摘要：隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步發(fā)展，越來越多的電力電子裝置等非線性負(fù)載應(yīng)用于企業(yè)當(dāng)中，在帶來節(jié)能與能量變換積極一面的同時(shí)，也產(chǎn)生了諧波等電能質(zhì)量問題。特別是醫(yī)療行業(yè)，對(duì)電能質(zhì)量要求很高，其引進(jìn)的高D醫(yī)療設(shè)備 (如CT機(jī)、核磁共振、直線加速器等)，科室和病房都采用中央空調(diào)。這些設(shè)備的應(yīng)用提升了醫(yī)療服務(wù)水平，對(duì)于行業(yè)發(fā)展都具有重要意義。同時(shí)這些*、高靈敏度、大電 流、大功率的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，而這些“諧波源”會(huì)對(duì)所用電設(shè)備以及其他設(shè)備(如彩超、化驗(yàn)室高精設(shè)備等)的運(yùn)行和使用壽命造成嚴(yán)重影響。因此本文將對(duì)諧波保護(hù)器進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上研究諧波保護(hù)器的作用，進(jìn)而探索諧波保護(hù)器的應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：醫(yī)院；高次諧波；諧波保護(hù)器

社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展推動(dòng)著控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù) 的不斷進(jìn)步，在智能建筑中開始廣泛應(yīng)用變頻空調(diào)、監(jiān)控系統(tǒng)、消防系 統(tǒng)數(shù)字辦公設(shè)備、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)等。與此同時(shí)這些設(shè)備和裝置的應(yīng)用也產(chǎn)生了相應(yīng)的副產(chǎn)品諧波，而這嚴(yán)重的威脅了智能建筑系統(tǒng)和用戶，使得相應(yīng)設(shè)備的安全正常運(yùn)行受到影響。為了滿足社會(huì)生活發(fā)展需要一種能夠?qū)Ω鞣N頻率和各種能量的諧波干擾進(jìn)行吸收并自動(dòng)消除用電設(shè)備產(chǎn)生的隨機(jī)電涌、脈沖尖峰、高頻噪聲、高次諧波的裝置——諧波保護(hù)器應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)在智能建筑電力環(huán)境中諧波保護(hù)器被廣泛應(yīng)用， 為用電設(shè)備的有效運(yùn)行提供了重要保障。
 

一、諧波保護(hù)器基本原理

    諧波保護(hù)器是一種用于濾除高次諧波、保護(hù)精密儀器設(shè)備的新型保護(hù)裝置，采用超微晶合金材料與創(chuàng)新的特別電路。它主要由電壓箝位、低通濾波器以及吸收器組成，不但可以抑制和吸收用戶用電設(shè)備產(chǎn)生的隨機(jī)高次諧波和高頻噪聲、脈沖尖峰、電涌等干擾，而且能隨時(shí)跟蹤電壓波形，瞬時(shí)濾除電源中的尖峰、浪涌、雜波，矯正因諧波影響而產(chǎn)生的高次諧波，從源頭消除諧波污染，為用電設(shè)備提供保護(hù)功能。

    諧波保護(hù)器的基本原理如圖1所示（以三相為例）：以電壓箝位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓的變化，使用低通濾波器濾除高次諧波，再運(yùn)用吸收器吸收高次諧波的濾波設(shè)備。

圖1 諧波保護(hù)器原理
 

二、諧波保護(hù)器的功能

    一，自動(dòng)保護(hù)用電設(shè)備。在電路中并聯(lián)諧波保護(hù)器能夠?qū)崿F(xiàn)具有破壞性的尖峰瞬變、浪涌、高頻噪聲、高次諧。它的有效消除，進(jìn)而促進(jìn)用電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行和提升用電設(shè)備的使用壽命。

    二，凈化電源。諧波保護(hù)器的抑制和消除諧波能力顯著，在并聯(lián)諧波保護(hù)器的電路中99％因各種諧波引起的電壓、電流的畸變都可以得到消除，同時(shí)諧波引發(fā)的計(jì)算機(jī)屏幕頻閃、負(fù)載變化、短路、開關(guān)引起的燈管頻閃都可 以得到避免。

    三，保護(hù)功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備。實(shí)際當(dāng)中并聯(lián)振回路會(huì)在高次諧波頻率和雜散的電網(wǎng)電感及功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備的諧波頻率的相互的作用下產(chǎn)生，電壓和電流波形會(huì)在諧振電路引起的諧波放大作用下加劇畸變，進(jìn)而剛氏設(shè)備使用壽命。此外諧波保護(hù)器能夠?qū)χC波污染進(jìn)行凈 化，為功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備的使用壽命提供保證。

