“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例

有源濾波器治理諧波案例介紹劉昀醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理（篇）“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例產(chǎn)品介紹醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波特點(diǎn)某某醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院諧波治理方案選擇有源濾波器技術(shù)特點(diǎn)(優(yōu)勢(shì))有源濾波器安裝和調(diào)試諧波治理效果評(píng)估結(jié)論內(nèi)容概要“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例企業(yè)使命體現(xiàn)醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波治理的重要性

醫(yī)院配電系統(tǒng)，主要負(fù)載為電子醫(yī)療精密設(shè)備、照明及變頻通風(fēng)設(shè)備、計(jì)算機(jī)及UPS等。其中大部分為非線性負(fù)載，低壓配電網(wǎng)上諧波嚴(yán)重。針對(duì)以上情況，治理諧波的目的，首先是確保患者及醫(yī)護(hù)人員的安全，即通過有針對(duì)性的諧波污染治理，減少甚至消除其對(duì)配電系統(tǒng)的不良影響，保證變壓器、電纜、醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)行；其次體現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)效益，即保障低壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)的正常運(yùn)行，發(fā)揮其應(yīng)有的作用，降低低壓配電系統(tǒng)中諧波總體含量的水平，提高功率因數(shù)，減少無功損耗，延長設(shè)備使用壽命。

以往，設(shè)計(jì)院在醫(yī)院配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，對(duì)諧波治理的“量”這一要素的認(rèn)識(shí)上是模糊，因?yàn)橹C波的產(chǎn)生和多個(gè)諧波源的疊加都不是穩(wěn)定的。所以往往都是在醫(yī)院投入運(yùn)營后，用戶發(fā)現(xiàn)電源質(zhì)量問題才想到解決諧波、改善電源質(zhì)量。作為諧波治理專業(yè)公司，有長久的諧波測(cè)量和治理經(jīng)驗(yàn)。我們治理諧波的目標(biāo)是：滿足或超過國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例1.醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波特點(diǎn)通風(fēng)設(shè)備：為了節(jié)約能源，大部分醫(yī)院采用變頻風(fēng)機(jī)及空調(diào)。變頻器是非常典型的諧波源，其諧波電流總畸變率達(dá)33%以上，會(huì)產(chǎn)生大量的5、7、11、13等（6n±1）次諧波；照明設(shè)備：由于醫(yī)院內(nèi)部使用大量的節(jié)能熒光燈具，因此會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，其中3次諧波為最高，當(dāng)多個(gè)熒光燈接成三相四線負(fù)載時(shí)，中線上就會(huì)流過很大的三次諧波電流；電子醫(yī)療精密設(shè)備：大型醫(yī)院內(nèi)的大型電子醫(yī)療設(shè)備一般為開關(guān)電源供電，開關(guān)電源設(shè)備會(huì)產(chǎn)生3、5、7、9等（2n＋1）次諧波；計(jì)算機(jī)及UPS電源：目前醫(yī)院均為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理，計(jì)算機(jī)的數(shù)量很多，此外服務(wù)器等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)必須配有UPS等備用電源。個(gè)人電腦的開關(guān)電源及UPS均為諧波源，會(huì)產(chǎn)生大量的3、5、7、9等（2n＋1）次諧波。1.1諧波源負(fù)載分類“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例諧波源負(fù)載種類諧波電流次數(shù)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(cè)設(shè)備、手術(shù)室、伽瑪?shù)兜?，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(jī)、胃腸機(jī)等3，5，7，9等（2n+1）次（50~60）%UPS、變頻通風(fēng)設(shè)備、電梯等5，7，9，11等（6n+1）次(25~35）%1.醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波特點(diǎn)1.2負(fù)載諧波電流經(jīng)驗(yàn)數(shù)值“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例諧波電流諧波電壓PC電腦診斷設(shè)備監(jiān)視設(shè)備TV顯示屏elec電子設(shè)備阻抗諧波的危害諧波電流過大諧波源線路過載、跳閘功率因數(shù)過低電源供電能力降低供電部門罰款1.醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波特點(diǎn)1.3諧波電流傳輸方向“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例1.醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波特點(diǎn)諧波電流的危害:引起電流失真產(chǎn)生諧波磁場(chǎng)，干擾數(shù)據(jù)通訊，引起電腦網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)異?；蛩罊C(jī)。引起電子醫(yī)療設(shè)備過熱影響精密醫(yī)療設(shè)備的使用性能和精度諧波電壓的危害:引起供電電壓失真影響配電系統(tǒng)中繼電保護(hù)設(shè)備的正常工作，引起異常斷電或故障擴(kuò)大?？s短電子設(shè)備使用壽命影響精密醫(yī)療設(shè)備的使用性能和精度1.4諧波電流/電壓的直接危害“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例諧波使配電系統(tǒng)功率因數(shù)過低\難以提升\電能利用率低

