近幾年來，在現(xiàn)代化醫(yī)院的發(fā)展過程中，由于電力諧波、電壓波動和電磁干擾等原因，醫(yī)院建筑供電設(shè)備中的非線性負(fù)荷(計算機(jī)、空調(diào)、變頻、 UPS、電子器件等)所占比例急劇增加

???近幾年來，在現(xiàn)代化醫(yī)院的發(fā)展過程中，由于電力諧波、電壓波動和電磁干擾等原因，醫(yī)院建筑供電設(shè)備中的非線性負(fù)荷(計算機(jī)、空調(diào)、變頻、?UPS、電子器件等)所占比例急劇增加，造成電磁環(huán)境和電能質(zhì)量的急劇惡化，給醫(yī)院電氣安全和醫(yī)療檢測設(shè)備的正常工作帶來了嚴(yán)重的危害，已成為造成醫(yī)院手術(shù)環(huán)境危害的重要因素，其中電力諧波隊醫(yī)療設(shè)備的干擾尤其嚴(yán)重，極易影響設(shè)備的穩(wěn)定可靠運行，因此對諧波的處理十分必要。

  諧波是指一個頻率為基波頻率（即發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的主要頻率）整數(shù)倍的周期性波形分量。醫(yī)院供電系統(tǒng)諧波主要產(chǎn)生于以下五類設(shè)備（表1）：

1. 大型醫(yī)用診療設(shè)備：在醫(yī)院中，大型醫(yī)用診療設(shè)備一般為開關(guān)電源供電，開關(guān)電源設(shè)備會產(chǎn)生 3、5、7、9 次等諧波。

2. 空調(diào)設(shè)備：醫(yī)院空調(diào)機(jī)房中使用的是變頻風(fēng)機(jī)和空調(diào)。變頻器是大型諧波源，會產(chǎn)生大量 5、7、11、13 次等諧波。

3. 照明設(shè)備：在醫(yī)院中，辦公室、診室、會議室、走廊等各個功能性區(qū)域都會采用節(jié)能熒光燈，因此會產(chǎn)生大量的諧波電流，其中 3 次諧波最多。

4. 弱電機(jī)柜和 UPS 電源：現(xiàn)在隨著醫(yī)療智能化的發(fā)展，醫(yī)院中都建有弱電機(jī)房，其中大型弱電機(jī)柜和保證機(jī)柜正常運行的UPS 電源均為諧波源，會產(chǎn)生 3、5、7、9、11 次等諧波。

5. 計算機(jī)以及其他醫(yī)用設(shè)備：計算機(jī)在診室、辦公室的大量使用會產(chǎn)生 3、5、7 次等諧波。

治理前主要諧波分析 

   下圖 1 為電壓及電流波形，由圖可知，諧波電流波形畸變嚴(yán)重，已經(jīng)很難看到正弦波的波形；圖2 為電能質(zhì)量數(shù)據(jù)表，UTHD% 代表諧波電壓畸變率為 3.7% ；ITHD 代表諧波電流畸變率（含量為27.6%，即諧波含量占基波電流的三分之一左右），圖中 PF 所示功率因數(shù)為 0.95。

左圖為電壓電流波形圖                   右圖為電能質(zhì)量數(shù)據(jù)表

???對醫(yī)院門診樓某照明動力變壓器諧波含量進(jìn)行實時測量，見圖 3，可知治理前主要諧波為 5、7 次諧波，并伴有少量高次諧波。

上圖為照明動力變壓器諧波含量實測

??對醫(yī)院綜合樓某空調(diào)變壓器諧波含量進(jìn)行實時測量，見圖 4、圖 5，可知治理前主要諧波為 3、5、7 次諧波并伴有少量高次諧波。

醫(yī)院供電系統(tǒng)諧波治理方案選擇及實施

1.諧波治理方案選擇

由于醫(yī)院既有大量的單相用電，其諧波含量小，但數(shù)量龐大，也有精密儀器、大量的放射設(shè)備和變頻器產(chǎn)生大量諧波，所以采用集中治理和就地治理相結(jié)合的治理措施。

???由于醫(yī)院普通診療設(shè)備產(chǎn)生 3、5、7 次諧波，變頻空調(diào)設(shè)備除了產(chǎn)生 3、5、7 次諧波還伴有 9、11 次等高次諧波，大型醫(yī)療設(shè)備會瞬時產(chǎn)生大量高次諧波，所以針對不同變壓器所帶負(fù)荷的不同應(yīng)選擇不同治理方案。照明和動力變壓器產(chǎn)生的諧波可以選擇無源濾波器進(jìn)行治理，空調(diào)變壓器產(chǎn)生的諧波可以選擇APF有源濾波器進(jìn)行治理，而大型醫(yī)療設(shè)備可以選擇并聯(lián)諧波保護(hù)器進(jìn)行治理。

2.諧波治理效果分析

????由圖 1、圖 2和下圖?對比分析可見，有源、無源濾波器投入使用后， THD U 即諧波電壓總畸變率由 3.5% 下降了 0.1% 到 3.4%， THD i 即電流總畸變率由 27.6％下降了 23.4% 到 4.2％。諧波電流由不規(guī)則的波形改善至接近正弦波形態(tài)；4.2% 的電流總畸變率符合國標(biāo)《電能質(zhì)量一公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 14549）中提出的THD I 小于5.0%的指標(biāo)要求，也達(dá)到了IEEE 519/1992國際標(biāo)準(zhǔn)的要求。通過檢測，功率因數(shù)由 0.956 提高至 0.992，提高了設(shè)備的使用效率。

???通過對不同變壓器和大型醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生諧波的特點的逐一分析，根據(jù)諧波頻次的不同選擇有效的治理方案，并從中選擇最佳方案進(jìn)行治理。通過對治理前后的圖形及數(shù)據(jù)進(jìn)行比較可知方案實施后諧波抑制率達(dá)到 80% 以上。由此可見，諧波抑制取得顯著效果，達(dá)到預(yù)期要求

節(jié)選自本刊2019年10期作者：康愷/山東省建筑設(shè)計研究院有限公司