電網(wǎng)“污染”對超聲裝置影響防治淺析

1、江蘇超聲醫(yī)學(xué) 1999年 第10卷 第1期 電網(wǎng)“污染”對超聲裝置影響防治淺析 顧紀(jì)章 沈延政隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化的超聲儀器和各種輔助設(shè)備得到了廣泛的使用。由于這些先進(jìn)的儀器和設(shè)備都具有高檔的計算機(jī)部件和大量的微電子器件，對交流供電電源的要求越來越高。操作人員在工作中經(jīng)常遇到這些先進(jìn)的醫(yī)療儀器和設(shè)備出現(xiàn)故障，輕則出現(xiàn)數(shù)據(jù)差錯、圖像模糊、信息丟失，工作受到干擾。重則硬件突然損壞，軟件遭到?jīng)_擊，儀器設(shè)備無法繼續(xù)正常工作。以上這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，不僅與儀器設(shè)備自身的質(zhì)量有關(guān)，而且更重要的是與給這些儀器設(shè)備供電的電網(wǎng)質(zhì)量有十分密切的關(guān)系。因此在使用這些先進(jìn)的醫(yī)療儀器設(shè)備時，首先應(yīng)對供電電網(wǎng)采取一些必

2、要的措施，確保儀器設(shè)備的安全。人們通常對水源和空氣污染的概念和防治方法比較了解，而對供電電網(wǎng)的“污染”卻所知甚少。由于輸電網(wǎng)絡(luò)和各種性質(zhì)負(fù)載的應(yīng)用，往往會在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，使供電電網(wǎng)遭到嚴(yán)重的“污染”。長期以來，人們十分重視電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定對儀器設(shè)備的影響，而對電網(wǎng)中存在的尖峰干擾、浪涌電壓、浪涌電流、諧波失真、波形下陷和瞬間斷電等因素給儀器設(shè)備造成的影響，往往認(rèn)識不足。然而，大量的事實(shí)已經(jīng)證明，供電電網(wǎng)“污染”正是造成大多數(shù)醫(yī)療儀器設(shè)備損壞及運(yùn)行發(fā)生故障的“殺手”。局部區(qū)域電網(wǎng)產(chǎn)生“污染”的原因主要有以下幾種：1、使用大容量電感性負(fù)載：如醫(yī)院內(nèi)的電梯、空調(diào)器、電焊機(jī)和大功率醫(yī)療儀器等開關(guān)時，

3、在電源線上會產(chǎn)生瞬間的過沖電壓，一般稱作為操作性過電壓，或工業(yè)干擾。操作性過電壓嚴(yán)重時，可在電源線上產(chǎn)生瞬間的40006000伏浪涌電壓和3000安以上的浪涌電流。2、使用非線性負(fù)載：如儀器設(shè)備中的高頻開關(guān)電源，在工作時會在電網(wǎng)中產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波干擾，使電網(wǎng)的諧波電流失真增大。特別是一些采用可控硅調(diào)相角的儀器設(shè)備，工作時會使電網(wǎng)中交流電壓的正弦波形產(chǎn)生嚴(yán)重畸變。3、供電線路和配電設(shè)備陳舊：可使局部電網(wǎng)電壓產(chǎn)生嚴(yán)重的波動，即電壓突然升高或下降。 215001 蘇州工業(yè)園區(qū)現(xiàn)代電工儀器有限公司(溫州現(xiàn)代集團(tuán)有限公司蘇州公司) 215001 蘇州市第四人民醫(yī)院蘇州超聲醫(yī)學(xué)研究室江蘇超聲醫(yī)學(xué) 1999年

4、 第10卷 第1期 4、雷擊：在多雷地區(qū)或雷雨季節(jié)，當(dāng)發(fā)生云層間或云層對地放電（俗稱雷電或閃電）時，電源線中會瞬間感應(yīng)產(chǎn)生高達(dá)200020000安的浪涌電流，由此產(chǎn)生急劇的磁場變化，使電源線中產(chǎn)生高達(dá)上萬伏的浪涌尖峰電壓。電網(wǎng)“污染”，特別是瞬間過電壓（浪涌尖峰電壓）和浪涌電流，對醫(yī)療儀器和設(shè)備造成的破壞性后果，表現(xiàn)在下面四種層次：1、儀器設(shè)備損壞，甚至產(chǎn)生火災(zāi)和人員傷亡，后果極為嚴(yán)重。這種破壞一般以雷擊災(zāi)害為主。2、整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作停頓，同一電源線供電的儀器設(shè)備全部或部分遭到不同程度的毀壞，經(jīng)濟(jì)損失慘重。3、儀器設(shè)備工作受到干擾，圖像模糊，數(shù)據(jù)差錯，無法正常工作。4、儀器設(shè)備雖能繼續(xù)工作，但

5、內(nèi)部元器件受損，整套設(shè)備的可靠性下降，使用壽命縮短。為了確保醫(yī)療儀器設(shè)備的正常工作，延長使用壽命，必須防治電網(wǎng)的“污染”。最有效的辦法是采用高性能的抗干擾交流穩(wěn)壓電源對儀器設(shè)備供電，使電網(wǎng)中的浪涌尖峰電壓、浪涌電流、諧波失真、電壓波動等“污染”和儀器設(shè)備隔離；消除或大大削弱來自電網(wǎng)中的各種工業(yè)干擾和感應(yīng)雷擊的危害，形成一個局部的“凈化”的供電電源。目前市場上供應(yīng)的交流穩(wěn)壓電源種類甚多，適用的對象各不相同。為先進(jìn)的醫(yī)療儀器設(shè)備供電的交流穩(wěn)壓電源應(yīng)具備以下性能：1、可靠性高：交流穩(wěn)壓電源自身的可靠性必須很高。應(yīng)選用能連續(xù)工作，平均無故障時間最長的。以防由于交流穩(wěn)壓電源的故障，影響儀器的正常工作，甚

