Heutzutage, mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie und der kontinuierlichen Verbesserung des medizinischen Niveaus, geht dies auch mit der Einführung verschiedener hochmoderner medizinischer Großgeräte einher, die in diesen medizinischen Einrichtungen eine große Anzahl von Oberwellen erzeugen, was zu ernsthaften Schäden führt zur elektrischen Sicherheit und zum normalen Betrieb medizinischer Geräte.Das aktive Filtergerät ist zum Schlüsselgerät zur Lösung dieses Problems geworden.
1.1 Medizinische Ausrüstung
In medizinischen Geräten gibt es eine große Anzahl leistungselektronischer Komponenten, und diese Geräte erzeugen während des Betriebs eine große Anzahl von Oberschwingungen, die zu Umweltverschmutzung führen.Die gebräuchlichsten Geräte sind MRT (Kernspinresonanzgerät), CT-Gerät, Röntgengerät, DSA (Herz-Kreislauf-Kontrastgerät) und so weiter.Unter anderem werden während des MRT-Betriebs HF-Impulse und magnetische Wechselfelder erzeugt, um Kernspinresonanz zu erzeugen, und sowohl HF-Impulse als auch magnetische Wechselfelder führen zu harmonischer Verschmutzung.Die Gleichrichterbrücke des Hochspannungsgleichrichters im Röntgengerät erzeugt im Betrieb große Oberschwingungen, und das Röntgengerät ist eine vorübergehende Last, die Spannung kann Zehntausende Volt erreichen und die ursprüngliche Seite von Der Transformator erhöht die Momentanlast von 60 auf 70 kW, wodurch auch die Oberschwingung des Netzes zunimmt.
1.2 Elektrische Ausrüstung
Lüftungsgeräte in Krankenhäusern wie Klimaanlagen, Ventilatoren usw. und Beleuchtungsgeräte wie Leuchtstofflampen erzeugen eine große Anzahl von Oberschwingungen.Um Energie zu sparen, verwenden die meisten Krankenhäuser Frequenzumrichterventilatoren und Klimaanlagen.Der Frequenzumrichter ist eine sehr wichtige Quelle für Oberschwingungen. Seine Gesamtverzerrungsrate der Oberschwingungen THD-i erreicht mehr als 33 %, wodurch eine große Anzahl von 5 und 7 Oberschwingungen im Stromnetz erzeugt werden.In der Beleuchtungsanlage des Krankenhauses gibt es eine große Anzahl von Leuchtstofflampen, die auch eine große Anzahl harmonischer Ströme erzeugen.Wenn mehrere Leuchtstofflampen an eine dreiphasige Vierleiterlast angeschlossen sind, fließt in der Mittelleitung ein großer Strom der dritten Harmonischen.
1.3 Kommunikationsausrüstung
Derzeit verfügen Krankenhäuser über ein Computernetzwerkmanagement, was bedeutet, dass es viele Computer, Videoüberwachungs- und Audiogeräte gibt, und dies sind typische harmonische Quellen.Darüber hinaus muss der Server, der Daten im Computernetzwerk-Managementsystem speichert, mit einer Notstromversorgung wie einer USV ausgestattet sein.Die USV wandelt den Netzstrom zunächst in Gleichstrom um, von dem ein Teil in der Batterie gespeichert wird und der andere Teil über den Wechselrichter in geregelten Wechselstrom umgewandelt wird, um die Last mit Strom zu versorgen.Wenn der Netzanschluss mit Strom versorgt wird, versorgt die Batterie den Wechselrichter mit Strom, um den Betrieb fortzusetzen und den normalen Betrieb der Last sicherzustellen.Und wir wissen, dass der Gleichrichter und der Wechselrichter die IGBT- und PWM-Technologie verwenden, sodass die USV im Betrieb viele Oberschwingungsströme mit 3, 5 und 7 erzeugen wird.
2. Schädigung medizinischer Geräte durch Oberschwingungen
Aus der obigen Beschreibung können wir erkennen, dass es im Verteilungssystem des Krankenhauses viele Oberwellenquellen gibt, die eine große Anzahl von Oberwellen erzeugen (wobei 3, 5, 7 Oberwellen am häufigsten sind) und das Stromnetz ernsthaft verschmutzen, was zu einer erheblichen Belastung des Stromnetzes führt Netzqualitätsprobleme wie Oberschwingungsüberschuss und neutrale Oberschwingungsüberlastung.Diese Probleme können die Verwendung medizinischer Geräte beeinträchtigen.
