В настоящее время, при бурном развитии науки и техники и постоянном повышении уровня медицины, это также сопровождается внедрением различного крупномасштабного современного медицинского оборудования, которое производит в этих медицинских учреждениях большое количество гармоник, что приносит серьезный вред. электробезопасности и нормальной работе медицинского оборудования.Активное фильтрующее устройство стало ключевым устройством для решения этой проблемы.
1.1 Медицинское оборудование
В медицинском оборудовании имеется большое количество силовых электронных компонентов, и эти устройства во время работы создают большое количество гармоник, вызывая загрязнение окружающей среды.Наиболее распространенным оборудованием являются МРТ (прибор ядерного магнитного резонанса), компьютерная томография, рентгеновский аппарат, DSA (кардиоваскулярный контрастный аппарат) и так далее.Среди них радиочастотный импульс и переменное магнитное поле генерируются во время операции МРТ для создания ядерного магнитного резонанса, и как радиочастотный импульс, так и переменное магнитное поле вызывают гармоническое загрязнение.Выпрямительный мост высоковольтного выпрямителя в рентгеновском аппарате во время работы будет создавать большие гармоники, а рентгеновский аппарат представляет собой переходную нагрузку, напряжение может достигать десятков тысяч вольт, а исходная сторона Трансформатор увеличит мгновенную нагрузку с 60 до 70 кВт, что также увеличит гармоническую волну сети.
1.2 Электрооборудование
Вентиляционное оборудование в больницах, такое как кондиционеры, вентиляторы и т. д., а также осветительное оборудование, такое как люминесцентные лампы, создают большое количество гармоник.В целях экономии энергии в большинстве больниц используются вентиляторы с преобразованием частоты и кондиционеры.Преобразователь частоты является очень важным источником гармоник, его общий коэффициент гармонических искажений тока THD-i достигает более 33%, будет производить большое количество 5, 7 гармонических токов, загрязняющих электросеть.В осветительном оборудовании внутри больницы используется большое количество люминесцентных ламп, которые также производят большое количество гармонических токов.Когда несколько люминесцентных ламп подключены к трехфазной четырехпроводной нагрузке, по средней линии будет течь большой ток третьей гармоники.
1.3 Оборудование связи
В настоящее время в больницах действуют компьютерные сети управления, а это значит, что количество компьютеров, систем видеонаблюдения и аудиоаппаратуры очень велико, а это типичные источники гармоник.Кроме того, сервер, хранящий данные в системе управления компьютерной сетью, должен быть оснащен резервным питанием, например, ИБП.ИБП сначала выпрямляет сетевое напряжение в постоянный ток, часть которого сохраняется в аккумуляторе, а другая часть преобразуется в регулируемую мощность переменного тока через инвертор для подачи питания на нагрузку.Когда на клемму сети подается питание, батарея подает питание на инвертор, чтобы он мог продолжать работу и обеспечивать нормальную работу нагрузки.И мы знаем, что выпрямитель и инвертор будут использовать технологию IGBT и PWM, поэтому ИБП при работе будет производить много тока 3, 5, 7 гармоник.
2. Вред гармоник медицинскому оборудованию
Из приведенного выше описания мы можем обнаружить, что в распределительной системе больницы имеется множество источников гармоник, которые будут производить большое количество гармоник (чаще всего 3, 5, 7 гармоник) и серьезно загрязнять электросеть, вызывая проблемы с качеством электроэнергии, такие как избыток гармоник и перегрузка по нейтральным гармоникам.Эти проблемы могут повлиять на использование медицинского оборудования.
2.1 Вред гармоник оборудованию для получения изображений
Из-за воздействия гармоник у медицинского персонала часто случаются сбои в работе оборудования.Эти неисправности могут привести к ошибкам данных, размытым изображениям, потере информации и другим проблемам или повреждению компонентов печатной платы, в результате чего медицинское оборудование не может продолжать нормально работать.В частности, когда на какое-либо оборудование для обработки изображений воздействуют гармоники, внутренние электронные компоненты могут регистрировать колебания и изменять выходной сигнал, что приводит к перекрывающейся деформации или неоднозначности изображения формы сигнала, что может легко привести к ошибочному диагнозу.
2.2 Вред гармоник для инструментов лечения и ухода
В лечении используется множество электронных инструментов, причем хирургический инструмент больше всего повреждается гармониками.Хирургическое лечение подразумевает лечение лазером, высокочастотными электромагнитными волнами, излучением, микроволновым излучением, ультразвуком и т. д. отдельно или в сочетании с традиционной хирургией.Сопутствующее оборудование подвержено гармоническим помехам, выходной сигнал будет содержать помехи или непосредственно усиливать гармонический сигнал, вызывая сильную электрическую стимуляцию пациентов, а при обработке некоторых важных частей существуют серьезные риски для безопасности.Медсестринские инструменты, такие как аппараты искусственной вентиляции легких, кардиостимуляторы, мониторы ЭКГ и т. д., тесно связаны с жизнью опекунов, а сигнал некоторых инструментов очень слабый, что может привести к неправильному сбору информации или даже к отказу в работе при воздействии гармонического воздействия. вмешательство, причиняющее тяжелые потери пациентам и больницам.
3. Меры контроля гармоник
В зависимости от причин появления гармоник меры по лечению можно условно разделить на следующие три вида: уменьшение импеданса системы, ограничение источника гармоник и установка фильтрующего устройства.