    四，防止保護(hù)裝置的無跳閘。斷路器會(huì)因諧波電流的音響而發(fā)生斷路器誤跳閘，或者拒跳閘，而在電路中并聯(lián)諧波保護(hù)器能夠有效消除諧波電流，進(jìn)而有效避免斷路器發(fā)生誤跳閘或者拒跳閘問題引。
   諧波保護(hù)電器有從源頭上消除諧波污染的作用，進(jìn)而為用電設(shè)備的正常運(yùn)行提供保障。在電力設(shè)備電路中并聯(lián)諧波保護(hù)器，不僅能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中的電流狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，還能夠?qū)﹄娐分械母叽沃C波進(jìn)行吸收和阻隔，進(jìn)而避免其他設(shè)備受到設(shè)備本身產(chǎn)生的諧波的干擾。
   
 三、諧波保護(hù)器在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用 

    醫(yī)療場(chǎng)所醫(yī)療設(shè)備和儀器經(jīng)常會(huì)受到高次諧波的干擾而發(fā)生故障，進(jìn)而引發(fā)信息丟失、圖像模糊、數(shù)據(jù)差錯(cuò)等影響正常工作的問題，更有甚者會(huì)使硬件和軟件同時(shí)發(fā)生損壞進(jìn)而影響儀器正常工作。所以應(yīng)當(dāng)利用諧波保護(hù)器對(duì)這些醫(yī)療設(shè)備和儀器進(jìn)行保護(hù)，進(jìn)而保障儀器設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。
   諧波保護(hù)器是現(xiàn)代醫(yī)療結(jié)構(gòu)醫(yī)療設(shè)備高效、安全運(yùn)行的重要保障， 技術(shù)人員只需將其接入到電路中，設(shè)備中產(chǎn)生的高次諧波就會(huì)被其吸收，醫(yī)療器械的破壞和誤操作隨之降低，進(jìn)而為醫(yī)務(wù)人員和病人的安全提供保障。同時(shí)諧波保護(hù)器本身并不耗電，設(shè)備在諧波保護(hù)器器的作用下使用壽命會(huì)被有效嚴(yán)懲，同時(shí)設(shè)備維修和維護(hù)成本也能得到降低。
   大型醫(yī)療設(shè)備使用是很頻繁的，瞬間電流變化達(dá)幾百安培，中央空調(diào)的運(yùn)行使得醫(yī)院內(nèi)電網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生的諧波都很大，而高精醫(yī)療設(shè)備少值幾萬元，多值幾百萬元。因而諧波保護(hù)器在醫(yī)院使用非常必要。

安科瑞ANHPD系列諧波保護(hù)器為醫(yī)療行業(yè)供電系統(tǒng)出力，避免其高次諧波干擾，已運(yùn)行項(xiàng)目有：大連友誼醫(yī)院、遵義一人民院、浦口中醫(yī)院、田陽(yáng)縣中醫(yī)院、昆山三人民醫(yī)院等，以下為我司ANHPD對(duì)于高次諧波的治理效果展示，對(duì)于高次諧波抑制有非常顯著的效果。

（1）50Hz工頻電源迭加2KHz干擾信號(hào)

諧波保護(hù)器接入                  諧波保護(hù)器接入后

（2）50Hz工頻電源迭加10KHz干擾信號(hào)

諧波保護(hù)器接入                   諧波保護(hù)器接入后

（3）50Hz工頻電源迭加100KHz干擾信號(hào)

諧波保護(hù)器接入                   諧波保護(hù)器接入后

（4）50Hz工頻電源迭加1MKHz干擾信號(hào)

諧波保護(hù)器接入                   諧波保護(hù)器接入后

四、安科瑞諧波保護(hù)器介紹

4.1主要技術(shù)參數(shù)

 表3-1 ANHPD技術(shù)參數(shù)

4.2功能特點(diǎn)

    •采用超微晶體的特殊電路；

    •吸收3KHz~30MHz頻率各種能量的諧波干擾，消除高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、浪涌等干擾，矯正電壓、電流波形；