2.1 Schädigung von Bilderfassungsgeräten durch Oberschwingungen
Aufgrund der Auswirkungen von Oberschwingungen kommt es beim medizinischen Personal häufig zu Geräteausfällen.Diese Fehler können Datenfehler, unscharfe Bilder, Informationsverlust und andere Probleme verursachen oder Leiterplattenkomponenten beschädigen, was dazu führt, dass medizinische Geräte nicht mehr normal funktionieren können.Insbesondere wenn einige Bildgebungsgeräte durch Oberschwingungen beeinträchtigt werden, können die internen elektronischen Komponenten Schwankungen aufzeichnen und die Ausgabe ändern, was zu überlappenden Verformungen oder Mehrdeutigkeiten im Wellenformbild führt, was leicht zu Fehldiagnosen führen kann.
2.2 Schädigung von Behandlungs- und Pflegeinstrumenten durch Oberschwingungen
Bei der Behandlung kommen zahlreiche elektronische Instrumente zum Einsatz, wobei das chirurgische Instrument am stärksten durch Oberschwingungen beschädigt wird.Unter chirurgischer Behandlung versteht man die Behandlung mit Laser, hochfrequenten elektromagnetischen Wellen, Strahlung, Mikrowelle, Ultraschall usw. allein oder in Verbindung mit einer herkömmlichen Operation.Zugehörige Geräte sind harmonischen Störungen ausgesetzt, das Ausgangssignal enthält Störungen oder verstärkt das harmonische Signal direkt, was zu einer starken elektrischen Stimulation des Patienten führt, und es bestehen große Sicherheitsrisiken bei der Behandlung einiger wichtiger Teile.Pflegeinstrumente wie Beatmungsgeräte, Herzschrittmacher, EKG-Monitore usw. sind eng mit dem Leben der Pflegekräfte verbunden, und das Signal einiger Instrumente ist sehr schwach, was zu einer falschen Informationserfassung oder sogar zu Funktionsstörungen führen kann, wenn sie Oberschwingungen ausgesetzt werden Störungen verursachten schwere Verluste für Patienten und Krankenhäuser.
3. Maßnahmen zur Harmonischenkontrolle
Entsprechend den Ursachen der Oberschwingungen lassen sich die Behandlungsmaßnahmen grob in die folgenden drei Arten einteilen: Reduzierung der Systemimpedanz, Begrenzung der Oberschwingungsquelle und Installation des Filtergeräts.
3.1 Reduzieren Sie die Systemimpedanz
Um den Zweck der Reduzierung der Impedanz des Systems zu erreichen, ist es notwendig, den elektrischen Abstand zwischen der nichtlinearen elektrischen Ausrüstung und der Stromversorgung zu verringern, mit anderen Worten, den Versorgungsspannungspegel zu verbessern.Die Hauptausrüstung eines Stahlwerks ist beispielsweise ein Elektrolichtbogenofen, der ursprünglich eine 35-kV-Stromversorgung nutzte und von zwei 110-kV-Umspannwerken jeweils eine 35-kV-Spezialnetzstromversorgung eingerichtet wurde, und der Oberschwingungsanteil war auf der 35-kV-Sammelschiene höher.Nachdem die 220-KV-Umspannstation in einer Entfernung von nur 4 Kilometern fünf 35-KV-Spezialnetzstromversorgungen eingerichtet hatte, verbesserten sich die Oberschwingungen auf dem Bus erheblich. Zusätzlich zur Anlage wurde auch ein Synchrongenerator mit größerer Kapazität verwendet, sodass die elektrische Entfernung dieser nichtlinear ist Belastungen stark reduziert, so dass die Anlage eine Oberschwingungsreduzierung erzeugt.Diese Methode erfordert die größte Investition, muss mit der Planung des Stromnetzausbaus koordiniert werden und eignet sich für große Industrieprojekte. Krankenhäuser benötigen eine unterbrechungsfreie, kontinuierliche Stromversorgung, die im Allgemeinen von zwei oder mehr Umspannwerken gespeist wird. Daher ist diese Methode nicht geeignet Priorität.
3.2 Begrenzung harmonischer Quellen
Diese Methode muss die Konfiguration harmonischer Quellen ändern, den Arbeitsmodus zur Erzeugung großer Harmonischen einschränken und sich auf die Verwendung von Geräten mit harmonischer Komplementarität konzentrieren, um sich gegenseitig aufzuheben.Die Frequenz der charakteristischen Oberschwingungen wird durch die Erhöhung der Phasenzahl des Wandlers erhöht und der Effektivwert des Oberschwingungsstroms wird stark reduziert.Bei dieser Methode müssen die Geräteschaltung neu angeordnet und die Verwendung von Instrumenten koordiniert werden, was große Einschränkungen mit sich bringt.Das Krankenhaus kann sich leicht an seine eigene Situation anpassen, wodurch die Menge an Oberwellen bis zu einem gewissen Grad reduziert werden kann.
