В днешно време, с бързото развитие на науката и технологиите и непрекъснатото подобряване на медицинското ниво, то е придружено и от въвеждането на различно мащабно усъвършенствано медицинско оборудване, което произвежда голям брой хармоници в тези медицински заведения, което носи сериозна вреда за електрическата безопасност и нормалната работа на медицинското оборудване.Активното филтърно устройство се превърна в ключовото устройство за решаване на този проблем.
1.1 Медицинско оборудване
В медицинското оборудване има голям брой силови електронни компоненти и тези устройства ще произвеждат голям брой хармоници по време на работа, причинявайки замърсяване.По-разпространеното оборудване е ЯМР (уред за ядрено-магнитен резонанс), компютърна томография, рентгенов апарат, DSA (сърдечно-съдов контрастен апарат) и т.н.Сред тях RF импулс и променливо магнитно поле се генерират по време на работа с ЯМР за генериране на ядрено-магнитен резонанс, като RF импулсът и променливото магнитно поле ще доведат до хармонично замърсяване.Токоизправителният мост на токоизправителя за високо напрежение в рентгеновата машина ще произведе големи хармоници, когато работи, а рентгеновата машина е преходно натоварване, напрежението може да достигне десетки хиляди волта и оригиналната страна на трансформаторът ще увеличи моментното натоварване от 60 до 70kw, което също ще увеличи хармоничната вълна на мрежата.
1.2 Електрическо оборудване
Вентилационно оборудване в болници, като климатици, вентилатори и т.н., и осветително оборудване, като флуоресцентни лампи, ще произвеждат голям брой хармоници.За да пестят енергия, повечето болници използват вентилатори и климатици с честотно преобразуване.Честотният преобразувател е много важен източник на хармоници, неговата обща степен на хармонично изкривяване на тока THD-i достига повече от 33%, ще произведе голям брой 5, 7 хармонични текущи замърсявания в електрическата мрежа.В осветителното оборудване в болницата има голям брой луминесцентни лампи, които също ще произвеждат голям брой хармонични токове.Когато няколко флуоресцентни лампи са свързани към трифазен четирижилен товар, средната линия ще тече голям трети хармоничен ток.
1.3 Комуникационно оборудване
В момента болниците се управляват от компютърна мрежа, което означава, че броят на компютрите, видеонаблюдението и аудио оборудването е много и това са типични източници на хармоници.Освен това сървърът, който съхранява данни в системата за управление на компютърната мрежа, трябва да бъде оборудван с резервно захранване, като UPS.UPS първо изправя мрежовото захранване в постоянен ток, част от който се съхранява в батерията, а другата част се преобразува в регулирано променливотоково захранване през инвертора, за да захранва товара.Когато мрежовият терминал е захранен, батерията захранва инвертора, за да продължи да работи и да осигури нормална работа на товара.И ние знаем, че токоизправителят и инверторът ще използват IGBT и PWM технология, така че UPS ще произвежда много 3, 5, 7 хармоничен ток при работа.
2. Вреда на хармониците върху медицинското оборудване
От горното описание можем да открием, че има много източници на хармоници в разпределителната система на болницата, които ще произведат голям брой хармоници (с най-много 3, 5, 7 хармоници) и сериозно замърсяват електрическата мрежа, причинявайки проблеми с качеството на захранването като излишък на хармоници и неутрално хармонично претоварване.Тези проблеми могат да повлияят на използването на медицинско оборудване.
2.1 Вреда на хармониците върху оборудването за получаване на изображения
Поради въздействието на хармониците медицинският персонал често изпитва повреди в оборудването.Тези неизправности могат да причинят грешки в данните, замъглени изображения, загуба на информация и други проблеми или да повредят компонентите на платката, в резултат на което медицинското оборудване не може да продължи да работи нормално.По-специално, когато някое оборудване за изображения е засегнато от хармоници, вътрешните електронни компоненти могат да записват колебания и да променят изхода, което ще доведе до припокриваща се деформация или неяснота на изображението на формата на вълната, което е лесно да причини погрешна диагноза.
2.2 Вреда на хармониците върху инструментите за лечение и кърмене
Има много електронни инструменти, използвани при лечението, а хирургическият инструмент е най-увреден от хармоници.Хирургичното лечение се отнася до лечението с лазер, високочестотни електромагнитни вълни, радиация, микровълни, ултразвук и др. самостоятелно или във връзка с традиционната хирургия.Свързаното оборудване е подложено на хармонични смущения, изходният сигнал ще съдържа смущения или директно ще усилва хармоничния сигнал, причинявайки силна електрическа стимулация на пациентите, и има големи рискове за безопасността при третиране на някои важни части.Инструментите за кърмене, като вентилатори, пейсмейкъри, ЕКГ монитори и др., са тясно свързани с живота на настойниците и сигналът на някои инструменти е много слаб, което може да доведе до неправилно събиране на информация или дори неработоспособност, когато са подложени на хармонични смущения, причиняващи големи загуби на пациенти и болници.
3. Мерки за хармоничен контрол
Според причините за хармониците мерките за лечение могат грубо да се разделят на следните три вида: намаляване на импеданса на системата, ограничаване на източника на хармоници и инсталиране на филтърно устройство.
