電能質(zhì)量-案例研究
測(cè)量工具：Fluke 434電能質(zhì)量分析儀
用戶：Stan Benoit，Geisinger衛(wèi)生保健系統(tǒng)（Geisinger Health System）的一名CRES放射/腫瘤學(xué)維護(hù)主管
使用的功能：三相示波器、驟降和驟升、自動(dòng)趨勢(shì)、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和瞬變
　　盡管Stan Benoit的專業(yè)是電子和醫(yī)療成像，但是他發(fā)現(xiàn)自己經(jīng)常需要參與談判事務(wù)。作為Geisinger衛(wèi)生保健系統(tǒng)（Geisinger Health System）的一名CRES 放射/腫瘤學(xué)維護(hù)主管，Benoit負(fù)責(zé)為5家醫(yī)學(xué)院和31套衛(wèi)星設(shè)備維護(hù)大量復(fù)雜的成像系統(tǒng)?？梢傻碾娔苜|(zhì)量問(wèn)題經(jīng)常讓他奔波于設(shè)備制造商和內(nèi)部的電工之間。無(wú)論從患者本身還是從經(jīng)濟(jì)費(fèi)用上講，停工的代價(jià)都是慘重的——X射線、乳腺成像，以及其它系統(tǒng)都價(jià)值數(shù)百萬(wàn)元，并且故障還會(huì)造成技師或外科醫(yī)生無(wú)法工作。大多數(shù)單位都有馬達(dá)/發(fā)電機(jī)，能夠不受市電的影響而正常工作，這樣就使供電系統(tǒng)更有保障，但也更加復(fù)雜。另外，單位還有不斷進(jìn)行改在，以適應(yīng)的醫(yī)療技術(shù)。工程師和電工就不得不面對(duì)不斷變化的電力系統(tǒng)。對(duì)于Benoit以及和他一起工作的人來(lái)說(shuō)，討論電能質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)成為了日常工作的一部分。
　　當(dāng)復(fù)雜的CAT掃描機(jī)、MRI和心導(dǎo)管手術(shù)系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題時(shí)，首先要問(wèn)的是：“是電子部件還是電力出了問(wèn)題？”為了回答這一問(wèn)題并zui終解決問(wèn)題，Benoit就必須和幾個(gè)不同的部門打交道。設(shè)備銷售商負(fù)責(zé)支持合同之內(nèi)的電子部件。內(nèi)部的設(shè)施部門負(fù)責(zé)維護(hù)電力系統(tǒng)，往往需要外部電氣承包商的支持。這種情況就往往使“是電子部件還是電力出了問(wèn)題？”轉(zhuǎn)化為了“是誰(shuí)的問(wèn)題？”。
　　Benoit具有3年維護(hù)醫(yī)療醫(yī)療電子設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，但他并不是一個(gè)電能質(zhì)量專家。他發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有鐵一般的事實(shí)，將很難協(xié)調(diào)電子和電力部門。去年，他購(gòu)買了一臺(tái)Fluke 434電能質(zhì)量分析儀，并開始學(xué)習(xí)更多的電能質(zhì)量知識(shí)。
學(xué)習(xí)曲線
　　Benoit希望在和制造商或電工協(xié)調(diào)之前，首先能夠?qū)θ嚯娏ο到y(tǒng)進(jìn)行基本的測(cè)試，獲得直接的事實(shí)。他還希望有一種能夠?yàn)槠鋵W(xué)習(xí)電能質(zhì)量提供更多詳細(xì)信息的工具。他zui重要的要求之一就是能夠和不同的部門共享數(shù)據(jù)——有時(shí)候可能是詳細(xì)的報(bào)告，有時(shí)候可能是站在配電盤前觀察實(shí)時(shí)顯示。他的工具必須是單位內(nèi)容的人員都非常信任的。Fluke 434就非常適合這些要求。
　　有時(shí)候，跟蹤電氣系統(tǒng)是非常具有挑戰(zhàn)性的。他必須非常小心地讓專業(yè)電工幫助連接并識(shí)別電路。Benoit閱讀了434的手冊(cè)、福祿克的一些應(yīng)用文章，也閱覽了一些書籍，但是大多知識(shí)還是通過(guò)觀察434的測(cè)量數(shù)據(jù)，和設(shè)備銷售商、電工以及電能質(zhì)量專家一起工作獲得的。
Stan Benoit如何使用Fluke 434
　　自從有了Fluke 434，他就經(jīng)常要使用到它。它曾經(jīng)將其用于X射線機(jī)、CAT、MRI和直線加速器。除了排障之外，在安裝新的成像系統(tǒng)之前，他還利用434來(lái)檢查電能質(zhì)量。在很多情況下，他用434來(lái)證明電能質(zhì)量不是引起故障的原因。
　　他非常喜歡彩色的圖形顯示屏，尤其是連接屏幕，可以幫助他正確地設(shè)置。顯示屏使他可以與其他人共享并討論（解決爭(zhēng)論）實(shí)時(shí)的波形和趨勢(shì)圖。他可以利用PC接口將數(shù)據(jù)下載至計(jì)算機(jī)，并生成完整的報(bào)告。他可以根據(jù)受眾的要求自定義報(bào)告，“我必須和醫(yī)生討論這些問(wèn)題。我必須使其清晰易懂”。
　　在診斷故障時(shí)，Benoit首先打開434的“三相示波器視圖”，檢查電壓波形。相量圖能幫助確認(rèn)連接的正確性，并快速觀察系統(tǒng)平衡特性。
　　為了跟蹤間歇性的故障，他經(jīng)常使用“驟降和驟升”模式。在該模式下，無(wú)需任何設(shè)置，434的“自動(dòng)趨勢(shì)繪圖”功能即可立即分析電壓和電流，識(shí)別短達(dá)1/2電源周期的變化。在驟降和驟升模式下，他能夠正常運(yùn)行成像系統(tǒng)，切換周圍的設(shè)備，或者切換至備用供電系統(tǒng)，并在434上觀察其影響。在儀器屏幕上，Benoit可以利用光標(biāo)和縮放工具觀察事件，而不中斷后臺(tái)的記錄。
　　如果在驟降和驟升模式下沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，他就會(huì)將434置于瞬變模式，使系統(tǒng)運(yùn)行。在“瞬變”模式下，434可以捕獲和顯示更短的事件——可短至5 uS。
　　zui近以來(lái)，Benoit利用驟降和驟升模式來(lái)跟蹤移動(dòng)成像系統(tǒng)的故障。該系統(tǒng)是間歇性工作的，并且好像多數(shù)故障發(fā)生在炎熱的天氣。正如Stan的介紹：“我們使用記錄功能，看起來(lái)非常熟悉，就像一臺(tái)紙帶記錄儀。當(dāng)我們聽到制冷設(shè)備打開時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)全部三相都發(fā)生了驟降。”這些車載系統(tǒng)都有自己的制冷系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)扇啟動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生高的啟動(dòng)電流，引起電壓驟降。在夏季，電力需量比較高，電壓會(huì)略有下降，尤其是由移動(dòng)成像實(shí)驗(yàn)室服務(wù)的鄉(xiāng)下。因此，在不比較熱的天氣，電壓驟降更像是引起成像系統(tǒng)故障的原因。
　　為了為新安裝設(shè)備判斷電能質(zhì)量，或者避免電力干擾引起設(shè)備故障，他利用434的“系統(tǒng)監(jiān)測(cè)”功能，這是他使用zui多的一項(xiàng)功能。僅需按一下按鈕，他即可對(duì)電壓質(zhì)量進(jìn)行全面的研究。
系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能
　　大多數(shù)電能質(zhì)量問(wèn)題均可通過(guò)詳細(xì)的電壓測(cè)量和跟蹤其隨時(shí)間的變化檢測(cè)到。始終能夠提供強(qiáng)壯、穩(wěn)定電壓的電力系統(tǒng)才是健康的系統(tǒng)。Fluke 434分析儀的“系統(tǒng)檢測(cè)”功能能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的限值分析長(zhǎng)達(dá)一周時(shí)間內(nèi)的各種電壓特性，并在單一的通過(guò)/失敗視圖中顯示這些豐富的數(shù)據(jù)。為了了解Benoit是如何使用這一功能的，我們將檢查一項(xiàng)他對(duì)MRI系統(tǒng)的供電進(jìn)行評(píng)估的例子。
　　系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能采用EN50160電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的限值來(lái)確定電壓特性是否在可接受的容差范圍之內(nèi)，考慮的特性有：
l平均RMS電壓
l諧波
l閃變
l電壓時(shí)間（驟降、驟升、快速變化或中斷）
l不平衡
l頻率