6、至損壞儀器設(shè)備的硬件或軟件。2、抗干擾性能優(yōu)：交流穩(wěn)壓電源抗干擾性能的優(yōu)劣，直接影響到對電網(wǎng)“污染”的“凈化”程度。應(yīng)選擇輸入和輸出完全隔離，并有良好的屏蔽裝置和濾波吸收電路的交流穩(wěn)壓電源。對電網(wǎng)及儀器設(shè)備產(chǎn)生的幾百赫到幾萬赫的脈沖干擾訊號，具有高效的雙向抑制和衰減作用。3、防雷擊功能強(qiáng)：雷擊災(zāi)害對醫(yī)療儀器設(shè)備具有極大的破壞性。雖然現(xiàn)代化的醫(yī)療建筑都有良好的避雷針等防雷設(shè)施，但這些防雷設(shè)施對保護(hù)建筑物內(nèi)的儀器設(shè)備卻無能為力。應(yīng)選擇裝有防雷擊電路的交流穩(wěn)壓電源，抵抗浪涌電流能力達(dá)15000安以上。當(dāng)供電電源線遭到雷擊感應(yīng)時，能在極短的瞬間，將電源線上產(chǎn)生的浪涌尖峰電壓和浪涌電流釋放到大地中去。

7、215001 蘇州工業(yè)園區(qū)現(xiàn)代電工儀器有限公司(溫州現(xiàn)代集團(tuán)有限公司蘇州公司) 215001 蘇州市第四人民醫(yī)院蘇州超聲醫(yī)學(xué)研究室江蘇超聲醫(yī)學(xué) 1999年 第10卷 第1期 從而使儀器設(shè)備穿上一件抗雷擊的“防彈衣”，得到有效的保護(hù)。4、穩(wěn)壓范圍寬：目前，許多地區(qū)的電網(wǎng)電壓變化較大，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的電壓變化范圍可達(dá)±20%/。因此選用的交流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓范圍必須大于±25%，即輸入電壓在165275伏（單相）范圍內(nèi)變化。輸出電壓仍可保持220伏。5、有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓精度：醫(yī)療儀器設(shè)備對交流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓精度要求都不高， 一般穩(wěn)壓精度達(dá)到3%以上已能滿足使用要求。對于采用繼電器變換

8、變壓器抽頭方式工作的穩(wěn)壓器，如市售的家用穩(wěn)壓器、空調(diào)穩(wěn)壓器、全自動穩(wěn)壓器等是不能用于醫(yī)療儀器設(shè)備的。因?yàn)槔^電器跳檔時會產(chǎn)生瞬間的斷電，觸點(diǎn)間的飛弧，輸出電壓的突變，對于先進(jìn)的醫(yī)療儀器設(shè)備是極為有害的。6、應(yīng)變時間快：應(yīng)變時間是衡量交流穩(wěn)壓電源對電網(wǎng)電壓或負(fù)載突變時反應(yīng)速度的指標(biāo)。某些儀器設(shè)備在工作時所耗用的功率有突變的要求（如X光機(jī)），因此應(yīng)該選用應(yīng)變時間小于40毫秒的交流穩(wěn)壓電源。7、波形失真小：交流穩(wěn)壓電源輸出電壓的波形失真應(yīng)小于5%。即使電網(wǎng)諧波含量很大時，通過交流穩(wěn)壓電源內(nèi)部濾波電路的吸收，輸出電壓仍能保持總諧波含量小于5%的正弦波形。8、各種保護(hù)功能齊全：交流穩(wěn)壓電源應(yīng)具有過電壓、過

9、功率、短路等保護(hù)功能，除了保護(hù)自身的安全外，更應(yīng)保護(hù)醫(yī)療儀器設(shè)備的安全。當(dāng)儀器設(shè)備發(fā)生短路故障時，交流穩(wěn)壓電源的輸出電壓應(yīng)立即降為零，這樣可以減輕儀器設(shè)備的損壞程度。當(dāng)電網(wǎng)電壓突然異常升高或交流穩(wěn)壓電源出現(xiàn)故障時，輸出電壓不能出現(xiàn)瞬間的過電壓。應(yīng)該指出的是，有些市售交流穩(wěn)壓電源的過電壓保護(hù)采用繼電器動作后切斷輸出電壓的方法，這對醫(yī)療儀器設(shè)備是不可取的，因?yàn)槔^電器的機(jī)械動作速度，即反應(yīng)時間太慢，在繼電器動作之前的瞬間過電壓，可能早已將醫(yī)療儀器設(shè)備中的計算機(jī)芯片和微電子器件損壞了。為確保醫(yī)療儀器設(shè)備的正常工作，延長使用壽命，發(fā)揮其最大的效能，我們必須重視醫(yī)療儀器設(shè)備的供電質(zhì)量。在電網(wǎng)“污染”嚴(yán)重的地區(qū)，選用高性能的交流穩(wěn)壓電源（如CVT系列