諧波的危害及解決方案

來源：江蘇斯菲爾電氣股份有限公司 2015年09月15日 11:36

諧波的危害

由于該醫院大量非線性負載設備 (變頻空調、電梯、X光機、CT機、核磁共振機、節能燈、EPS整流設備)的使用，導致醫院供電系統的諧波污染普遍比較嚴重。諧波污染會對用電設備和供電系統造成嚴重危害和隱患，主要有：

干擾電子設備的正常工作；

影響核磁共振等設備的工作性能,造成噪聲干擾和圖像紊亂；

引起電氣自動裝置誤動作，導致停電事故；

使精密化驗設備振動和噪聲加大，使用壽命縮短；

導致供電系統功率損耗增加，引起電網諧振，加速絕緣老化，系統功率因數降低，增加系統隱患。

解決方案

醫院的諧波源比較多，而且分布比較分散，不同設備產生的諧波畸變不同，諧波次數也不同，諧波電流和諧波電壓分量也比較大，所以要對醫院的諧波進行有效的治理需要對供電一次、二次系統進行合理的設計。

1　一次系統合理設計

首先必須對一次系統進行合理的設計，比如選用D,yn11接線的K系數變壓器、諧波源設備采用專變專線供電、改善三相負載平衡等。

2 　諧波測量和諧波治理

對系統諧波進行實時有效的監測，諧波的測量和分析是對諧波進行二次治理的前提條件。

變壓器低壓側開關均配置諧波監測分析儀表，實時監測供電系統電流電壓諧波畸變數據，并可以設置諧波畸變越限報警，可配置APF有源濾波裝置進行集中補償；

對醫技樓等諧波源比較多的供電回路諧波畸變率進行重點監控并且配置APF有源電力濾波裝置進行局部或就地補償；

對2類場所比如手術室和ICU病房用電回路進行諧波監控，若諧波超標配置小容量APF有源電力濾波裝置進行就地治理，確保用電安全。

補償方式

在醫院供電系統中，APF有源電力濾波裝置可以采用三種濾波補償方式。

1 變壓器出線側進行集中補償

當非線性負荷數量較多，分布比較分散，而且諧波畸變率不太高的情況下，可以在變壓器低壓配電母線側集中裝設APF有源電力濾波裝置進行集中補償，比如節能燈較多的照明負載變壓器。這種補償方式可以有效的改善變壓器的運行性能，提高系統整體的電能質量。

2 特定支路局部補償

當非線性設備集中在某些特定支路時，可以在支路上裝設APF有源濾波裝置進行局部補償。

3 特定設備就地補償

單臺容量較大的穩定運行的非線性醫療設備、頻譜特征明顯，自然功率因數又較低的非線性負載，以及諧波源產生的諧波比較集中于連續三種或以下(如3次、5次、7次)的諧波治理，可以對諧波源進行就地補償，比如核磁共振成像、X光機，ECT、中央空調等，這種方式能達到非常好的補償和節能效果，不會對支路和整個系統造成影響。

4 就地補償方式

在設計諧波治理方案的時候，可以根據配電網絡的諧波監測數據，靈活采取以上三種諧波治理方式，能對醫院的諧波污染進行較好的治理，消除供電系統隱患，使諧波污染對醫院整個系統和設備的影響降到zui小，避免影響重要醫療設備的正常運行，保證2類場所供電安全。

諧波治理設備選型計算

有源濾波設備選型計算

有源濾波器選型時按照安裝所處的位置和需要補償的對象，可以進行需要補償電流的估算和計算。計算時候主要是根據客戶負載類型進行分類，由該類型負載的典型數據和用戶負荷電流計算值來進行計算。

集中補償容量計算

集中補償方式需要補償的諧波電流可由變壓器容量來估算，需要考慮變壓器的負載率，具體可以根據下面的公式來進行估算：

K1為負荷率：即負荷占變壓器額定容量的比例，通常取0.6~0.8，這里取0.6；

K2為諧波系數，集中補償場合適用于整體諧波污染不高但比較分散的場合，取12%；

ST為變壓器額定容量，單位kVA；

US為低壓系統電壓，一般取0.4。

根據上式計算，一臺容量為2000kVA的變壓器，出線側諧波電流ITHD=206A，可以選擇諧波補償容量為200A的有源電力濾波柜進行補償。

支路局部補償容量計算

對于諧波源負載比較集中的特定支路進行局部補償，計算公式可以根據集中補償的計算公式進行計算，比如醫技樓一路容量250kVA的支路，大部分設備為醫技設備，電流諧波畸變率按照20%選擇，負載率0.8，ITHD=56A，可以選擇一臺7的有源電力濾波柜進行局部補償。

特定設備就地補償容量計算

單臺大容量諧波源設備進行就地補償能取得的補償效果，各種典型諧波源設備諧波含量如下表：

APF有源電力濾波裝置補償效果

在使用APF有源電力濾波裝置之前，回路的諧波污染比較嚴重，波形嚴重失真，三相電流也嚴重不平衡。在使用APF裝置對諧波源設備進行就地補償之后，測得的波形數據得到較好的補償。

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