Dandanes, s hitrim razvojem znanosti in tehnologije ter nenehnim izboljševanjem medicinske ravni, spremlja tudi uvedba različne obsežne napredne medicinske opreme, ki v teh zdravstvenih ustanovah proizvaja veliko število harmonikov, kar povzroča resno škodo. za električno varnost in normalno delovanje medicinske opreme.Aktivna filtrirna naprava je postala ključna naprava za rešitev tega problema.
1.1 Medicinska oprema
V medicinski opremi je veliko število močnostnih elektronskih komponent, ki bodo med delom proizvedle veliko število harmonikov, kar bo povzročilo onesnaženje.Pogostejša oprema je MRI (instrument za jedrsko magnetno resonanco), CT aparat, rentgenski aparat, DSA (kardiovaskularni kontrastni aparat) in tako naprej.Med njimi se RF impulz in izmenično magnetno polje ustvarita med delovanjem MRI za ustvarjanje jedrske magnetne resonance, tako RF impulz kot izmenično magnetno polje pa bosta povzročila harmonično onesnaženje.Usmerniški most visokonapetostnega usmernika v rentgenskem aparatu bo med delovanjem proizvedel velike harmonike, rentgenski aparat pa je prehodna obremenitev, napetost lahko doseže več deset tisoč voltov in prvotna stran transformator bo povečal trenutno obremenitev od 60 do 70kw, kar bo povečalo tudi harmonično valovanje omrežja.
1.2 Električna oprema
Prezračevalna oprema v bolnišnicah, kot so klimatske naprave, ventilatorji itd., in oprema za razsvetljavo, kot so fluorescenčne sijalke, bodo proizvedle veliko število harmonikov.Za varčevanje z energijo večina bolnišnic uporablja frekvenčne ventilatorje in klimatske naprave.Frekvenčni pretvornik je zelo pomemben harmonski vir, njegova skupna stopnja harmoničnega toka THD-i doseže več kot 33%, bo proizvedla veliko število 5, 7 harmoničnega toka onesnaženega električnega omrežja.V opremi za razsvetljavo znotraj bolnišnice je veliko število fluorescentnih sijalk, ki bodo prav tako proizvajale veliko število harmoničnih tokov.Ko je več fluorescenčnih sijalk priključenih na trifazno štirižilno obremenitev, bo sredinska črta tekla velik tretji harmonski tok.
1.3 Komunikacijska oprema
Trenutno so bolnišnice upravljane z računalniško mrežo, kar pomeni, da je veliko računalnikov, video nadzora in avdio opreme, in to so tipični harmonični viri.Poleg tega mora biti strežnik, ki hrani podatke v sistemu za upravljanje računalniškega omrežja, opremljen z rezervnim napajanjem, kot je UPS.UPS najprej usmerja omrežno moč v enosmerni tok, katerega del je shranjen v bateriji, drugi del pa se preko pretvornika pretvori v regulirano izmenično napetost za napajanje bremena.Ko je omrežni priključek napajan, baterija napaja pretvornik, da nadaljuje z delovanjem in zagotavlja normalno delovanje bremena.In vemo, da bosta usmernik in pretvornik uporabljala tehnologijo IGBT in PWM, tako da bo UPS pri delu proizvedel veliko 3, 5, 7 harmoničnega toka.
2. Poškodbe harmonikov na medicinsko opremo
Iz zgornjega opisa lahko ugotovimo, da je v distribucijskem sistemu bolnišnice veliko harmonskih virov, ki bodo proizvedli veliko število harmonikov (z največ 3, 5, 7 harmoniki) in resno onesnažili električno omrežje, kar bo povzročilo težave s kakovostjo električne energije, kot so harmonski presežek in nevtralna harmonska preobremenitev.Te težave lahko vplivajo na uporabo medicinske opreme.