-諧波存在時(shí)，系統(tǒng)有效功率因數(shù)變?yōu)椋篜F=COSΦ/(1+THDI2)1/2，從公式中可以看出：即使在負(fù)載功率因數(shù)為0.95的情況下，如果存在諧波，有效的功率因數(shù)就會(huì)降低。假設(shè)諧波電流總畸變率為：THDI=40%，有效功率因數(shù)就變?yōu)椋篜F=0.95/(1+0.42)1/2=0.882

-電能源的利用率為：0.882／0.95=92.84%

-諧波引起的直接電能浪費(fèi)為1-92.84%=7.16%增加供配電系統(tǒng)傳輸能耗引起電氣設(shè)備震動(dòng)引起電纜、電機(jī)等用電設(shè)備附加發(fā)熱1.醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波特點(diǎn)1.5諧波對(duì)能耗的影響“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例有源濾波器能幫助我們實(shí)現(xiàn)······有源濾波器“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例項(xiàng)目名稱2.某某醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院案例項(xiàng)目簡介某某醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院有源濾波裝置單位名稱某某醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院承建單位某某公司設(shè)備名稱有源濾波器2.1項(xiàng)目說明“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例2.某某醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院案例項(xiàng)目簡介（1）本院變電所（低壓系統(tǒng)）包括：

-能源中心變電所（雙回路四臺(tái)變壓器供電各分Ⅰ、Ⅱ段低壓母線）

-門診醫(yī)技變配電所（雙回路四臺(tái)變壓器供電各分Ⅰ、Ⅱ段低壓母線）

-病房手術(shù)樓變配電所（雙回路四臺(tái)變壓器供電各分Ⅰ、Ⅱ段低壓母線）

-病房急診樓變配電所（雙回路四臺(tái)變壓器供電各分Ⅰ、Ⅱ段低壓母線）（2）諧波治理形式：考慮到各種諧波源負(fù)載比較分散，必須在低壓母線上進(jìn)行集中治理諧波（3）有源濾波器容量選擇：根據(jù)估算，低壓系統(tǒng)共配置有源濾波器如下：

-門診醫(yī)技變配電所Ⅰ、Ⅱ段低壓母線各配備一臺(tái)150A的有源濾波器

-病房手術(shù)樓變配電所Ⅰ、Ⅱ段低壓母線各配備一臺(tái)150A的有源濾波器

-病房急診樓變配電所Ⅰ、Ⅱ段低壓母線各配備一臺(tái)120A的有源濾波器2.2項(xiàng)目概況“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例2.某某醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院案例項(xiàng)目簡介2.3系統(tǒng)單線圖“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例2.某某醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院案例項(xiàng)目簡介有源濾波器2.4完工圖片資料“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例3.諧波治理方案選擇

