U današnje vrijeme, s brzim razvojem znanosti i tehnologije i stalnim poboljšanjem medicinske razine, također je popraćeno uvođenjem razne napredne medicinske opreme velikih razmjera, koja proizvodi veliki broj harmonika u tim medicinskim ustanovama, što donosi ozbiljne štete na električnu sigurnost i normalan rad medicinske opreme.Aktivni filterski uređaj postao je ključni uređaj za rješavanje ovog problema.
1.1 Medicinska oprema
Postoji veliki broj energetskih elektroničkih komponenti u medicinskoj opremi, a ti uređaji će tijekom rada proizvesti veliki broj harmonika, uzrokujući zagađenje.Češća oprema je MRI (instrument nuklearne magnetske rezonancije), CT uređaj, rendgenski uređaj, DSA (kardiovaskularni kontrastni uređaj) i tako dalje.Među njima, RF puls i izmjenično magnetsko polje generiraju se tijekom MRI rada za generiranje nuklearne magnetske rezonancije, a i RF puls i izmjenično magnetsko polje dovest će do harmoničnog zagađenja.Ispravljački most visokonaponskog ispravljača u rendgenskom aparatu proizvodit će velike harmonike kada radi, a rendgenski uređaj je prolazno opterećenje, napon može doseći desetke tisuća volti, a izvorna strana transformator će povećati trenutno opterećenje od 60 do 70kw, što će također povećati harmonijski val mreže.
1.2 Električna oprema
Oprema za ventilaciju u bolnicama kao što su klima uređaji, ventilatori itd. i oprema za rasvjetu kao što su fluorescentne svjetiljke proizvest će veliki broj harmonika.Kako bi se uštedjela energija, većina bolnica koristi ventilatore za pretvaranje frekvencije i klima uređaje.Frekvencijski pretvarač je vrlo važan izvor harmonika, njegova ukupna stopa harmonijskog izobličenja struje THD-i doseže više od 33%, proizvest će veliki broj 5, 7 harmonijskih struja onečišćenja električne mreže.U rasvjetnoj opremi unutar bolnice nalazi se veliki broj fluorescentnih svjetiljki, koje će također proizvoditi veliki broj harmonijskih struja.Kada je više fluorescentnih svjetiljki spojeno na trofazno četverožično opterećenje, srednjom će crtom teći velika struja trećeg harmonika.
1.3 Komunikacijska oprema
Trenutno se u bolnicama upravlja računalnom mrežom, što znači da je broj računala, video nadzora i audio opreme velik, a to su tipični harmonijski izvori.Osim toga, poslužitelj koji pohranjuje podatke u sustav upravljanja računalne mreže mora biti opremljen rezervnim napajanjem poput UPS-a.UPS prvo ispravlja struju iz mreže u istosmjernu struju, od koje se dio pohranjuje u bateriji, a drugi dio se pretvara u reguliranu izmjeničnu struju preko pretvarača za napajanje opterećenja.Kada se mrežni terminal napaja, baterija napaja pretvarač kako bi nastavio s radom i osigurao normalan rad opterećenja.I znamo da će ispravljač i inverter koristiti IGBT i PWM tehnologiju, tako da će UPS proizvoditi puno 3, 5, 7 harmonijske struje pri radu.
2. Šteta harmonika na medicinsku opremu
Iz gornjeg opisa možemo zaključiti da postoji mnogo izvora harmonika u distribucijskom sustavu bolnice, koji će proizvesti veliki broj harmonika (s najviše 3, 5, 7 harmonika) i ozbiljno zagaditi elektroenergetsku mrežu, uzrokujući problemi s kvalitetom električne energije kao što su harmonijski višak i neutralno harmonično preopterećenje.Ovi problemi mogu utjecati na korištenje medicinske opreme.
