У наш час, із швидким розвитком науки і техніки та безперервним удосконаленням рівня медицини, це також супроводжується впровадженням різноманітного великомасштабного передового медичного обладнання, яке виробляє велику кількість гармонік у цих медичних установах, що завдає серйозної шкоди до електробезпеки та нормальної роботи медичного обладнання.Активний фільтр став ключовим пристроєм для вирішення цієї проблеми.
1.1 Медичне обладнання
У медичному обладнанні є велика кількість силових електронних компонентів, і ці пристрої вироблятимуть велику кількість гармонік під час роботи, спричиняючи забруднення.Найбільш поширеним обладнанням є МРТ (прилад ядерного магнітного резонансу), КТ, рентгенівський апарат, DSA (кардіоваскулярний контрастний апарат) тощо.Серед них радіочастотний імпульс і змінне магнітне поле генеруються під час роботи МРТ для генерації ядерного магнітного резонансу, і радіочастотний імпульс і змінне магнітне поле призведуть до гармонічного забруднення.Випрямний міст високовольтного випрямляча в рентгенівському апараті вироблятиме великі гармоніки, коли він працює, а рентгенівський апарат є перехідним навантаженням, напруга може досягати десятків тисяч вольт, а вихідна сторона трансформатор збільшить миттєве навантаження від 60 до 70 кВт, що також збільшить гармонічну хвилю мережі.
1.2 Електрообладнання
Вентиляційне обладнання в лікарнях, таке як кондиціонери, вентилятори тощо, і освітлювальне обладнання, таке як люмінесцентні лампи, вироблятиме велику кількість гармонік.З метою економії енергії більшість лікарень використовують вентилятори з частотним перетворенням і кондиціонери.Перетворювач частоти є дуже важливим джерелом гармонік, його загальний рівень гармонійних спотворень струму THD-i досягає більше 33%, вироблятиме велику кількість 5, 7 гармонік поточного забруднення електромережі.В освітлювальному обладнанні всередині лікарні є велика кількість люмінесцентних ламп, які також вироблятимуть велику кількість гармонійних струмів.Коли кілька люмінесцентних ламп підключено до трифазного чотирипровідного навантаження, по середній лінії буде протікати великий струм третьої гармоніки.
1.3 Комунікаційне обладнання
В даний час лікарні управляються комп'ютерною мережею, а це означає, що кількість комп'ютерів, відеоспостереження та аудіообладнання велика, і це типові джерела гармоній.Крім того, сервер, який зберігає дані в системі управління комп'ютерною мережею, повинен бути оснащений резервним джерелом живлення, таким як ДБЖ.ДБЖ спочатку випрямляє напругу від мережі в постійний струм, частина якого зберігається в акумуляторі, а інша частина перетворюється в регульовану напругу змінного струму через інвертор для живлення навантаження.При подачі живлення на мережеву клему батарея подає живлення на інвертор для продовження роботи та забезпечення нормальної роботи навантаження.І ми знаємо, що випрямляч і інвертор використовуватимуть технологію IGBT і ШІМ, тому ДБЖ вироблятиме багато гармонік 3, 5, 7 під час роботи.
2. Шкода гармонік для медичного обладнання
З наведеного вище опису ми можемо виявити, що в розподільчій системі лікарні є багато джерел гармонік, які вироблятимуть велику кількість гармонік (найбільше 3, 5, 7 гармонік) і серйозно забруднюватимуть електромережу, викликаючи проблеми з якістю електроенергії, такі як надлишок гармонік і перевантаження нейтральних гармонік.Ці проблеми можуть вплинути на використання медичного обладнання.
2.1 Шкода гармонік для обладнання для отримання зображення
Через вплив гармонік у медичного персоналу часто трапляються збої обладнання.Ці несправності можуть спричинити помилки даних, розмитість зображень, втрату інформації та інші проблеми або пошкодити компоненти друкованої плати, що призведе до того, що медичне обладнання не зможе продовжувати нормально працювати.Зокрема, коли на деяке обладнання для обробки зображень впливають гармоніки, внутрішні електронні компоненти можуть реєструвати флуктуації та змінювати вихідний сигнал, що призведе до деформації, що накладається, або неоднозначності зображення форми сигналу, що легко спричинить неправильну діагностику.
2.2 Шкода гармонік для лікувальних і медсестринських інструментів
У лікуванні використовується багато електронних інструментів, і найбільше гармоніки псують хірургічні інструменти.Хірургічне лікування відноситься до лікування лазером, високочастотними електромагнітними хвилями, випромінюванням, мікрохвилями, ультразвуком тощо окремо або в поєднанні з традиційною хірургією.Пов’язане обладнання зазнає впливу гармонійних перешкод, вихідний сигнал міститиме перешкоди або безпосередньо посилюватиме гармонійний сигнал, спричиняючи сильну електричну стимуляцію пацієнтів, і існують серйозні ризики для безпеки під час лікування деяких важливих частин.Інструменти медсестринства, такі як апарати штучної вентиляції легенів, кардіостимулятори, монітори ЕКГ тощо, тісно пов’язані з життям опікунів, і сигнал деяких інструментів є дуже слабким, що може призвести до неправильного збору інформації або навіть до непрацездатності під час дії гармонік. втручання, що завдає великих збитків пацієнтам і лікарням.
