Nuförtiden, med den snabba utvecklingen av vetenskap och teknik och den kontinuerliga förbättringen av medicinsk nivå, åtföljs det också av introduktionen av olika storskalig avancerad medicinsk utrustning, som producerar ett stort antal övertoner i dessa medicinska anläggningar, vilket orsakar allvarlig skada till elsäkerhet och normalt arbete med medicinsk utrustning.Aktiv filterenhet har blivit nyckelenheten för att lösa detta problem.
1.1 Medicinsk utrustning
Det finns ett stort antal kraftelektroniska komponenter i medicinsk utrustning, och dessa enheter kommer att producera ett stort antal övertoner under arbetet, vilket orsakar föroreningar.Den vanligaste utrustningen är MRI (kärnmagnetiskt resonansinstrument), CT-maskin, röntgenapparat, DSA (kardiovaskulär kontrastmaskin) och så vidare.Bland dem genereras RF-puls och växelmagnetfält under MRI-drift för att generera kärnmagnetisk resonans, och både RF-puls och växelmagnetfält kommer att ge harmonisk förorening.Likriktarbryggan för högspänningslikriktaren i röntgenmaskinen kommer att producera stora övertoner när den arbetar, och röntgenmaskinen är en transient belastning, spänningen kan nå tiotusentals volt, och den ursprungliga sidan av transformatorn kommer att öka den momentana belastningen på 60 till 70kw, vilket också kommer att öka den harmoniska vågen i nätet.
1.2 Elektrisk utrustning
Ventilationsutrustning på sjukhus som luftkonditionering, fläktar etc. och belysningsutrustning som lysrör kommer att producera ett stort antal övertoner.För att spara energi använder de flesta sjukhus frekvensomvandlingsfläktar och luftkonditionering.Frekvensomvandlaren är en mycket viktig övertonskälla, dess totala övertonsströmförvrängningshastighet THD-i når mer än 33%, kommer att producera ett stort antal 5, 7 övertonsströmföroreningar kraftnät.I belysningsutrustningen inne på sjukhuset finns ett stort antal lysrör, som också kommer att producera ett stort antal övertonsströmmar.När flera lysrör är anslutna till en trefas fyrtrådslast, kommer mittlinjen att flyta en stor tredje övertonsström.
1.3 Kommunikationsutrustning
För närvarande är sjukhusen datornätverkshantering, vilket innebär att antalet datorer, videoövervakning och ljudutrustning är mycket, och dessa är typiska harmoniska källor.Dessutom måste servern som lagrar data i datornätverkshanteringssystemet vara utrustad med reservkraft såsom UPS.UPS:en likriktar först nätströmmen till likström, varav en del lagras i batteriet, och den andra delen omvandlas till reglerad växelström genom växelriktaren för att ge ström till lasten.När nätterminalen är tillkopplad, förser batteriet ström till omriktaren för att fortsätta arbeta och säkerställa normal drift av lasten.Och vi vet att likriktaren och växelriktaren kommer att använda IGBT- och PWM-teknik, så UPS:en kommer att producera mycket 3, 5, 7 övertonsström i arbetet.
2. Skador av övertoner på medicinsk utrustning
Från ovanstående beskrivning kan vi finna att det finns många övertonskällor i sjukhusets distributionssystem, som kommer att producera ett stort antal övertoner (med 3, 5, 7 övertoner som mest) och allvarligt förorena elnätet, vilket orsakar strömkvalitetsproblem som överbelastning av övertoner och överbelastning av neutrala övertoner.Dessa problem kan påverka användningen av medicinsk utrustning.
2.1 Skador av övertoner på bildinsamlingsutrustning
På grund av inverkan av övertoner upplever medicinsk personal ofta utrustningsfel.Dessa fel kan orsaka datafel, suddiga bilder, informationsförlust och andra problem, eller skada kretskortskomponenter, vilket resulterar i att medicinsk utrustning inte kan fortsätta att fungera normalt.I synnerhet när viss bildutrustning påverkas av övertoner kan de interna elektroniska komponenterna registrera fluktuationer och ändra utsignalen, vilket kommer att leda till överlappande deformation eller tvetydighet i vågformsbilden, vilket är lätt att orsaka feldiagnos.
2.2 Skador av övertoner på behandlings- och vårdinstrument
Det finns många elektroniska instrument som används vid behandling, och det kirurgiska instrumentet är det mest skadade av övertoner.Kirurgisk behandling avser behandling av laser, högfrekvent elektromagnetisk våg, strålning, mikrovågsugn, ultraljud etc. ensam eller i samband med traditionell kirurgi.Relaterad utrustning är föremål för övertonsstörningar, utsignalen kommer att innehålla skräp eller direkt förstärka den övertonade signalen, vilket orsakar stark elektrisk stimulering för patienter, och det finns stora säkerhetsrisker vid behandling av vissa viktiga delar.Omvårdnadsinstrument som ventilatorer, pacemakers, EKG-monitorer etc. är nära besläktade med vårdnadshavarnas liv, och signalen från vissa instrument är mycket svag, vilket kan leda till felaktig informationsinsamling eller till och med att de inte fungerar när de utsätts för harmoniska störningar, vilket orsakar stora förluster för patienter och sjukhus.
3. Harmoniska kontrollåtgärder
Beroende på orsakerna till övertoner kan behandlingsåtgärderna grovt delas in i följande tre typer: minskning av systemimpedansen, begränsning av övertonskällan och installation av filteranordningen.