3.1 Намалете импеданса на системата
За да се постигне целта за намаляване на импеданса на системата, е необходимо да се намали електрическото разстояние между нелинейното електрическо оборудване и захранването, с други думи, да се подобри нивото на захранващото напрежение.Например, основното оборудване на стоманодобивната фабрика е електродъгова пещ, която първоначално е използвала 35KV захранване и съответно е настроена 35KV специална линия захранване от две 110KV подстанции, а хармоничният компонент е по-висок на 35KV шина.След използване на разстояние от само 4 километра 220KV подстанция създаде 5 35KV специално линейно захранване, хармониците в автобуса значително се подобриха, в допълнение към централата се използва и синхронен генератор с по-голям капацитет, така че електрическото разстояние на тези нелинейни натоварванията са значително намалени, така че централата генерира хармонично намаляване.Този метод има най-голямата инвестиция, трябва да бъде координиран с планирането на развитието на електрическата мрежа и е подходящ за мащабни промишлени проекти, а болниците изискват непрекъснато непрекъснато захранване, обикновено захранвано от две или повече подстанции, така че този метод не е приоритет.
3.2 Ограничаващи хармонични източници
Този метод трябва да промени конфигурацията на хармоничните източници, да ограничи работния режим на генериране на хармоници в големи количества и да се концентрира върху използването на устройства с хармонично допълване, за да се отменят взаимно.Честотата на характерните хармоници се увеличава чрез увеличаване на броя на фазите на преобразувателя и ефективната стойност на хармоничния ток е значително намалена.Този метод трябва да пренареди веригата на оборудването и да координира използването на инструменти, което има големи ограничения.Болницата може леко да се коригира според собствената си ситуация, което може да намали количеството на хармониците до известна степен.
3.3 Инсталиране на филтърното устройство
Понастоящем има две често използвани AC филтърни устройства: пасивно филтърно устройство иактивно филтърно устройство (APF).Пасивното филтърно устройство, известно още като LC филтърно устройство, използва принципа на LC резонанса, за да създаде изкуствено сериен резонансен клон, за да осигури канал с много нисък импеданс за специфичния брой хармоници, които трябва да бъдат филтрирани, така че да не се инжектира в електрическата мрежа.Пасивното филтърно устройство има проста структура и очевиден ефект на хармонично поглъщане, но е ограничено до хармониците на естествената честота, а компенсационните характеристики имат голямо влияние върху импеданса на мрежата (при определена честота, импедансът на мрежата и LC филтърното устройство може да има паралелен резонанс или сериен резонанс).Активно филтърно устройство (APF) е нов тип силови електронни устройства, които се използват за динамично потискане на хармониците и компенсиране на реактивната мощност.Той може да събира и анализира текущия сигнал на товара в реално време, да отделя всяка хармонична и реактивна мощност и да контролира изхода на преобразувателя с хармоничен и реактивен ток с еднаква амплитуда и обратен компенсационен ток през контролера, за да компенсира хармоничния ток в товара, така че да се постигне целта на хармоничното управление.Активен филтърустройството има предимствата на проследяване в реално време, бърза реакция, цялостна компенсация (реактивната мощност и 2~31 хармоника могат да бъдат компенсирани едновременно).
4 Специфично приложение на активно филтърно устройство APF в лечебни заведения
С непрекъснатото подобряване на жизнения стандарт на хората и ускоряването на застаряването на населението, търсенето на медицински услуги непрекъснато нараства и индустрията на медицинските услуги е на път да навлезе в период на бърз растеж, а най-значимият и важен представител на медицинската индустрия е болницата.Поради особената социална стойност и значение на болницата, решаването на проблема с качеството на електроенергията е неотложно.
4.1 Избор на APF
Предимствата на хармоничния контрол, на първо място, са да се гарантира личната безопасност на пациентите и медицинския персонал, тоест да се намали или премахне неблагоприятното въздействие на хармоничния контрол върху разпределителната система, да се осигури нормалната работа на трансформаторите и медицинските инструменти ;Второ, той пряко отразява икономическите ползи, тоест да осигури нормалната работа на системата за компенсиране на капацитета с ниско напрежение, да играе дължимата си роля, да намали хармоничното съдържание в електрическата мрежа и да подобри фактора на мощността, да намали загубата на реактивна мощност , и удължете експлоатационния живот на оборудването.
Вредата от хармониците за медицинската индустрия е много голяма, голям брой хармоници ще повлияят на работата и използването на прецизни инструменти и могат да застрашат личната безопасност в сериозни случаи;Това също ще увеличи загубата на мощност на линията и топлината на проводника, ще намали ефективността и живота на оборудването, така че важността на хармоничния контрол е очевидна.Чрез инсталирането наактивен филтърустройство, целта на хармоничното управление може да бъде добре постигната, така че да се гарантира безопасността на хората и оборудването.В краткосрочен план контролът на хармониците се нуждае от определено количество капиталови инвестиции в ранния етап;Въпреки това, от гледна точка на дългосрочно развитие, APFактивно филтърно устройствое удобен за поддръжка в по-късен период и може да се използва в реално време, а икономическите ползи, донесени от него за контролиране на хармониците и социалните ползи от пречистването на електрическата мрежа, също са очевидни.
Време на публикуване: 30 юни 2023 г