3. Гармонічні заходи контролю
Залежно від причин виникнення гармонік, заходи щодо лікування можна умовно розділити на три види: зменшення опору системи, обмеження джерела гармонік і встановлення фільтруючого пристрою.
3.1 Зменшіть опір системи
Щоб досягти мети зменшення імпедансу системи, необхідно зменшити електричну відстань між нелінійним електрообладнанням і джерелом живлення, іншими словами, підвищити рівень напруги живлення.Наприклад, основним обладнанням металургійного заводу є електродугова піч, яка спочатку використовувала джерело живлення 35 кВ, і відповідно була встановлена спеціальна лінія електропостачання 35 кВ за допомогою двох підстанцій 110 кВ, а гармонічна складова була вищою на шині 35 кВ.Після використання відстані всього 4 кілометри підстанції 220 кВ встановлено 5 спеціальних ліній електроживлення 35 кВ, гармоніки на автобусі значно покращилися, на додаток до заводу також використовувався синхронний генератор більшої потужності, так що електрична відстань цих нелінійних навантаження значно зменшені, так що завод генерує гармонічне зниження.Цей метод має найбільші інвестиції, його потрібно узгоджувати з плануванням розвитку електромережі та підходить для великих промислових проектів, а лікарням потрібне безперебійне безперервне електропостачання, яке зазвичай живиться від двох або більше підстанцій, тому цей метод не є пріоритет.
3.2 Граничні джерела гармонік
Цей метод потребує зміни конфігурації джерел гармоній, обмеження робочого режиму генерування гармонік у великих кількостях і зосередження на використанні пристроїв із гармонічною комплементарністю для нейтралізації один одного.Частота характеристичних гармонік збільшується за рахунок збільшення числа фаз перетворювача, а ефективне значення гармонічного струму значно зменшується.Цей метод потребує перебудови схеми обладнання та координації використання приладів, що має великі обмеження.Лікарня може трохи налаштувати відповідно до власної ситуації, що може певною мірою зменшити кількість гармонік.
3.3 Встановлення фільтруючого пристрою
В даний час існує два широко використовуваних фільтри змінного струму: пасивний фільтр і пристрійактивний фільтруючий пристрій (APF).Пристрій пасивного фільтра, також відомий як пристрій LC-фільтра, використовує принцип LC-резонансу для штучного створення послідовної резонансної гілки для забезпечення каналу з дуже низьким імпедансом для певної кількості гармонік, які потрібно відфільтрувати, щоб вони не вводилися в електромережу.Пристрій пасивного фільтра має просту структуру та очевидний ефект поглинання гармонік, але він обмежений гармоніками власної частоти, а характеристики компенсації мають великий вплив на опір мережі (на певній частоті опір мережі та LC пристрій фільтра може мати паралельний резонанс або послідовний резонанс).Активний фільтруючий пристрій (АПФ) — новий тип силового електронного пристрою, який використовується для динамічного придушення гармонік і компенсації реактивної потужності.Він може збирати та аналізувати поточний сигнал навантаження в режимі реального часу, розділяти кожну гармоніку та реактивну потужність і керувати вихідним сигналом перетворювача з рівною амплітудою гармонік і реактивного струму та зворотного компенсаційного струму через контролер для компенсації гармонічного струму в навантаженні, щоб досягти мети гармонічного керування.Активний фільтрпристрій має переваги відстеження в режимі реального часу, швидкої реакції, комплексної компенсації (реактивна потужність і 2~31 гармоніка можуть бути компенсовані одночасно).
4 Специфіка застосування активного фільтруючого пристрою АПФ в медичних установах
З постійним підвищенням рівня життя людей і прискоренням старіння населення попит на медичні послуги неухильно зростає, і галузь медичних послуг ось-ось увійде в період швидкого зростання, і найбільш значущий і важливий представник медичної галузі є лікарня.Зважаючи на особливу соціальну цінність і важливість лікарні, вирішення проблеми якості її електроенергії є актуальним.
4.1 Вибір APF
Переваги гармонічного регулювання, перш за все, полягають у забезпеченні особистої безпеки пацієнтів і медичного персоналу, тобто зменшенні або усуненні несприятливого впливу гармонічного регулювання на систему розподілу, забезпеченні нормальної роботи трансформаторів і медичних інструментів. ;По-друге, це безпосередньо відображає економічні вигоди, тобто для забезпечення нормальної роботи системи компенсації ємності низької напруги, відіграє належну роль, зменшує вміст гармонік в електромережі та покращує коефіцієнт потужності, зменшує втрати реактивної потужності , а також продовжити термін служби обладнання.
Шкода гармонік для медичної промисловості дуже велика, велика кількість гармонік вплине на продуктивність і використання точних інструментів і може поставити під загрозу особисту безпеку в серйозних випадках;Це також збільшить втрати потужності в лінії та нагрівання провідника, зменшить ефективність і термін служби обладнання, тому важливість контролю гармоній є самоочевидною.Через установкуактивний фільтрпристрою, мета гармонічного керування може бути добре досягнута, щоб забезпечити безпеку людей і обладнання.У короткостроковій перспективі контроль гармонік потребує певної суми капіталовкладень на ранній стадії;Однак, з точки зору довгострокового розвитку, НПФактивний фільтруючий пристріййого зручно обслуговувати в більш пізній період і його можна використовувати в режимі реального часу, а також очевидні економічні вигоди від нього для керування гармоніками та соціальні вигоди від очищення електромережі.
Час публікації: 30 червня 2023 р