諧波電流頻譜范圍寬(3~49次)，不適宜進(jìn)行固定頻次濾波；諧波電流畸變率很高，設(shè)備的自然功率因數(shù)也很高；醫(yī)院內(nèi)電子設(shè)備、醫(yī)技設(shè)備很多，這些設(shè)備對(duì)諧波很敏感；醫(yī)院系統(tǒng)白晝工作負(fù)荷相差很大，白晝間諧波電流和電壓畸變變化很大，不適宜進(jìn)行固定容量濾波。3.1.醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波源負(fù)載特點(diǎn)“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例3.2.1有源濾波和無源濾波工作原理和組成部件比較LC無源濾波器傳統(tǒng)的L-C諧振技術(shù)：采用電容和電抗組成某次諧波低通回路，減弱諧波電流對(duì)其他設(shè)備的危害?，F(xiàn)代的數(shù)字信號(hào)采集、處理技術(shù)和先進(jìn)的IGBT轉(zhuǎn)換技術(shù)：主動(dòng)注入反相諧波電流。有源濾波器3.2.無源濾波與有源濾波技術(shù)比較3.諧波治理方案選擇

“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例57113.2.2有源濾波和無源濾波濾波范圍比較LC無源濾波器每一次諧波成分需要一個(gè)濾波回路，濾除次數(shù)非常有限。單機(jī)可濾除2-51次全頻譜諧波電流有源濾波器ReSineAPC3.諧波治理方案選擇

“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例電容器的運(yùn)行電流增大溫升增高、壓力增大與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振與系統(tǒng)產(chǎn)生串聯(lián)諧振易于放大系統(tǒng)諧波含量，擴(kuò)大諧波危害無諧振隱患3.2.3有源濾波和無源濾波諧振隱患比較LC無源濾波器有源濾波器3.諧波治理方案選擇

“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例可發(fā)生過載損壞系統(tǒng)諧波電流超過RESINE容量后，濾波器保持滿負(fù)荷輸出，但不會(huì)發(fā)生過載損壞。3.諧波治理方案選擇

3.2.4有源濾波和無源濾波過載能力比較LC無源濾波器有源濾波器“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例有較大級(jí)差；響應(yīng)速度慢，如采用晶閘管，投切速度最小僅達(dá)到40毫秒。無負(fù)載變化級(jí)差；快速跟隨變化,響應(yīng)時(shí)間最小可達(dá)1毫秒。3.諧波治理方案選擇

3.2.5有源濾波和無源濾波動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度比較LC無源濾波器有源濾波器“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例系統(tǒng)簡單、穩(wěn)定、負(fù)載變化不大的諧波源負(fù)載系統(tǒng)復(fù)雜、負(fù)載變化頻繁、負(fù)載種類多樣化的諧波源負(fù)載系統(tǒng)3.諧波治理方案選擇

3.2.6有源濾波和無源濾波適應(yīng)性比較LC無源濾波器有源濾波器“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例基本原理：從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流的頻譜和幅值，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流等幅、反相的補(bǔ)償電流，以抵消原系統(tǒng)中諧波源所產(chǎn)生的諧波，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。其核心部分是諧波電流發(fā)生器與數(shù)字控制系統(tǒng)，其工作靠數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)控制快速絕緣雙極晶體管(IGBT)來完成。IhIS3.諧波治理方案選擇

3.3有源濾波器工作原理（之一）第一步：測(cè)量諧波源側(cè)諧波電流IhwaveformReSine“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例IhIS3.諧波治理方案選擇

3.3有源濾波器工作原理（之二）第二步：向電網(wǎng)注入反相等幅諧波電流IewaveformReSineIe“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例IhIS3.諧波治理方案選擇

3.3有源濾波器工作原理（之三）第三步：諧波電流被抵消，電源只提供基波電流Iswaveform有源濾波器Ie“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例中國技術(shù)中心內(nèi)部劃分為技術(shù)策劃中心、產(chǎn)品培訓(xùn)中心、功能演示中心、售后服務(wù)中心等區(qū)域某某公司中國總代4.有源濾波器技術(shù)特點(diǎn)