3.3 Installation des Filtergeräts
Derzeit gibt es zwei häufig verwendete AC-Filtergeräte: passive Filtergeräte undAktives Filtergerät (APF).Das passive Filtergerät, auch LC-Filtergerät genannt, nutzt das Prinzip der LC-Resonanz, um künstlich einen Serienresonanzzweig zu erzeugen, um einen Kanal mit sehr niedriger Impedanz für die spezifische Anzahl der herauszufilternden Harmonischen bereitzustellen, sodass diese nicht injiziert werden ins Stromnetz.Das passive Filtergerät hat eine einfache Struktur und einen offensichtlichen harmonischen Absorptionseffekt, ist jedoch auf die Harmonischen der Eigenfrequenz beschränkt, und die Kompensationseigenschaften haben einen großen Einfluss auf die Netzimpedanz (bei einer bestimmten Frequenz die Netzimpedanz und den LC). (Filtergerät kann eine Parallelresonanz oder Serienresonanz haben).Aktive Filtergeräte (APF) sind neuartige leistungselektronische Geräte, die zur dynamischen Unterdrückung von Oberwellen und zur Kompensation von Blindleistung eingesetzt werden.Es kann das Stromsignal der Last in Echtzeit erfassen und analysieren, jede Oberschwingungs- und Blindleistung trennen und den Wandlerausgang mit gleicher Amplitude des Oberschwingungs- und Blindstroms und umgekehrtem Kompensationsstrom über den Controller steuern, um den Oberschwingungsstrom in der Last auszugleichen. um den Zweck der harmonischen Kontrolle zu erreichen.Aktiver FilterDas Gerät bietet die Vorteile einer Echtzeitverfolgung, einer schnellen Reaktion und einer umfassenden Kompensation (Blindleistung und 2 bis 31 Harmonische können gleichzeitig kompensiert werden).
4 Spezifische Anwendung des APF-Aktivfiltergeräts in medizinischen Einrichtungen
Mit der kontinuierlichen Verbesserung des Lebensstandards der Menschen und der Beschleunigung der Bevölkerungsalterung steigt die Nachfrage nach medizinischen Dienstleistungen stetig, und die medizinische Dienstleistungsbranche steht kurz vor dem Eintritt in eine Phase schnellen Wachstums und ist der bedeutendste und wichtigste Vertreter der medizinischen Industrie ist das Krankenhaus.Aufgrund des besonderen gesellschaftlichen Wertes und der Bedeutung des Krankenhauses ist die Lösung seines Stromqualitätsproblems dringend erforderlich.
4.1 APF-Auswahl
Der Vorteil der Oberschwingungskontrolle besteht vor allem darin, die persönliche Sicherheit von Patienten und medizinischem Personal zu gewährleisten, d. h. die negativen Auswirkungen der Oberschwingungskontrolle auf das Verteilungssystem zu verringern oder zu beseitigen und den normalen Betrieb von Transformatoren und medizinischen Instrumenten sicherzustellen ;Zweitens spiegelt es direkt die wirtschaftlichen Vorteile wider, das heißt, den normalen Betrieb des Niederspannungs-Kapazitätskompensationssystems sicherzustellen, seine gebührende Rolle zu spielen, den Oberschwingungsgehalt im Stromnetz zu reduzieren, den Leistungsfaktor zu verbessern und Blindleistungsverluste zu reduzieren und verlängern die Lebensdauer der Geräte.
Der Schaden von Oberschwingungen für die medizinische Industrie ist sehr groß. Eine große Anzahl von Oberschwingungen beeinträchtigt die Leistung und Verwendung von Präzisionsinstrumenten und kann in schwerwiegenden Fällen die persönliche Sicherheit gefährden.Dadurch erhöht sich auch der Leistungsverlust der Leitung und die Wärme des Leiters, was die Effizienz und Lebensdauer der Geräte verringert, sodass die Bedeutung der Oberschwingungskontrolle offensichtlich ist.Durch die Installation vonAktiver FilterGerät kann der Zweck der Oberschwingungskontrolle gut erreicht werden, um die Sicherheit von Personen und Geräten zu gewährleisten.Kurzfristig erfordert die Oberschwingungskontrolle in der Anfangsphase eine gewisse Kapitalinvestition;Aus Sicht der langfristigen Entwicklung ist die APF jedochAktives Filtergerätist in der späteren Zeit bequem zu warten und kann in Echtzeit verwendet werden, und die wirtschaftlichen Vorteile, die es zur Kontrolle von Oberschwingungen mit sich bringt, und die sozialen Vorteile der Reinigung des Stromnetzes liegen ebenfalls auf der Hand.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 30. Juni 2023