2.1 Šteta harmonika na opremu za dobivanje slike
Zbog utjecaja harmonika medicinsko osoblje često doživljava kvarove opreme.Ove greške mogu uzrokovati pogreške u podacima, zamućene slike, gubitak informacija i druge probleme ili oštetiti komponente tiskanih ploča, što rezultira time da medicinska oprema ne može nastaviti s normalnim radom.Konkretno, kada je neka oprema za snimanje pod utjecajem harmonika, unutarnje elektroničke komponente mogu zabilježiti fluktuacije i promijeniti izlaz, što će dovesti do deformacije preklapanja ili dvosmislenosti slike valnog oblika, što je lako uzrokovati pogrešnu dijagnozu.
2.2 Šteta harmonika na instrumente za liječenje i njegu
U liječenju se koriste mnogi elektronički instrumenti, a harmonici najviše oštećuju kirurški instrument.Kirurško liječenje odnosi se na liječenje laserom, visokofrekventnim elektromagnetskim valovima, zračenjem, mikrovalovima, ultrazvukom itd. samostalno ili u kombinaciji s tradicionalnom kirurgijom.Povezana oprema podložna je harmonijskim smetnjama, izlazni signal će sadržavati smetnje ili će izravno pojačati harmonijski signal, uzrokujući snažnu električnu stimulaciju pacijenata, a postoje i veliki sigurnosni rizici prilikom liječenja nekih važnih dijelova.Instrumenti za njegu kao što su respiratori, pacemakeri, monitori EKG-a, itd., usko su povezani sa životima skrbnika, a signal nekih instrumenata je vrlo slab, što može dovesti do netočnog prikupljanja informacija ili čak do prestanka rada kada su podvrgnuti harmonijskom smetnje, uzrokujući velike gubitke pacijentima i bolnicama.
3. Harmonijske mjere upravljanja
Prema uzrocima harmonika, mjere liječenja mogu se grubo podijeliti u sljedeće tri vrste: smanjenje impedancije sustava, ograničavanje izvora harmonika i ugradnja filtarskog uređaja.
3.1 Smanjite impedanciju sustava
Da bi se postigla svrha smanjenja impedancije sustava, potrebno je smanjiti električnu udaljenost između nelinearne električne opreme i napajanja, drugim riječima, poboljšati razinu napona napajanja.Na primjer, glavna oprema čeličane je elektrolučna peć, koja je izvorno koristila napajanje od 35 KV, te je postavljena posebna linija napajanja od 35 KV pomoću dvije trafostanice od 110 KV, a harmonijska komponenta bila je veća na sabirnici od 35 KV.Nakon korištenja udaljenosti od samo 4 kilometra 220KV trafostanice postavljeno je 5 35KV posebnog linijskog napajanja, harmonici na autobusu su se značajno poboljšali, osim postrojenja također je korišten sinkroni generator većeg kapaciteta, tako da je električna udaljenost ovih nelinearnih opterećenja znatno smanjena, tako da je postrojenje generiralo harmonijsku redukciju.Ova metoda ima najveću investiciju, treba je uskladiti s planiranjem razvoja električne mreže i prikladna je za velike industrijske projekte, a bolnice zahtijevaju neprekinutu kontinuiranu opskrbu električnom energijom, općenito napajanu iz dvije ili više trafostanica, tako da ova metoda nije prioritet.
3.2 Ograničavajući harmonijski izvori
Ova metoda treba promijeniti konfiguraciju harmonijskih izvora, ograničiti radni način generiranja harmonika u velikim količinama i usredotočiti se na korištenje uređaja s harmonijskom komplementarnošću za međusobno poništavanje.Frekvencija karakterističnih harmonika povećava se povećanjem faznog broja pretvarača, a efektivna vrijednost harmoničke struje se jako smanjuje.Ova metoda treba preurediti krug opreme i koordinirati korištenje instrumenata, što ima velika ograničenja.Bolnica se može malo prilagoditi prema vlastitoj situaciji, što može u određenoj mjeri smanjiti količinu harmonika.