　　系統(tǒng)檢測(cè)功能在長(zhǎng)達(dá)一周的時(shí)間內(nèi)跟蹤所有這些特性。它還記錄電流值來(lái)幫助確定電壓變化的原因。

　　您可以利用EN50160的限值（默認(rèn)限值），也可以根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。在本例中，Benoit檢查了制造商的技術(shù)指標(biāo)，決定將電壓限值設(shè)置的稍微嚴(yán)格一些，將原來(lái)的90%改為92%。
通過(guò)或失敗的詳細(xì)信息
　　在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主視圖中，每一項(xiàng)電壓特性都被表示為一個(gè)通過(guò)/失敗柱圖。但是在簡(jiǎn)單視圖的背后則提供了豐富的詳細(xì)資料。


　　在Benoit的電壓數(shù)據(jù)中，您可以看到醫(yī)院所要求的每周發(fā)電機(jī)測(cè)試。當(dāng)切換至備用電源系統(tǒng)時(shí)，被顯示為大約2個(gè)周期的驟降。您可以看出大廈的工作規(guī)律——周末和晚上的電流較低，在工作時(shí)間電流則較高。
　　在過(guò)去幾年中，Stan Benoit已經(jīng)學(xué)到了很多關(guān)于電能質(zhì)量的知識(shí)。在一定程度上，他正在成為自己事業(yè)成功的犧牲品。他和其他生物醫(yī)療工程師一起調(diào)試心臟計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的故障。他也會(huì)被邀請(qǐng)檢查HVAC制冷器的供電。“自從我有了Fluke 434，就一直在為人們做我以前連知道都不知道的事情！”他正在通過(guò)兩種途徑來(lái)使自己不那么“受歡迎”：*就是教會(huì)一些同事自己已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)，第二就是其他部門擁有自己的電能質(zhì)量分析儀。
檢查三相系統(tǒng)的連接
　　人們?cè)跈z查三相系統(tǒng)時(shí)zui容易犯的錯(cuò)誤之一就是不正確地連接儀器。在測(cè)量Y型連接的系統(tǒng)時(shí)，可能需要連接9根測(cè)試線，因此就很容易將測(cè)試線交換或忘記連接。434在測(cè)試線和顯示屏上采用了色碼。這樣很有幫助，但還是通過(guò)檢查相量圖來(lái)確認(rèn)連接。