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淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 嘉定 201801
1 引言
現(xiàn)代化醫(yī)療機構(gòu)為提高醫(yī)療服務(wù)水平，不斷引入新型、復(fù)雜的各種先進醫(yī)療設(shè)備如核磁共振、CT機、X光機、血透機等，同時各種節(jié)能照明設(shè)備、變頻空調(diào)、電梯設(shè)備等大量投入使用。這些設(shè)備均為非線性設(shè)備，在運行過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波，對配電系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備造成一定的干擾。同時這些先進的醫(yī)療設(shè)備都具有高檔的計算機部件和大量的高靈敏微電子器件，對供電電源的電能質(zhì)量要求很高，對電壓波動和電力諧波非常敏感，嚴(yán)重的電力諧波問題會導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備的損壞甚至導(dǎo)致醫(yī)療事故的發(fā)生。
2 醫(yī)院建筑供電系統(tǒng)諧波源、諧波特性及諧波危害分析
2.1 諧波的來源
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主要分類
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設(shè)施設(shè)備名稱
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建筑設(shè)施
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電梯設(shè)備
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中央空調(diào)系統(tǒng)
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消防水泵
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照明設(shè)備
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醫(yī)療設(shè)施
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手術(shù)室、層流室系統(tǒng)
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ICU、分娩室、新生兒監(jiān)護室、血透中心等
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制劑、樣本、血液保存與冷凍設(shè)施
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醫(yī)院辦公自動化設(shè)施
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醫(yī)療診斷設(shè)備
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主要診斷設(shè)備，如螺旋CT機、彩色多普勒、核磁共振儀、腹腔鏡、腦電圖機、色譜儀、各種功能檢測儀器等
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主要治療設(shè)備，如呼吸機、高壓氧倉、各類監(jiān)護儀、激光治療儀等
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2.2 諧波的特性
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諧波源負(fù)載種類
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諧波電流次數(shù)
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諧波電流畸變率
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照明燈具、電腦等
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3、5、7、9等（2n+1）次
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（7~10）%
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電子檢測設(shè)備、手術(shù)室、伽瑪?shù)兜?/p>
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3、5、7、9等（2n+1）次
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（10~15）%
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CT、磁共振、DSA等
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3、5、7、9等（2n+1）次
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（30~40）%
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加速器、X光機、胃腸機等
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3、5、7、9等（2n+1）次
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（50~60）%
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UPS、變頻通風(fēng)設(shè)備、電梯等
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5、7、9、11等（6n+1）次
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（25~35）%
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2.3 諧波危害分析
2.3.1 諧波對配電系統(tǒng)的危害
使電力元件附加損耗加大，易引發(fā)火災(zāi)；影響電氣設(shè)備的正常運行；引起電網(wǎng)諧振；使繼電保護誤動作，電氣測量誤差過大；使工控系統(tǒng)崩潰。
2.3.2 諧波對醫(yī)療設(shè)備的危害
導(dǎo)致依賴微處理器技術(shù)的設(shè)備的同步失調(diào)和數(shù)據(jù)錯誤；直接危害設(shè)備內(nèi)部電子線路安全，導(dǎo)致?lián)舸┗蚍烹�；影響精密醫(yī)療設(shè)備的使用性能和精度。
3 電網(wǎng)諧波國家標(biāo)準(zhǔn)要求
目前采用的電能質(zhì)量（諧波）評定標(biāo)準(zhǔn)，主要為中國國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14549-1993），標(biāo)準(zhǔn)中對電網(wǎng)中電流電壓的畸變率有明確規(guī)定，也是作為諧波評價、治理的重要依據(jù)。
表1：電網(wǎng)諧波電壓國家標(biāo)準(zhǔn)：引用于（GB/T14549-1993）
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電網(wǎng)標(biāo)稱電壓（kV）
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電壓總諧波畸變率（%）
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各次諧波電壓含有率（%）
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奇 次
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偶 次
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0.38
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5.0
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4.0
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2.0
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6
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4.0
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3.2
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1.6
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10
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35
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3.0
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2.4
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1.2
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66
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110
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2.0
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1.6
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0.8
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表2：注入電網(wǎng)公共連接點的諧波電流允許值：引用于（GB/T14549-1993）
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標(biāo)稱電
壓（kV）
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基準(zhǔn)短路
容量（MV.A）
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諧波次數(shù)及諧波電流允許值（A）
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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10
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11
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12
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13
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0.38
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10
|
78
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62
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39
|
62
|
26
|
44
|
19
|
21
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16
|
28
|
13
|
24
|
|
10
|
100
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26
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20
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13
|
20
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8.5
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15
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6.4
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6.8
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5.1
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9.3
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4.3
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7.9
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14
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15
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16
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17
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18
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19
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20
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21
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22
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23
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24
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25
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0.38
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10
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11
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12
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9.7
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18
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8.6
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16
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7.8