3.3 Ugradnja filtarskog uređaja
Trenutno postoje dva često korištena AC filtarska uređaja: pasivni filtarski uređaj iaktivni filtarski uređaj (APF).Pasivni filtarski uređaj, također poznat kao LC filtarski uređaj, koristi načelo LC rezonancije za umjetno stvaranje niza rezonancijskih grana kako bi se osigurao kanal vrlo niske impedancije za određeni broj harmonika koje treba filtrirati, tako da se ne ubrizgava u električnu mrežu.Pasivni filtarski uređaj ima jednostavnu strukturu i očigledan učinak harmonijske apsorpcije, ali je ograničen na harmonike prirodne frekvencije, a karakteristike kompenzacije imaju veliki utjecaj na impedanciju mreže (na određenoj frekvenciji, impedancija mreže i LC filterski uređaj može imati paralelnu rezonanciju ili serijsku rezonanciju).Aktivni filterski uređaj (APF) je nova vrsta energetskog elektroničkog uređaja koji se koristi za dinamičko potiskivanje harmonika i kompenzaciju jalove snage.Može prikupiti i analizirati trenutni signal opterećenja u stvarnom vremenu, odvojiti svaki harmonik i jalovu snagu i kontrolirati izlaz pretvarača s harmoničnom i reaktivnom strujom jednake amplitude i obrnutom kompenzacijskom strujom kroz regulator za pomak harmoničke struje u opterećenju, tako da se postigne svrha harmonijske kontrole.Aktivni filteruređaj ima prednosti praćenja u stvarnom vremenu, brzog odziva, sveobuhvatne kompenzacije (reaktivna snaga i 2~31 harmonik mogu se kompenzirati u isto vrijeme).
4 Specifična primjena APF aktivnog filtarskog uređaja u medicinskim ustanovama
Uz kontinuirano poboljšanje životnog standarda ljudi i ubrzanje starenja stanovništva, potražnja za medicinskim uslugama je u stalnom porastu, a industrija medicinskih usluga je pred ulaskom u razdoblje brzog rasta, a najznačajniji i najvažniji predstavnik medicinske industrije je bolnica.Zbog posebne društvene vrijednosti i značaja bolnice hitno je rješavanje problema kvalitete njezine električne energije.
4.1 Odabir APF-a
Prednosti harmonijske regulacije, prije svega, su osiguranje osobne sigurnosti pacijenata i medicinskog osoblja, odnosno smanjenje ili uklanjanje štetnog utjecaja harmonijske regulacije na distribucijski sustav, osiguranje normalnog rada transformatora i medicinskih instrumenata. ;Drugo, izravno odražava ekonomske koristi, odnosno osigurava normalan rad sustava kompenzacije niskog napona kapacitivnosti, igra svoju dužnu ulogu, smanjuje sadržaj harmonika u električnoj mreži i poboljšava faktor snage, smanjuje gubitak jalove snage , te produžiti životni vijek opreme.
Šteta harmonika za medicinsku industriju je vrlo velika, veliki broj harmonika utjecat će na izvedbu i upotrebu preciznih instrumenata i može ugroziti osobnu sigurnost u ozbiljnim slučajevima;Također će povećati gubitak snage u liniji i toplinu vodiča, smanjiti učinkovitost i vijek trajanja opreme, tako da je važnost kontrole harmonika očigledna.Kroz instalacijuaktivni filteruređaja, svrha harmonijske kontrole može se dobro postići, kako bi se osigurala sigurnost ljudi i opreme.Kratkoročno, kontrola harmonika zahtijeva određenu količinu kapitalnih ulaganja u ranoj fazi;Međutim, sa stajališta dugoročnog razvoja, APFaktivni filtarski uređajpogodan je za održavanje u kasnijem razdoblju i može se koristiti u stvarnom vremenu, a ekonomske koristi koje donosi za kontrolu harmonika i društvene koristi od pročišćavanja električne mreže također su očite.
Vrijeme objave: 30. lipnja 2023