3.1 Minska systemets impedans
För att uppnå syftet att minska systemets impedans är det nödvändigt att minska det elektriska avståndet mellan den olinjära elektriska utrustningen och strömförsörjningen, med andra ord för att förbättra matningsspänningsnivån.Till exempel är den huvudsakliga utrustningen för ett stålverk en ljusbågsugn, som ursprungligen använde 35KV strömförsörjning, och sattes upp en 35KV speciell linjeströmförsörjning av två 110KV transformatorstationer, och den harmoniska komponenten var högre på 35KV samlingsskenan.Efter användningen av ett avstånd på endast 4 kilometer 220KV transformatorstation inrätta 5 35KV speciell linje strömförsörjning, övertonerna på bussen förbättrades avsevärt, förutom att anläggningen också använde en större kapacitet synkron generator, så att det elektriska avståndet för dessa olinjära belastningar kraftigt reducerade, så att anläggningen genererade harmonisk reduktion.Denna metod har den största investeringen, måste koordineras med utvecklingsplaneringen för elnätet och är lämplig för storskaliga industriprojekt, och sjukhus kräver oavbruten kontinuerlig strömförsörjning, vanligtvis drivs av två eller flera transformatorstationer, så denna metod är inte en prioritet.
3.2 Begränsande övertonskällor
Denna metod behöver ändra konfigurationen av övertonskällor, begränsa arbetssättet för att generera övertoner i stora kvantiteter och koncentrera sig på att använda enheter med harmonisk komplementaritet för att ta bort varandra.Frekvensen för karakteristiska övertoner ökas genom att öka fasnumret på omvandlaren, och det effektiva värdet på övertonsströmmen reduceras kraftigt.Denna metod behöver omorganisera utrustningskretsen och koordinera användningen av instrument, vilket har höga begränsningar.Sjukhuset kan anpassa sig något efter sin egen situation, vilket kan minska mängden övertoner till viss del.
3.3 Installera filterenheten
För närvarande finns det två vanliga AC-filterenheter: passiv filterenhet ochaktiv filterenhet (APF).Den passiva filteranordningen, även känd som LC-filteranordningen, använder principen för LC-resonans för att på konstgjord väg skapa en serieresonansgren för att ge en mycket låg impedanskanal för det specifika antalet övertoner som ska filtreras bort, så att den inte injiceras in i elnätet.Den passiva filteranordningen har en enkel struktur och uppenbar övertonsabsorptionseffekt, men den är begränsad till den naturliga frekvensens övertoner, och kompensationsegenskaperna har stor inverkan på nätimpedansen (vid en specifik frekvens, nätimpedansen och LC:n) filteranordning kan ha parallellresonans eller serieresonans).Active filter device (APF) är en ny typ av kraftelektronisk enhet, som används för att dynamiskt undertrycka övertoner och kompensera reaktiv effekt.Den kan samla in och analysera strömsignalen för lasten i realtid, separera varje överton och reaktiv effekt och styra omvandlarens utgång med övertons och reaktiv ström lika amplitud och omvänd kompensationsström genom styrenheten för att kompensera den övertonsströmmen i belastningen, för att uppnå syftet med harmonisk kontroll.Aktivt filterenheten har fördelarna med realtidsspårning, snabb respons, omfattande kompensation (reaktiv effekt och 2~31 övertoner kan kompenseras samtidigt).
4 Specifik tillämpning av APF aktiv filteranordning i medicinska institutioner
Med den kontinuerliga förbättringen av människors levnadsstandard och accelerationen av befolkningens åldrande ökar efterfrågan på medicinska tjänster stadigt, och den medicinska tjänstebranschen är på väg att gå in i en period av snabb tillväxt, och den viktigaste och viktigaste representanten för den medicinska industrin är sjukhuset.På grund av sjukhusets speciella sociala värde och betydelse är det brådskande att lösa dess strömkvalitetsproblem.
4.1 APF val
Fördelarna med harmonisk kontroll är först och främst att säkerställa patientens och medicinska personalens personliga säkerhet, det vill säga att minska eller eliminera den negativa effekten av harmonisk kontroll på distributionssystemet, för att säkerställa normal drift av transformatorer och medicinska instrument ;För det andra återspeglar det direkt de ekonomiska fördelarna, det vill säga att säkerställa normal drift av lågspänningskapacitanskompensationssystemet, spela sin roll, minska det harmoniska innehållet i elnätet och förbättra effektfaktorn, minska reaktiv effektförlust och förlänga utrustningens livslängd.
Skadan av övertoner för den medicinska industrin är mycket stor, ett stort antal övertoner kommer att påverka prestandan och användningen av precisionsinstrument och kan äventyra personlig säkerhet i allvarliga fall;Det kommer också att öka strömförlusten för ledningen och värmen från ledaren, minska effektiviteten och livslängden för utrustningen, så vikten av harmonisk kontroll är självklar.Genom installationen avaktivt filterenhet, syftet med harmonisk kontroll kan uppnås väl, för att säkerställa säkerheten för människor och utrustning.På kort sikt kräver övertonskontroll en viss kapitalinvestering i ett tidigt skede;Men ur den långsiktiga utvecklingssynpunkt, APFaktiv filterenhetär bekvämt att underhålla i den senare perioden och kan användas i realtid, och de ekonomiska fördelarna med det för att kontrollera övertoner och de sociala fördelarna med att rena elnätet är också uppenbara.
Posttid: 2023-jun-30