS-MA 有源电力滤波器组合应用示意图
5 结论
本文分析了医院建筑的谐波源、谐波特性和危害,并通过某大型医院低压配电系统中有
源滤波器的应用案例,对比分析了有源滤波器投入前后的情况,说明了有源滤波器的谐波治
理技术是改善供电电能质量的有效手段之一,可将产生的谐波控制在最小范围内,达到科学
合理用电,抑制电网污染,提高电能质量,保证医疗设备安全的作用。

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