2.1 Škodljivost harmonikov za opremo za zajemanje slike
Zaradi vpliva harmonikov se medicinsko osebje pogosto srečuje z okvarami opreme.Te napake lahko povzročijo napake v podatkih, zamegljene slike, izgubo informacij in druge težave ali poškodujejo komponente vezja, zaradi česar medicinska oprema ne more normalno delovati.Zlasti, ko na neko opremo za slikanje vplivajo harmoniki, lahko notranje elektronske komponente zabeležijo nihanja in spremenijo izhod, kar bo privedlo do prekrivajoče se deformacije ali dvoumnosti valovne slike, kar lahko povzroči napačno diagnozo.
2.2 Škodljivost harmonikov na instrumente za zdravljenje in nego
Pri zdravljenju se uporablja veliko elektronskih instrumentov, harmoniki pa najbolj poškodujejo kirurški instrument.Kirurško zdravljenje se nanaša na zdravljenje z laserjem, visokofrekvenčnim elektromagnetnim valovanjem, sevanjem, mikrovalovi, ultrazvokom itd. samostojno ali v povezavi s tradicionalno kirurgijo.Povezana oprema je podvržena harmonskim motnjam, izhodni signal bo vseboval nered ali neposredno ojačal harmonični signal, kar bo povzročilo močno električno stimulacijo pri bolnikih, pri zdravljenju nekaterih pomembnih delov pa obstajajo velika varnostna tveganja.Negovalni instrumenti, kot so ventilatorji, srčni spodbujevalniki, monitorji EKG itd., so tesno povezani z življenjem skrbnikov, signal nekaterih instrumentov pa je zelo šibek, kar lahko privede do nepravilnega zbiranja informacij ali celo nedelovanja, če so izpostavljeni harmonični motnje, ki povzročajo velike izgube bolnikom in bolnišnicam.
3. Harmonični nadzorni ukrepi
Glede na vzroke harmonikov lahko ukrepe za zdravljenje v grobem razdelimo na naslednje tri vrste: zmanjšanje impedance sistema, omejitev harmoničnega vira in namestitev filtrske naprave.
3.1 Zmanjšajte impedanco sistema
Da bi dosegli namen zmanjšanja impedance sistema, je treba zmanjšati električno razdaljo med nelinearno električno opremo in napajalnikom, z drugimi besedami, izboljšati nivo napajalne napetosti.Na primer, glavna oprema jeklarne je elektroobločna peč, ki je prvotno uporabljala napajanje 35KV in je bila vzpostavljena posebna napajalna linija 35KV z dvema transformatorskima postajama 110KV, harmonska komponenta pa je bila višja na vodilu 35KV.Po uporabi razdalje le 4 kilometrov 220KV transformatorske postaje je postavljenih 5 35KV posebnih linijskih napajalnikov, so se harmoniki na avtobusu bistveno izboljšali, poleg tega pa je bil v obratu uporabljen tudi sinhronski generator večje zmogljivosti, tako da je električna razdalja teh nelinearnih obremenitve močno zmanjšane, tako da je naprava ustvarila harmonično zmanjšanje.Ta metoda ima največjo naložbo, treba jo je uskladiti z načrtovanjem razvoja električnega omrežja in je primerna za velike industrijske projekte, bolnišnice pa potrebujejo neprekinjeno neprekinjeno oskrbo z električno energijo, ki jo običajno napajata dve ali več transformatorskih postaj, zato ta metoda ni prioriteta.
3.2 Omejitev harmoničnih virov
Ta metoda mora spremeniti konfiguracijo harmonskih virov, omejiti delovni način generiranja harmonikov v velikih količinah in se osredotočiti na uporabo naprav s harmonično komplementarnostjo, da se medsebojno izničijo.Frekvenca karakterističnih harmonikov se poveča s povečanjem faznega števila pretvornika, efektivna vrednost harmoničnega toka pa se močno zmanjša.Ta metoda mora preurediti vezje opreme in uskladiti uporabo instrumentov, kar ima velike omejitve.Bolnišnica se lahko nekoliko prilagodi glede na lastno situacijo, kar lahko do določene mere zmanjša količino harmonikov.
