Активные фильтры гармоник в силовых сетях больниц.

Анонс: Необходимость и целесообразность применения активных фильтров гармоник в силовых сетях больниц, медицинских городков. Особенности использования активных фильтров гармоник в силовых сетях больниц.

Силовые сети медицинских городков, больниц системы здравоохранения, в том числе их отдельных структурных подразделений (стационаров, отделений, поликлиник) специфичны по нагрузкам и требованиям к эксплуатации, причем:

• 3 класс безопасности по перерыву в электроснабжении (автоматическое переключение за время до полусекунды на резервный источник питания) сегментов сетей всех подразделений больниц, городков, где проводится диагностика, лечебные процедуры и реабилитация больных является необходимым условием функционирования силовой сети с различным оборудованием, но отнюдь не достаточным для проведения лечения современного уровня качества.
  Так, практически все диагностическое оборудование и превалирующая доля систем для проведения лечебных, реабилитационных процедур относятся не только к нелинейным, зачастую несимметричным, но и высокочувствительным нагрузкам, для которых изменение параметров качества электроэнергии в сети обуславливает отклонение от номинального режима работы. Как итог – искажение данных при диагностике, параметров лечения, «не субъективные» отклонения от протоколов лечения и, соответственно невольное нанесение вреда пациентам, что недопустимо в медицине современного уровня;
• в отличие от ряда других отраслей экономики силовые сети современных больниц, медицинских городков уже давно «цифровые» с информационными каналами связи, хранением, обработкой данных по пациентам и процедурам на серверах медицинских учреждений и коммутацией серверов с базами данных программно-аппаратных комплексов системы здравоохранения России.
  Негативное влияние перетоков реактивной мощности и гармонических искажений на информационные каналы связи рассматривалось здесь, в той или иной мере учитывается в СТО 34.01-9.1-002-2018 (по высокочастотной связи с использованием силовых сетей), СТО 34.01-21-005-2019 (по проектированию цифровых электросетей), СТО 34.01-9-005-2020 (по построению сетей связи) от ПАО «РОССЕТИ», ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020 по эмиссии гармоник, ГОСТ Р 59032.1-2020, ГОСТ Р 59032.2-2020, ГОСТ Р 59032.3-2020 и ГОСТ Р 59032.4-2020 по спецификации, проектированию, требованиям, измерениям, периодичности проверок фильтров гармоник и ГОСТ Р 59031-2020 по активным фильтрам гармоник;
• подавляющая доля оборудования и систем больниц, медицинских городков от простых ртутных эритемных ламп и энергосберегающего освещения до ангиографов, КТ и магнитно-резонансных томографов, линейных ускорителей, установок дистанционной и контактной гамма-терапии, плазмафереза, сама генерирует в сеть гармонические возмущения.

Причем в типовой четырехпроводной сети больниц несинусоидальность тока нулевого рабочего проводника может доходить до 200%, а среди других отраслей экономики больницы лидируют по коэффициенту несимметрии и коэффициенту несинусоидальности, сравнимому только с реверсивными прокатными станами в черной металлургии (см. таблицу ниже).

Так, в компьютерном томографе 3 гармоника имеет амплитуду тока больше, чем на фундаментальной частоте, магнитно-резонансный томограф выделяется мощными 5-й и четными гармониками, а нулевой провод КТ почти «под завязку» загружен третьей гармоникой.

В свою очередь люминесцентные лампы генерируют в сеть мощные нечетные гармоники вплоть до 19-го порядка включительно, преобразователи (выпрямители, конвертеры) широкий спектр гармоник разной интенсивности, сервера информационных систем – гармоники четных порядков и т.д.

Т.е. по факту силовые сети медицинских учреждений пока едва ли не самые засоренные, а их очистка предопределена не только и не столько экономической целесообразностью (см. финансовые выгоды устранения гармонических возмущений активными фильтрами гармоник (АФГ) здесь), сколько критической необходимостью обеспечения нормального режима работы оборудования и систем диагностики, лечения, реабилитации больных.

Особенности использования активных фильтров гармоник в силовых сетях больниц.

С учетом ограниченного финансирования государственных больниц, пока не нормированных показателей эмиссии и трансмиссии гармоник в точке присоединения больничных сетей к сетям распределительных компаний (индикативные уровни в ГОСТ Р 59032.3-2020, ГОСТ Р 59032.4-2020), а также спецификой работы АФГ с сегментом «ниже точки присоединения» (см. здесь), единственно целесообразным подходом к очистке силовых сетей от гармонических возмущений является:

• максимально возможная группировка силового диагностического, лечебного, реабилитационного и пр. оборудования по характеру нагрузки, что позволит использовать групповой метод локализации источников гармонических возмущений;
• полный анализ параметров качества в выделенном сегменте сети и в идеале – с энергоаудитом объекта для выявления критических (по амплитуде токов, напряжений) гармоник, что позволит превентивно подобрать (и настроить) АФГ меньшей мощности, а значит и менее дорогой по цене;
• максимально близкая интеграция АФГ с источником гармонических возмущений для очистки большего объема сети и снижения мощности, цены фильтра;
• комбинация АФГ с тиристорными УКРМТ, благодаря чему фильтр будет работать исключительно по своему прямому назначению (с гармониками нефундаментальных частот) и появится возможность существенного снижения его мощности и цены;
• комбинация АФГ с пассивными фильтрами, настроенными на интенсивные первые гармоники, что снизит мощность и цену АФГ.