3.1 Уменьшите сопротивление системы
Для достижения цели снижения импеданса системы необходимо уменьшить электрическое расстояние между нелинейным электрооборудованием и источником питания, иными словами, повысить уровень питающего напряжения.Например, основным оборудованием сталелитейного завода является электродуговая печь, которая первоначально использовала источник питания 35 кВ, и соответственно была установлена специальная линия электропитания 35 кВ с помощью двух подстанций 110 кВ, а гармоническая составляющая была выше на шине 35 кВ.После того, как на подстанции 220 кВ на расстоянии всего 4 км были установлены 5 специальных линий электропитания по 35 кВ, гармоники в шине значительно улучшились, в дополнение к тому, что на станции также использовался синхронный генератор большей мощности, так что электрическое расстояние этих нелинейных нагрузки значительно снижены, так что на электростанции генерируется снижение гармоник.Этот метод требует самых больших инвестиций, его необходимо согласовывать с планированием развития энергосистемы, он подходит для крупномасштабных промышленных проектов, а больницы требуют бесперебойного непрерывного электроснабжения, обычно питаемого от двух или более подстанций, поэтому этот метод не является приоритет.
3.2 Ограничение источников гармоник
В этом методе необходимо изменить конфигурацию источников гармоник, ограничить рабочий режим генерации гармоник в больших количествах и сконцентрироваться на использовании устройств с гармонической комплементарностью для подавления друг друга.Частота характеристических гармоник увеличивается за счет увеличения числа фаз преобразователя, а эффективное значение тока гармоник значительно снижается.Этот метод требует перестановки схемы оборудования и координации использования инструментов, что имеет высокие ограничения.Больница может немного подстроиться в соответствии со своей ситуацией, что может в определенной степени уменьшить количество гармоник.
3.3 Установка фильтрующего устройства
В настоящее время существует два широко используемых устройства фильтра переменного тока: пассивное фильтрующее устройство иактивное фильтрующее устройство (АПФ).Устройство пассивного фильтра, также известное как устройство LC-фильтра, использует принцип LC-резонанса для искусственного создания последовательной резонансной ветви, чтобы обеспечить канал с очень низким импедансом для определенного количества отфильтрованных гармоник, чтобы они не вводились. в электросеть.Пассивное фильтрующее устройство имеет простую структуру и очевидный эффект поглощения гармоник, но оно ограничено гармониками собственной частоты, а компенсационные характеристики оказывают большое влияние на импеданс сетки (на определенной частоте сопротивление сетки и LC фильтрующее устройство может иметь параллельный или последовательный резонанс).Устройство активного фильтра (APF) — это новый тип силового электронного устройства, которое используется для динамического подавления гармоник и компенсации реактивной мощности.Он может собирать и анализировать текущий сигнал нагрузки в режиме реального времени, разделять каждую гармоническую и реактивную мощность и управлять выходным сигналом преобразователя с помощью гармонического и реактивного тока равной амплитуды и обратного компенсационного тока через контроллер для компенсации гармонического тока в нагрузке. для достижения цели гармонического управления.Активный фильтрУстройство обладает преимуществами отслеживания в реальном времени, быстрого реагирования и комплексной компенсации (реактивная мощность и 2–31 гармоника могут компенсироваться одновременно).
4. Особенности применения активного фильтрующего устройства APF в медицинских учреждениях.
С постоянным улучшением уровня жизни людей и ускорением старения населения спрос на медицинские услуги неуклонно растет, и отрасль медицинских услуг вот-вот вступит в период быстрого роста, а наиболее значимый и важный представитель медицинской отрасли это больница.Ввиду особой социальной ценности и важности больницы решение проблемы качества электроэнергии является актуальным.
4.1 Выбор НПФ
Преимущества гармонического контроля, прежде всего, заключаются в обеспечении личной безопасности пациентов и медицинского персонала, то есть в уменьшении или устранении неблагоприятного воздействия гармонического контроля на распределительную систему, обеспечении нормальной работы трансформаторов и медицинских инструментов. ;Во-вторых, это непосредственно отражает экономическую выгоду, то есть обеспечить нормальную работу системы компенсации емкости низкого напряжения, сыграть свою должную роль, снизить содержание гармоник в электросети, улучшить коэффициент мощности, снизить потери реактивной мощности. и продлить срок службы оборудования.
Вред гармоник для медицинской промышленности очень велик: большое количество гармоник влияет на производительность и использование точных инструментов, а в серьезных случаях может поставить под угрозу личную безопасность;Это также приведет к увеличению потерь мощности в линии и нагреву проводника, снижению эффективности и срока службы оборудования, поэтому важность контроля гармоник очевидна.Благодаря установкеактивный фильтрустройства, цель гармонического контроля может быть хорошо достигнута, чтобы обеспечить безопасность людей и оборудования.В краткосрочной перспективе контроль гармоник потребует определенных капиталовложений на ранней стадии;Однако с точки зрения долгосрочного развития НПФактивное фильтрующее устройствоего удобно поддерживать в более поздний период и можно использовать в режиме реального времени, а также очевидны экономические выгоды, которые он приносит для контроля гармоник, и социальные выгоды от очистки энергосистемы.
Время публикации: 30 июня 2023 г.