主题：电网“污染”对超声装置影响防治浅析

电网“污染”对超声装置影响防治浅析

① 顾纪章  ② 沈延政  xiangheng-liu@126.com  联系人：刘湘衡  13736721966 
随着科学技术的发展，现代化的超声仪器和各种辅助设备得到了广泛的使用。由于这些先进的仪器和设备都具有高档的计算机部件和大量的微电子器件，对交流供电电源的要求越来越高。操作人员在工作中经常遇到这些先进的医疗仪器和设备出现故障，轻则出现数据差错、图像模糊、信息丢失，工作受到干扰。重则硬件突然损坏，软件遭到冲击，仪器设备无法继续正常工作。以上这些现象的出现，不仅与仪器设备自身的质量有关，而且更重要的是与给这些仪器设备供电的电网质量有十分密切的关系。因此在使用这些先进的医疗仪器设备时，首先应对供电电网采取一些必要的措施，确保仪器设备的安全。
人们通常对水源和空气污染的概念和防治方法比较了解，而对供电电网的“污染”却所知甚少。由于输电网络和各种性质负载的应用，往往会在一定的区域范围内，使供电电网遭到严重的“污染”。长期以来，人们十分重视电网电压不稳定对仪器设备的影响，而对电网中存在的尖峰干扰、浪涌电压、浪涌电流、谐波失真、波形下陷和瞬间断电等因素给仪器设备造成的影响，往往认识不足。然而，大量的事实已经证明，供电电网“污染”正是造成大多数医疗仪器设备损坏及运行发生故障的“杀手”。
局部区域电网产生“污染”的原因主要有以下几种：
1、使用大容量电感性负载：如医院内的电梯、空调器、电焊机和大功率医疗仪器等开关时，在电源线上会产生瞬间的过冲电压，一般称作为操作性过电压，或工业干扰。操作性过电压严重时，可在电源线上产生瞬间的4000~6000伏浪涌电压和3000安以上的浪涌电流。
2、使用非线性负载：如仪器设备中的高频开关电源，在工作时会在电网中产生严重的谐波干扰，使电网的谐波电流失真增大。特别是一些采用可控硅调相角的仪器设备，工作时会使电网中交流电压的正弦波形产生严重畸变。
3、供电线路和配电设备陈旧：可使局部电网电压产生严重的波动，即电压突然升高或下降。
                                                                 
① 215001 苏州工业园区现代电工仪器有限公司（0512-67423675）
② 215001 苏州市第四人民医院苏州超声医学研究室
江苏超声医学  1999年  第10卷  第1期
                                                                                     
4、雷击：在多雷地区或雷雨季节，当发生云层间或云层对地放电（俗
称雷电或闪电）时，电源线中会瞬间感应产生高达2000~20000安的浪涌电流，由此产生急剧的磁场变化，使电源线中产生高达上万伏的浪涌尖峰电压。
电网“污染”，特别是瞬间过电压（浪涌尖峰电压）和浪涌电流，对医疗仪器和设备造成的破坏性后果，表现在下面四种层次：
1、仪器设备损坏，甚至产生火灾和人员伤亡，后果极为严重。这种破坏一般以雷击灾害为主。
2、整个网络系统工作停顿，同一电源线供电的仪器设备全部或部分遭到不同程度的毁坏，经济损失惨重。
3、仪器设备工作受到干扰，图像模糊，数据差错，无法正常工作。
4、仪器设备虽能继续工作，但内部元器件受损，整套设备的可靠性下降，使用寿命缩短。
为了确保医疗仪器设备的正常工作，延长使用寿命，必须防治电网的“污染”。最有效的办法是采用高性能的抗干扰交流稳压电源对仪器设备供电，使电网中的浪涌尖峰电压、浪涌电流、谐波失真、电压波动等“污染”和仪器设备隔离；消除或大大削弱来自电网中的各种工业干扰和感应雷击的危害，形成一个局部的“净化”的供电电源。
目前市场上供应的交流稳压电源种类甚多，适用的对象各不相同。为先进的医疗仪器设备供电的交流稳压电源应具备以下性能：
1、可靠性高：交流稳压电源自身的可靠性必须很高。应选用能连续工作，平均无故障时间最长的。以防由于交流稳压电源的故障，影响仪器的正常工作，甚至损坏仪器设备的硬件或软件。
2、抗干扰性能优：交流稳压电源抗干扰性能的优劣，直接影响到对电网“污染”的“净化”程度。应选择输入和输出完全隔离，并有良好的屏蔽装置和滤波吸收电路的交流稳压电源。对电网及仪器设备产生的几百赫到几万赫的脉冲干扰讯号，具有高效的双向抑制和衰减作用。
3、防雷击功能强：雷击灾害对医疗仪器设备具有极大的破坏性。虽然现代化的医疗建筑都有良好的避雷针等防雷设施，但这些防雷设施对保护建筑物内的仪器设备却无能为力。应选择装有防雷击电路的交流稳压电源，抵抗浪涌电流能力达15000安以上。当供电电源线遭到雷击感应时，能在极短的瞬间，将电源线上产生的浪涌尖峰电压和浪涌电流释放到大地中去。
                                                                 
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从而使仪器设备穿上一件抗雷击的“防弹衣”，得到有效的保护。
4、稳压范围宽：目前，许多地区的电网电压变化较大，特别是乡镇地
区的电压变化范围可达±20%/。因此选用的交流稳压电源的稳压范围必须大于±25%，即输入电压在165～275伏（单相）范围内变化。输出电压仍可保持220伏。
5、有适当的稳压精度：医疗仪器设备对交流稳压电源的稳压精度要求都不高， 一般稳压精度达到3%以上已能满足使用要求。对于采用继电器变换变压器抽头方式工作的稳压器，如市售的家用稳压器、空调稳压器、全自动稳压器等是不能用于医疗仪器设备的。因为继电器跳档时会产生瞬间的断电，触点间的飞弧，输出电压的突变，对于先进的医疗仪器设备是极为有害的。
6、应变时间快：应变时间是衡量交流稳压电源对电网电压或负载突变时反应速度的指标。某些仪器设备在工作时所耗用的功率有突变的要求（如X光机），因此应该选用应变时间小于40毫秒的交流稳压电源。
7、波形失真小：交流稳压电源输出电压的波形失真应小于5%。即使电网谐波含量很大时，通过交流稳压电源内部滤波电路的吸收，输出电压仍能保持总谐波含量小于5%的正弦波形。
8、各种保护功能齐全：交流稳压电源应具有过电压、过功率、短路等保护功能，除了保护自身的安全外，更应保护医疗仪器设备的安全。当仪器设备发生短路故障时，交流稳压电源的输出电压应立即降为零，这样可以减轻仪器设备的损坏程度。当电网电压突然异常升高或交流稳压电源出现故障时，输出电压不能出现瞬间的过电压。
应该指出的是，有些市售交流稳压电源的过电压保护采用继电器动作后切断输出电压的方法，这对医疗仪器设备是不可取的，因为继电器的机械动作速度，即反应时间太慢，在继电器动作之前的瞬间过电压，可能早已将医疗仪器设备中的计算机芯片和微电子器件损坏了。
为确保医疗仪器设备的正常工作，延长使用寿命，发挥其最大的效能，我们必须重视医疗仪器设备的供电质量。在电网“污染”严重的地区，选用高性能的交流稳压电源（如CVT系列）供电是十分必要的。
参考文献：
    1、SJ/T10541-94抗干扰型交流稳压电源通用技术条件。
2、SJ/T10542-94抗干扰型交流稳压电源测试方法。
                                                                 
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