电能质量下降引发医疗设备故障的研究仝青英孟晓东李振华乔桦郑莉莉(武警总医院医学工程科，北京)【摘要】目的研究电能质量下降对医疗设备安全运行的影响和由其所引发的医疗设备故障。方法通过分析造成电能质量下降的原因，对比2005—2007年中的36个月内5类200台分属医院各科室的临床使用率高的A、B类中型电子设备的故障情况，参照同一时间段内电能质量监测结果进行归纳比较、分析，筛选出故障属性相同的数据。结果电力污染主要是由用电设备产生的，这些污染导致电能质量下降。由此而引发的故障中，电源部分的故障率最高，约占总故障的46．2％，控制部分的故障率约为42．5％，信号通道部分的故障率最低，约占11．3％。结论用电设备产生的谐波是电力污染的主要原因。电力污染导致的电能质量下降主要对医疗设备的电源和控制部分产生影响，由此引发的医疗设备故障剧增，对医疗设备的安全性产生了严重的负面影响。【关键词】电网电能质量电力污染谐波医疗设备【中国图书分类号】R318．6Medical equipment failure induced by poor quality of powerTONGQingying，MENGXiaodong，LIZhenhua，QIAOHna，andZHENGLili．Department ofMedicalEngineering，GeneralHos— pital ofChinesePeople’SArmedPoliceForces，Beijing，China【Abstract】ObjectiveTo study the impact of poor power qualit)r on medical equipment s出ty and failure．MethodsThe cau— ses of power quality deterioration were analyzed．The failures of200 medium—sized medical apparatuses with high atilization rates in various sections of the hospital within the36 months from2005 to2007 were revieaed．The data of failures with identical attributes were screened out by contrasting the power qualit)r monitoring results in the same period．ResultsThe electric apparatuses bring about elec·作者简介：仝青英，女，1957年出生。硕士，副主任医师，硕士生导师，科主任。主要从事医学工程专业研究工作。 tric power pollutions，which cause the power quality deterioration．The failure rate produced by electric power pollutions of power part is the highest，about46．2％，followed by control part about42．5％，and the引列印"鲫 r●L rlk rL rl r，L麟黼(MedicalJournal。f theChine8ePeople’sArmedPoliceForces)V01．20No．0—05出版439 signal channel part the lowest．about11．3％．ConclusionsHarmonic from electric apparatus is the primary canse of electric power pollutions．Power quality deterioration mostly affects the parts of power and control of medical equipments，there by dramatically in— creasing failures and producing severe negative effects on the safety of medical equipment．【Key words】Electric power networkPower qualityElectric power pollutionHarmonicMedical equipment现代医疗设备越来越要求高质量的稳定电能保障。然而，医院电力系统同样会受到污染，电力污染越严重，电能质量越差¨J，但其对医疗设备的影响却没有受到人们足够的重视。为此，笔者通过对我院2005—2007年间的5类200台中型电子版设备的故障情况进行了研究，说明电力污染的程度和带来的严重后果，并对改进方法提出一些设想。1主要设备和方法1．1主要设备我院2004年以后院内建设进入了高峰期，院内设备的数量有了大的飞跃，使用期间各种用电设备不仅引起电压幅值的波动，同时伴随产生各种谐波造成电网的污染。由于大型电子设备的设计一般都要耐受较强的电力污染，笔者选取了中型的电子设备，集中收集了2005～2007年的36个月当中，对200台使用3年左右故障率处于中等水平，分属我院各个供电支路的使用率高的设备进行跟踪。这样所得到的数据兼顾了普遍性和标准性。这200台设备的分布情况为：国产监护70台，占总量的35％；进口监护70台，占总量的35％；超声诊断仪20台，占总量的10％；心电图机20台，占总量的10％；除颤器10台，占总量的5％；麻醉机10台，占总量的5％。对象样本选择了最常用的检查设备、手术设备和急救设备，包括了国产和进口设备，基本涵盖了使用率极高的中型医疗电子设备。1．2方法衡量电能质量的主要指标是电网频率和电压质量旧J。频率质量指标为频率允许偏差；电压质量指标包括允许电压偏差、允许波形畸变率(谐波)、三相电压允许不平衡度及允许电压波动和闪变。本次实验中笔者选用的是美国FLUKE公司的RPMl650电能监测仪。每周2次在用电高峰时对供电线路定期监测，详细记录时间、地点和污染类别，另外在选取的对象样本设备每次发生故障时对目标供电支路进行实时的针对性重点监测，此为不定期监测，同样详细记录下监测的时问、地点和污染类别。在针对性重点监测的同时，记录此次故障发生的详细数据，内容包括故障的时间、地点和故障归属类别。对没有检测到污染的故障只记次数不记录内容。将每一台设备在36个月中的所有故障按照时问顺序排序，这样就得到了单一数据横列，将所有设备数据横列归结到一起再按照时间段纵向比较，得出同一时间段的数据。选取和电能质量监测时问段相符合的数据，得到电能质量下降引起设备故障数据，最后将所有数据汇总、比较、分析，从而发现电能质量下降和医疗设备故障之间的联系。1．3数据统计1．3．1将电能质量监测的数据结果进行汇总，总共作了1247次电能质量监测，其中104次定期监测中检测到电力污染76次，1143次不定期监测中检测到电力污染746次，总共822次检测到电力污染。将其分类汇总，结果表明电能质量下降主要集中在以下几类中：干扰谐波235次，占总量的28．6％；电压波动与闪变223次，占总量的27．1％；电压骤变328次，占总量的39．9％；其他的36次，占总量的4．4％。第一类是杂波干扰谐波，表现在瞬间尖峰脉冲，它们的时间为毫秒级，分析表明带有微处理器的电器设备60％以上的故障都是由于谐波干扰造成的。同时这些电路中的电感线圈随着一些强脉冲电势通过时，自身也产生出额外的反向电动势迭加到电源波形上，并产生出多次尖峰波向周围空间和沿电源线辐射，从而自身也成为一个干扰源，加剧了电源的污染和破坏程度。第二类是电压波动与闪变。资料显示，63．7％的保修期内的设备故障都是由于浪涌引起的，它对集成电路和芯片冲击最大。第三类是电压骤变。这种污染持续时间较长，对设备的电源部分影响最大¨。。1．3．2设备故障的数据统计按照以下两部分进行。先将设备归结为6类，其中国产监护和进口监护的比例都很高，所以将它们区分开来，便于分析。设备故障的发生部位可以归结到三部分：电源部分、信号通道部分和控制部分。总的故障次数为1143次，和电能质量下降的时间段相吻合的有746次，约占总数的65．3％。故障分类的比例分布情况，详见表1。