    •減少了用電設(shè)備的故障率和機(jī)器誤操作，克服了由于高頻諧波污染引起的干擾，保障了設(shè)備的安全運(yùn)行；

    •設(shè)備本身幾乎不耗電，具有超高的經(jīng)濟(jì)性；

    •結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，接線簡(jiǎn)單，安裝方便。

五、結(jié)語(yǔ) 

    高精尖是未來用電設(shè)備發(fā)展的必然趨勢(shì)，相應(yīng)的怎樣避免受這些設(shè)備產(chǎn)生的諧波的干擾成為科技人員面對(duì)的重要課題。諧波保護(hù)器對(duì)于當(dāng)?shù)母呖萍肌⒏哽`敏度設(shè)備產(chǎn)生的諧波具有有效地吸收和阻隔作用。因此在未來一段時(shí)間內(nèi)在建筑電氣系統(tǒng)中運(yùn)用諧波保護(hù)器將會(huì)是必然的趨勢(shì)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)從諧波保護(hù)器的作用原理和電氣設(shè)備實(shí)際情況出發(fā)，科學(xué)合理的運(yùn)用諧波保護(hù)器保護(hù)用電設(shè)備。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王小云，試論現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)中的諧波抑制【J】商業(yè)文化月刊，2011（7）：179

【2】鄭興，諧波保護(hù)器及其在智能建筑中的應(yīng)用【J】電器與能效管理技術(shù)，2007（20）：55-58

【3】徐朝陽(yáng)，二甲以上醫(yī)院中諧波保護(hù)器的應(yīng)用【J】科技風(fēng)，2015（17）：250-25

摘要  IT系統(tǒng)采用了中性點(diǎn)不直接接地的方式，因降低了觸電電壓和電網(wǎng)對(duì)地漏電流（有效控制對(duì)心臟的直接漏電），使人身觸電危險(xiǎn)被降到非常小的程度。本文闡述了在現(xiàn)代化醫(yī)院場(chǎng)所設(shè)置IT系統(tǒng)的必要性，規(guī)范的相關(guān)要求以及應(yīng)用的主要配置。

關(guān)鍵詞  醫(yī)院場(chǎng)所  IT系統(tǒng)  主要配置

引言

    隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代化醫(yī)院建設(shè)浪潮席卷而來，大量的智能化的，*的醫(yī)療電氣設(shè)備被投放到醫(yī)療工作中來。享受著醫(yī)療電氣設(shè)備帶來的智能、快捷、精準(zhǔn)等便利之余，承載著這一切的醫(yī)療電氣安全也被擺到了人們面。

    1）在經(jīng)濟(jì)與科技日益發(fā)展的今天，常規(guī)TN配電系統(tǒng)已不能*醫(yī)院建筑電氣的要求。

    ，當(dāng)用電設(shè)備對(duì)人體心臟直接漏電達(dá)10μА時(shí)，即可導(dǎo)致病人觸電身亡，醫(yī)學(xué)上把這種情形稱作“微電擊”。而在傳統(tǒng)民用建筑電氣中常規(guī)選用的RCD等對(duì)地漏電保護(hù)裝置，其動(dòng)作響應(yīng)值通常為30mA，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足醫(yī)院領(lǐng)域的安全配電要求。

    因此，現(xiàn)在內(nèi)外針對(duì)醫(yī)院領(lǐng)域中的手術(shù)室、ICU、CCU、搶救室等重要場(chǎng)所普遍采用局部“中性點(diǎn)不直接接地的供電系統(tǒng)”（IEC標(biāo)準(zhǔn)稱之為“醫(yī)療IT系統(tǒng)”或“隔離電源系統(tǒng)”）。通過單相容量范圍為0.5kVA~10kVA的隔離變壓器為這些場(chǎng)所供電，可以有效防止供電回路中的漏電流直接通過接地線竄入2類醫(yī)療場(chǎng)所重要的醫(yī)療電器設(shè)備上，避免對(duì)病人的安全構(gòu)成威脅。一旦隔離電源系統(tǒng)中所接的負(fù)載（如各種醫(yī)療電器設(shè)備、配電元器件等）出現(xiàn)對(duì)地絕緣故障，由于電源端未做接地處理，故漏電流對(duì)地不能形成回路，對(duì)地只能產(chǎn)生一個(gè)微弱的容性泄漏電流，保護(hù)了病人免遭漏電傷害。