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8.9
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7.1
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14
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6.5
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12
|
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10
|
100
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3.7
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4.1
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3.2
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6
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2.8
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5.4
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2.6
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2.9
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2.3
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4.5
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2.1
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4.1
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4 ANAPF低壓有源濾波器在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用案例
4.1 有源濾波器應(yīng)用簡介
某大型三甲醫(yī)院新建的門診住院綜合樓共有4臺2000kVA和1臺1600kVA的變壓器以及1臺800kW的柴油發(fā)電機，根據(jù)該醫(yī)院各變壓器非線性負(fù)荷設(shè)備的負(fù)載率大小和相應(yīng)的諧波畸變率以及各非線性設(shè)備的同時使用率來計算諧波電流的大小，配置了5臺不同容量規(guī)格的ANAPF有源濾波器。
下面以1#ANAPF有源濾波器投入運行前、后配電系統(tǒng)電能質(zhì)量測試情況的對比分析為例來具體描述，其中1#變壓器負(fù)載主要為燈光照明、電梯、潛污泵、計算機中心等。
4.1.1 有源濾波器投運前后的數(shù)據(jù)
（1）有源濾波器投入前電流波形畸變比較嚴(yán)重，三相電流諧波含量分別為19.7%、27.8%、26.6%，三相電流分別為45A、40A、64A，中性線電流為37A。
（2）有源濾波器投入后電流波形畸變情況明顯改善，三相電流諧波含量明顯降低，分別為2.9%，2.8%，3.4%，三相電流分別為47A、48A、47A，中性線電流為5A。
（3）電流波形明顯改善，使用濾波器后電流波形近似呈正弦波形態(tài)，諧波治理的工作達到了預(yù)期的目標(biāo)和效果。
4.1.2 有源濾波器投運前后測試記錄數(shù)據(jù)
.jpg)
4.2 有源濾波器在醫(yī)院建筑中應(yīng)用的意義
保護醫(yī)療用電設(shè)備安全，凈化電源，保護功率因數(shù)補償設(shè)備，防止保護裝置的誤動作，降低電能損耗，擴大變壓器和發(fā)電機供電容量。
4.3 有源濾波器主要技術(shù)指標(biāo)
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接線方式
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三相三線或三相四線
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接入電壓
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3×380V ±10%
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接入頻率
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50Hz ±2%
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動態(tài)補償響應(yīng)時間
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動態(tài)響應(yīng)＜4ms，全響應(yīng)時間＜20ms；
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開關(guān)頻率
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10kHz
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功能設(shè)置
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只補償諧波、只補償無功、既補償諧波又補償無功；手動、自動切換。
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諧波補償次數(shù)
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2-21次
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保護類型
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直流過壓 IGBT過流 裝置溫度保護
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過載保護
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自動限流在設(shè)定值，不發(fā)生過載
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冷卻方式
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智能風(fēng)冷
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噪音
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＜ 65db(處于柜內(nèi)并運作于額定狀態(tài))
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工作環(huán)境溫度
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-10℃～+45℃
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工作環(huán)境濕度
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＜85%RH 不凝結(jié)
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安裝場合
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室內(nèi)安裝
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海拔高度
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≤1000m（更高海拔需降容使用）
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進出線方式
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下進下出
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防護等級
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IP21
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智能通信接口
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RS485/MODBUS-RTU
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遠程監(jiān)控
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可選
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外形尺寸(mm)
(W×D×H)
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30A
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50A
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75A
|
100A
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|
600×500×1500
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600×500×1500
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600×500×1800
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800×600×2200
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重量(kg)
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三相四線
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三相三線
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30A、50A
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75A、100A
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30A、50A
|
75A、100A
|
|
280
|
360
|
240
|
290
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4.4 有源濾波器報價及元件清單
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型號：ANAPF100-400/B
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參考價格：12萬元/臺
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主要產(chǎn)品明細：
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序號
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名 稱
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型 號
|
數(shù)量
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|
1
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APF電氣柜
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800X600X2200
|
1
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|
2
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變流器
|
APFCOV-CVT100
|
1
|
|
3
|
控制器
|
APFMC-C100
|
1
|
|
4
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電抗器
|
APF-RE.(S)DG-100
|
1
|
|
5
|
有源電流互感器
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LT208-S7
|
3
|
|
6
|
濾波器
|
DL-1TH1
|
2
|
|
7
|
斷路器
|
CVS160FTM160D4P3D
|
1
|
|
8
|
接觸器
|
LC1D150M7C
|
1
|
|
9
|
微型斷路器
|
NDM1-63C32
|
1
|
|
10
|
中間繼電器
|
MY4NAC
|
2
|
|
11
|
R型變壓器
|
R320-0.38/0.22
|
1
|
|
12
|
諧波檢測儀
|
ACR350EGH
|
1
|
|
13
|
電線
|
16mm2
|
若干
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|
14
|
電線
|
4mm2
|
若干
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5 結(jié)論
本文分析了醫(yī)院建筑的諧波源、諧波特性和危害，并通過某大型醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)中有源濾波器的應(yīng)用案例，對比分析了有源濾波器投入前后的情況，說明了有源濾波器的諧波治理技術(shù)是改善供電電能質(zhì)量的有效手段之一，可將產(chǎn)生的諧波控制在最小范圍內(nèi)，達到科學(xué)合理用電，抑制電網(wǎng)污染，提高電能質(zhì)量，保證醫(yī)療設(shè)備安全的作用。
【參考文獻】
1、GB/T 14549-1993 《電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)諧波》
2、安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版
3、doc88.com 《”醫(yī)院行業(yè)”配電系統(tǒng)諧波治理案例》
作者簡介：
淮亞利，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，Email: 2880157850@qq.com手機：13524826678 QQ:2880157850
《ANAPF有源電力濾波裝置設(shè)計與應(yīng)用圖集》（圖集號：ACR13CDX701）由安科瑞電氣股份有限公司主編，本圖集結(jié)合ANAPF有源電力濾波裝置產(chǎn)品的特點，依據(jù)電氣設(shè)計規(guī)范，研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題，達到改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全運行的目的。圖集適用于新建、改建、擴建和技改項目中工業(yè)與民用及公共建筑內(nèi)電氣設(shè)備的諧波抑制及綜合治理的設(shè)計與改造。凡需要圖集的請?zhí)峁┵F單位名稱、部門、地址、郵編、聯(lián)系人、聯(lián)系電話、郵箱等信息，傳真:021-69155906、郵件:2880157850@qq.com或QQ:2880157850至安科瑞淮亞利工程師收，安科瑞電氣免費贈送。
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