3.3 Namestitev filtrirne naprave
Trenutno obstajata dve pogosto uporabljeni AC filtrirni napravi: pasivna filtrirna naprava inaktivna filtrirna naprava (APF).Pasivna filtrirna naprava, znana tudi kot LC filtrirna naprava, uporablja načelo LC resonance za umetno ustvarjanje serijske resonančne veje, ki zagotavlja kanal z zelo nizko impedanco za določeno število harmonikov, ki jih je treba filtrirati, tako da se ne vbrizgajo v električno omrežje.Pasivna filtrirna naprava ima preprosto strukturo in očiten harmonski absorpcijski učinek, vendar je omejena na harmonike naravne frekvence, kompenzacijske značilnosti pa imajo velik vpliv na impedanco omrežja (pri določeni frekvenci impedanca omrežja in LC filtrirna naprava ima lahko vzporedno resonanco ali zaporedno resonanco).Aktivna filtrirna naprava (APF) je nova vrsta močnostne elektronske naprave, ki se uporablja za dinamično dušenje harmonikov in kompenzacijo jalove moči.Lahko zbira in analizira trenutni signal obremenitve v realnem času, loči vsako harmonično in jalovo moč ter krmili izhod pretvornika z enako amplitudo harmoničnega in reaktivnega toka ter povratnim kompenzacijskim tokom prek krmilnika za izravnavo harmoničnega toka v obremenitvi, tako da se doseže namen harmoničnega nadzora.Aktivni filterNaprava ima prednosti sledenja v realnem času, hitrega odziva, celovite kompenzacije (hkrati je mogoče kompenzirati jalovo moč in 2~31 harmonikov).
4 Specifična uporaba aktivne filtrirne naprave APF v zdravstvenih ustanovah
Z nenehnim izboljševanjem življenjskega standarda ljudi in pospešenim staranjem prebivalstva se povpraševanje po zdravstvenih storitvah vztrajno povečuje, industrija zdravstvenih storitev pa bo kmalu vstopila v obdobje hitre rasti, najpomembnejši in najpomembnejši predstavnik medicinske industrije je bolnišnica.Zaradi posebne družbene vrednosti in pomena bolnišnice je rešitev problema kakovosti električne energije v njej nujna.
4.1 Izbira APF
Prednosti harmoničnega nadzora so predvsem zagotavljanje osebne varnosti pacientov in medicinskega osebja, to je zmanjšanje ali odprava škodljivega vpliva harmoničnega nadzora na distribucijski sistem, zagotavljanje normalnega delovanja transformatorjev in medicinskih instrumentov. ;Drugič, neposredno odraža gospodarske koristi, to je zagotoviti normalno delovanje nizkonapetostnega kapacitivnega kompenzacijskega sistema, igrati svojo vlogo, zmanjšati vsebnost harmonikov v električnem omrežju in izboljšati faktor moči, zmanjšati izgubo jalove moči in podaljša življenjsko dobo opreme.
Škoda zaradi harmonikov za medicinsko industrijo je zelo velika, veliko število harmonikov bo vplivalo na delovanje in uporabo natančnih instrumentov ter lahko v resnih primerih ogrozilo osebno varnost;Prav tako bo povečala izgubo moči v liniji in toploto prevodnika, zmanjšala učinkovitost in življenjsko dobo opreme, zato je pomembnost harmoničnega nadzora samoumevna.Z namestitvijoaktivni filternaprave je mogoče dobro doseči namen harmoničnega nadzora, da se zagotovi varnost ljudi in opreme.Kratkoročno harmonično krmiljenje potrebuje določeno količino kapitalskih naložb v zgodnji fazi;Vendar pa je z vidika dolgoročnega razvoja APFaktivna filtrirna napravaje primeren za vzdrževanje v kasnejšem obdobju in se lahko uporablja v realnem času, očitne pa so tudi gospodarske koristi, ki jih prinaša za nadzor harmonikov, in družbene koristi čiščenja električnega omrežja.
Čas objave: 30. junij 2023