    在醫(yī)療領(lǐng)域，某些場(chǎng)所對(duì)供電持續(xù)性要求很高，會(huì)設(shè)計(jì)成雙路（甚至三路）電源自動(dòng)切換，以保證這些特殊場(chǎng)所的供電連續(xù)性。但如果在負(fù)載端出現(xiàn)對(duì)地絕緣故障時(shí)，故障電流將經(jīng)過電源中性點(diǎn)對(duì)地構(gòu)成回路，從而形成一個(gè)較大的故障電流，使上一級(jí)斷路器或熔斷器因過電流動(dòng)作，終導(dǎo)致供電中斷。而如果在這些特殊場(chǎng)所局部采用IT配電系統(tǒng)時(shí)，因其電源中性點(diǎn)不接地，當(dāng)負(fù)載端出現(xiàn)一點(diǎn)相對(duì)地絕緣故障時(shí)，對(duì)地不能構(gòu)成回路，只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電，對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生危害，同時(shí)也不會(huì)導(dǎo)致斷路器或熔斷器動(dòng)作，從而保證了重要醫(yī)療場(chǎng)所供電的持續(xù)性與可靠性。

2.內(nèi)的相關(guān)規(guī)定

    許多家和際標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)醫(yī)院領(lǐng)域，尤其是那些生命攸關(guān)的醫(yī)療場(chǎng)所，如手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室、嬰幼兒監(jiān)護(hù)室等的配電系統(tǒng)做了明確的規(guī)定。其目的就是保證能為這些場(chǎng)所內(nèi)的醫(yī)療電器設(shè)備提供安全、可靠的電源，確保病人的生命財(cái)產(chǎn)安全。

    標(biāo)GB16895.24-2005建筑物電氣裝置7-710部分：特殊裝置或場(chǎng)所的要求 醫(yī)療場(chǎng)所規(guī)定，在醫(yī)療領(lǐng)域2類醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)，用于維持生命的、外科手術(shù)的和其他位于“患者區(qū)域”內(nèi)的醫(yī)療電器設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路應(yīng)選用帶絕緣監(jiān)視的醫(yī)療IT 系統(tǒng)供電。

    同時(shí)我的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16這一標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)醫(yī)療場(chǎng)所采用IT系統(tǒng)供電也有了較為明確的定義，并對(duì)絕緣監(jiān)測(cè)裝置功能及指示方式做了明確的描述。同時(shí)，諸多條文說明中的規(guī)定是參考家標(biāo)準(zhǔn)《特殊裝置或場(chǎng)所的要求 醫(yī)療場(chǎng)所》GB16895.24的規(guī)定做出的。其中2 類場(chǎng)所主要包括：搶救室（門診手術(shù)室）、手術(shù)室、ICU室、麻醉室、導(dǎo)管介入室、血管照影檢查室、早產(chǎn)嬰兒室等。

3.IT配電系統(tǒng)的基本配置

1）醫(yī)療專用隔離變壓器

    根據(jù)標(biāo)GB16895.24-2005和際電工委員會(huì)IEC60364-7-710:2002標(biāo)準(zhǔn)同規(guī)定：“醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)采用單相隔離變壓器，其額定輸出容量不應(yīng)小于0.5kVA，且不應(yīng)超過10kVA ”。建議每間手術(shù)室要配置一臺(tái)隔離變壓器。隔離變壓器型號(hào)一般有3.15/5/6.3/8/10kVA等5種規(guī)格可供選擇，建議選型絕緣等級(jí)為H級(jí)的AITR系列醫(yī)療專用隔離變壓器（安科瑞電氣）。變壓器初級(jí)繞組與次級(jí)繞組獨(dú)立纏繞，在初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間有屏蔽層，并連接到獨(dú)立的端子上，變壓器的固定架與鐵芯隔離，形成雙重絕緣。變壓器還內(nèi)置PT100溫度傳感器，可通過絕緣監(jiān)測(cè)儀AIM-M100對(duì)隔離變壓器溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2）醫(yī)療專用絕緣監(jiān)測(cè)儀