4.1有源濾波器介紹“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度(全響應(yīng)時(shí)間)；直接影響濾波效果濾波頻譜寬度(全濾波次數(shù))：濾波能力電流波形控制信號(hào)的采集：濾波精度4.有源濾波器技術(shù)特點(diǎn)

4.2有源濾波器關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例主動(dòng)的諧波電流注入方式濾波頻譜寬(可以濾除2～51諧波)，設(shè)置靈活（2～51次內(nèi)可以任意設(shè)置只濾除某些次數(shù)的諧波）選型簡單,調(diào)試方便,具有軟件設(shè)定功能設(shè)備自帶保護(hù)功能，無過載等隱患自適應(yīng)數(shù)字控制響應(yīng)時(shí)間短（1ms）中性線電流可達(dá)相電流的3倍CT安裝方式可選:SOURCE/LOAD兩種規(guī)格齊全：電壓范圍覆蓋從200V~690V適應(yīng)三相三線與三相四線兩種系統(tǒng)要求4.3有源濾波器技術(shù)優(yōu)勢(shì)4.有源濾波器技術(shù)特點(diǎn)“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例專為適應(yīng)高可靠性，高利用率供電系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的模塊組合式有源濾波裝置：標(biāo)準(zhǔn)模塊化結(jié)構(gòu)，靈活的擴(kuò)容配置（同一柜內(nèi)，只需增加控制模塊和功率模塊即可擴(kuò)展至最大400A；支持多臺(tái)裝置并聯(lián)運(yùn)行，且不限于等容量擴(kuò)容）；高可靠性：屬于第二代全數(shù)字有源濾波器，冗余設(shè)計(jì)，一個(gè)模塊發(fā)生故障，只是容量降低，不會(huì)影響其它模塊的正常工作；通訊方便：標(biāo)配USB與RS232，可選RS485/422串口、工業(yè)以太網(wǎng)等多種通訊接口，易于維護(hù)；工作模式：具有全濾波、全無功補(bǔ)償、濾波+無功補(bǔ)償?shù)热N工作模式，可通過網(wǎng)絡(luò)通訊遠(yuǎn)程設(shè)定；功率因數(shù)調(diào)節(jié)能力：具備容性無功吸收和容性無功補(bǔ)償兩種功能；業(yè)界最高功率密度，標(biāo)準(zhǔn)19寸47U機(jī)柜，最佳優(yōu)化空間布置，占地面積?。淮竺娣eLCD顯示屏：便于觀察所有的參數(shù)及波形。4.4

有源濾波器獨(dú)特優(yōu)勢(shì)4.有源濾波器技術(shù)特點(diǎn)“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例4.5模塊化濾波器內(nèi)部裝配圖4.有源濾波器技術(shù)特點(diǎn)“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例4.6

有源濾波器的競爭優(yōu)勢(shì)除具備上述技術(shù)特點(diǎn)方面的優(yōu)勢(shì)外，還有如下優(yōu)勢(shì)專業(yè)優(yōu)勢(shì)：世界上最早設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造有源濾波器的專業(yè)公司之一，并且能提供電能質(zhì)量全面解決方案；設(shè)有專業(yè)的諧波治理方案策劃技術(shù)中心，組建了一支具有專業(yè)知識(shí)和技能、富有經(jīng)驗(yàn)的電能測(cè)試工程師隊(duì)伍，購置了多臺(tái)電能質(zhì)量測(cè)試儀器；服務(wù)優(yōu)勢(shì)：技術(shù)中心能夠提供售前、售中、售后的全天候服務(wù)，并在多個(gè)地區(qū)設(shè)立辦事機(jī)構(gòu)，能夠非常及時(shí)提供各項(xiàng)服務(wù)；產(chǎn)品優(yōu)勢(shì):能夠給用戶最優(yōu)惠的價(jià)格，常用規(guī)格備有庫存，供貨及時(shí)；品牌優(yōu)勢(shì)：多年的市場(chǎng)推廣達(dá)到了40％左右的市場(chǎng)占有率，與多個(gè)行業(yè)或部門聯(lián)合制定行業(yè)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。4.有源濾波器技術(shù)特點(diǎn)“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例5.有源濾波器安裝和調(diào)試簽訂合同時(shí)間：2008.11安裝時(shí)間：2009.04（某某）通電初調(diào)試時(shí)間：2009.09帶負(fù)荷調(diào)試時(shí)間：2009.10.21-10.22驗(yàn)收通過時(shí)間：2009.11.28-11.30（連續(xù)工作48小時(shí)）“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例6.諧波治理效果評(píng)估有源濾波器投運(yùn)前后