    每套醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)須配置一臺(tái)絕緣監(jiān)測(cè)儀，對(duì)該隔離電源系統(tǒng)中所有回路的絕緣狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并發(fā)出報(bào)警信息。新型醫(yī)療絕緣監(jiān)測(cè)儀AIM-M100（安科瑞電氣）采用*的低頻交流信號(hào)測(cè)量方法，監(jiān)測(cè)反應(yīng)速度快且更可靠。此外這里的測(cè)量電壓由微處理器控制，具有非常強(qiáng)的抗干擾能力，能適應(yīng)當(dāng)今現(xiàn)代化的伴有各種干擾因素的電網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)各種頻率、波形的醫(yī)療電器設(shè)備的監(jiān)視尤為適用。醫(yī)療專用絕緣監(jiān)測(cè)儀絕緣狀況響應(yīng)值一般設(shè)置為50kΩ；過負(fù)荷監(jiān)視響應(yīng)值更應(yīng)按照隔離變壓器容量可調(diào)；變壓器繞組溫度指示超溫報(bào)警亦應(yīng)可調(diào)；液晶顯示測(cè)量結(jié)果，發(fā)光二極管指示報(bào)警；具有菜單控制及一鍵自檢功能。

3）變壓器負(fù)載監(jiān)視設(shè)備

    在隔離變壓器后的配電線路配置保護(hù)型電流互感器，選用專用的保護(hù)型電流互感器AKH-0.66P26（安科瑞電氣）用于配合絕緣監(jiān)測(cè)儀AIM-M100對(duì)醫(yī)用隔離變壓器的帶載情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4）外接報(bào)警與顯示設(shè)備

    外接報(bào)警與顯示儀可對(duì)某一隔離電源系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離報(bào)警顯示。即可裝于手術(shù)室、護(hù)士站、集中控制室等場(chǎng)所。此外外接報(bào)警與顯示儀還應(yīng)支持單獨(dú)或集中監(jiān)控的需求，當(dāng)諸如選型AID系列外接報(bào)警與顯示裝置（安科瑞電氣），應(yīng)用于重癥監(jiān)護(hù)室等采用多套隔離電源系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)裝置1臺(tái)AID150型外接報(bào)警與顯示儀集中監(jiān)控多套系統(tǒng)，保障功能性的同時(shí)也顧全使用便捷；而應(yīng)用于手術(shù)室方案時(shí)，選型AID120型外接報(bào)警與顯示儀單獨(dú)監(jiān)控，并于手術(shù)室內(nèi)嵌墻安裝便于觀測(cè)。

5）直流穩(wěn)壓電源模塊

    內(nèi)部轉(zhuǎn)換電源，將AC220V轉(zhuǎn)換為DC24V。為儀表提供輔助電源，如1只ACLP10-24型直流穩(wěn)壓電源模塊（安科瑞電氣）為AID系列外接報(bào)警與顯示裝置供電。

6）絕緣故障定位系統(tǒng)

    參照實(shí)際情況，當(dāng)隔離電源系統(tǒng)設(shè)備負(fù)載回路數(shù)較多或用戶需求“在不斷電的情況下精確、快速檢測(cè)故障所處回路”時(shí)，可加裝絕緣故障定位功能，用于在指示絕緣故障的同時(shí)，直接指出故障回路，方便醫(yī)療工作持續(xù)進(jìn)行。

    隨著醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)建設(shè)的日益發(fā)展，近幾年新建、擴(kuò)建的現(xiàn)代化醫(yī)院有如繁星。作為醫(yī)療電氣相關(guān)工作人員，一方面期待著家相關(guān)規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷推陳出新，進(jìn)一步完善、普及。另一方面在設(shè)計(jì)上，主張醫(yī)療電氣設(shè)計(jì)人員采用*技術(shù)，體現(xiàn)“以安全為本、與科技并行”的設(shè)計(jì)理念，為病人以及醫(yī)護(hù)人員提供一個(gè)技術(shù)*、功能齊全，安全可靠的醫(yī)療環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. JGJ16-2008 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京: 中建筑工業(yè)出版社, 2008.

[2] 中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、中家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). GB16895.24-2005 建筑物電氣裝置- 特殊裝置或場(chǎng)所的要求- 醫(yī)療場(chǎng)所[S]. 北京: 中標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2005.

[3] 穆景光,李兆光. 淺談IT系統(tǒng)在醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]智能建筑電氣技術(shù)2011（1）

[4] 安科瑞電氣股份有限公司. 安科瑞醫(yī)用絕緣監(jiān)測(cè)裝置安裝與使用說明書V2.0[S] 2016

• 1. 醫(yī)療領(lǐng)域采用IT配電的必要性
  1. IT系統(tǒng)出現(xiàn)一次接地故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)斷路器或熔斷器動(dòng)作，因而保證了電源供電的持續(xù)性。
  1. 由于IT系統(tǒng)供配電的特性，降低了對(duì)地漏電流，從而也提高了防火安全性。
  1. 結(jié)語(yǔ)