電流、電壓、功率對(duì)比內(nèi)容

(以門診醫(yī)技變電所低壓母線側(cè)為例)（1）電能質(zhì)量及能效數(shù)據(jù)前后對(duì)比（2）電流波形圖片前后對(duì)比（3）電流、功率、功率因數(shù)測(cè)量結(jié)果圖片前后對(duì)比（4）諧波電流畸變率測(cè)量結(jié)果圖片前后對(duì)比（5）諧波電壓畸變率測(cè)量結(jié)果圖片前后對(duì)比（6）諧波電流頻譜測(cè)量結(jié)果圖片前后對(duì)比“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例6.1.1有源濾波器投運(yùn)前后電能質(zhì)量對(duì)比表6.諧波治理效果評(píng)估測(cè)試時(shí)間THDIa（%）THDIb（%）THDIc（%）THDUa（%）THDUb（%）THDUc（%）電源側(cè)有功功率（kW）濾波器投運(yùn)前54.4553.3648.887.717.998.11484濾波器投運(yùn)后4.444.113.291.621.851.62499諧波抑制比（HAR）12.2612.9814.86諧波治理前，THDU＞5%嚴(yán)重超標(biāo)負(fù)載相同“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例6.1.2有源濾波器投運(yùn)前后能效數(shù)據(jù)對(duì)比表6.諧波治理效果評(píng)估對(duì)比參數(shù)濾波器投入前相電流(A)濾波器投入后相電流(A)效能評(píng)估（電流降低）%濾波器投入前功率因數(shù)濾波器投入后功率因數(shù)功率因數(shù)提高(%)A相783.4712.89.010.86100.992115.23B相834.0754.39.560.86840.989513.95C相832.0753.09.500.86290.982513.86平均816.5741.49.200.86500.988014.22提高功率因數(shù)能提升變壓器帶負(fù)載能力降低電流能減少傳輸線路電能損耗“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例電網(wǎng)標(biāo)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4.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.8公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值6.1.3諧波評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

諧波電流標(biāo)準(zhǔn)分絕對(duì)值比較和畸變率比較，詳細(xì)計(jì)算較復(fù)雜（略）

GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》6.諧波治理效果評(píng)估0.385.0“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例6.諧波治理效果評(píng)估6.1.4諧波治理效能評(píng)估：能效評(píng)估：利用濾波器投入前后電源側(cè)電流有效值（含諧波電流）變化率指標(biāo)衡量節(jié)能效果。（在相同負(fù)荷條件下對(duì)比）投運(yùn)前電源側(cè)平均電流:Is=816.5（A）投運(yùn)后電源側(cè)平均電流：IL=741.4（A）=(816.5–741.4)/816.5=9.2%“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例6.2有源濾波器投運(yùn)前后電流/電壓波形對(duì)比6.諧波治理效果評(píng)估濾波器投運(yùn)前濾波器投運(yùn)后“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例6.3有源濾波器投運(yùn)前后電流/功率和功率因數(shù)對(duì)比6.諧波治理效果評(píng)估濾波器投運(yùn)前濾波器投運(yùn)后“醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例6.4有源濾波器投運(yùn)前后諧波電流畸變率對(duì)比6