摘要:隨(sui)著電子設(she)備大量的(de)使用,非線性負荷越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多,企業電力網(wang)的(de)諧波污染問(wen)題也越(yue)(yue)來越(yue)(yue)嚴重,由于(yu)諧波(bo)的不良作(zuo)(zuo)用(yong)惡化(hua)電能質量,增加附加損(sun)耗,降低電網(wang)可靠性,影(ying)響(xiang)企業(ye)供用(yong)電設(she)備的正(zheng)常工作(zuo)(zuo),甚至損(sun)害設(she)備造成電氣(qi)故障。結合用電(dian)安全要(yao)求及現狀,淺談有源濾波裝置在生物制藥安全供電系統中的作用及效果。
關鍵詞:諧波;電(dian)能質量;有(you)源濾波(bo)
1、概述
目(mu)前各種電力(li)電子裝置在制藥企(qi)業中(zhong)大量(liang)(liang)應用,其中(zhong)整(zheng)流裝(zhuang)置所占的(de)比例大,逆變器(qi)、直(zhi)流斬波器(qi)等所需的(de)直(zhi)流電源主要來自整(zheng)流電路(lu),常用的(de)晶(jing)閘(zha)管相控整(zheng)流電路(lu)或二極(ji)管整(zheng)流電路(lu)都是嚴重(zhong)的(de)諧波源,電氣設備的(de)單臺容量(liang)(liang)雖(sui)然很小,但數量(liang)(liang)卻(que)很龐大,其內(nei)部大都含有開關電源(yuan),各類(lei)開關電源(yuan)、變頻器的(de)用量越(yue)來越(yue)多,加上(shang)熒光(guang)燈產(chan)生的(de)諧波,使電源(yuan)的(de)諧波污染問(wen)題日益突出。電(dian)網諧(xie)波使得電(dian)壓(ya)、電(dian)流的波形發生(sheng)了畸(ji)變,使公司(si)電(dian)力系(xi)統、用電(dian)設(she)備出(chu)現許多異常(chang)現象和故障,對其進行有效(xiao)的防(fang)止,已成為(wei)企業電力系統安全運行工作的重要內容之一。有源濾波器通過CT采集系統(tong)中的諧(xie)(xie)波電(dian)流,經CPU快速計算(suan)并提取(qu)各次(ci)諧(xie)(xie)波的含量,發出指令(ling)使(shi)功(gong)率器(qi)件產(chan)生(sheng)與諧(xie)(xie)波電(dian)流幅值(zhi)相(xiang)等、方向相(xiang)反的補償電(dian)流,注入到電(dian)網中從而抵消系統(tong)中的諧(xie)(xie)波電(dian)流。
2、生物制藥電(dian)能質(zhi)量主要特征
2.1生(sheng)物制藥(yao)產業集(ji)群(qun)式發(fa)展。未(wei)來產業集(ji)群(qun)化是(shi)發(fa)展必然趨勢,生(sheng)物制藥(yao)是(shi)一個(ge)組合化過程,需要(yao)各個(ge)環節的聯系,因此電(dian)(dian)能質量治理格外(wai)重(zhong)要,一旦設備發(fa)生(sheng)故障或(huo)電(dian)(dian)力系(xi)統故障,則(ze)導致經濟效益的直線下降(jiang)。
2.2主(zhu)要負(fu)荷是變頻器驅動的泵機和電(dian)機。主要諧波源是變頻器,且諧波含量較大,需(xu)單獨配置APF進(jin)行諧(xie)波(bo)治理(li)。
3、生物制藥供配電系統諧波源及(ji)其特點(dian)
隨著制藥行業的迅猛(meng)發展,許多制藥行業所(suo)需(xu)要的新型*設備(bei)也應運而生(sheng),制藥企業存在大量的泵機及(ji)電機(ji)類負載,并且很多都(dou)配有變頻器,變頻器的大(da)量應用使得配電(dian)系統中的諧波含量大(da)大(da)增加(jia)。
目(mu)前,絕大部分變(bian)頻器(qi)的(de)整流環節都是應用6脈沖整流(liu)將交流(liu)電轉化(hua)為(wei)(wei)直流(liu)電,因此所產(chan)生的(de)(de)諧(xie)波(bo)以5次、7次、11次為(wei)(wei)主。同時(shi),制(zhi)藥企業(ye)通(tong)常擁(yong)有實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室和自(zi)動(dong)(dong)化(hua)生產(chan)線,存在(zai)著大(da)量的(de)(de)精密設(she)(she)備,在(zai)許多(duo)情(qing)況下這些設(she)(she)備既是(shi)諧(xie)波(bo)的(de)(de)產(chan)生者(zhe),也是(shi)諧(xie)波(bo)的(de)(de)受害者(zhe)。諧(xie)波(bo)會影(ying)響(xiang)(xiang)到實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室中設(she)(she)備的(de)(de)正(zheng)(zheng)常工(gong)作(zuo),使(shi)得(de)正(zheng)(zheng)在(zai)進(jin)行的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)功虧一簣;諧(xie)波(bo)也會影(ying)響(xiang)(xiang)到自(zi)動(dong)(dong)化(hua)生產(chan)線的(de)(de)智能控制(zhi)器、PLC系(xi)統,使(shi)自(zi)動(dong)(dong)控制(zhi)設(she)(she)備出(chu)現(xian)故障。在(zai)許多(duo)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室、制(zhi)藥企業(ye)的(de)(de)自(zi)動(dong)(dong)生產(chan)線都出(chu)現(xian)過謝波(bo)的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)而造成設(she)(she)備的(de)(de)故障。因此制(zhi)藥企業(ye)的(de)(de)諧(xie)波(bo)問(wen)題影(ying)響(xiang)(xiang)較為(wei)(wei)深遠,危害性(xing)嚴重,急需治理。
2.1科研場所及實驗室(shi)
實驗室作為重(zhong)要(yao)的(de)生物制(zhi)藥科研場(chang)所,大量(liang)的(de)敏感設備(bei)需(xu)要(yao)干凈的(de)電網環境以保障系(xi)統的(de)正常運(yun)行。一般皆會涉(she)及高新儀(yi)器、精密儀(yi)器測量(liang)設備(bei)、開關電源、整流(liu)逆變器(qi)、UPS/EPS等,同時也是作(zuo)為較大(da)的諧波源。實驗室等(deng)存在大(da)量開關電源負(fu)載的場所由于其(qi)負(fu)載的特點,會產生明(ming)顯的3次、5次和7次諧(xie)波,需要特別(bie)注(zhu)意3次諧(xie)波電(dian)流對中性線的影響。
2.2自(zi)動(dong)化生產線
發酵是生產原料藥的一個重(zhong)要(yao)環節,所以都離不開發酵(jiao)罐這一核心,隨著產(chan)品產(chan)量的不(bu)斷擴大、新(xin)(xin)(xin)工藝(yi)的不(bu)斷更新(xin)(xin)(xin)和新(xin)(xin)(xin)品種的不(bu)斷增加,對發(fa)酵(jiao)罐的控制方式、攪拌(ban)頻率和時段調整等提出了不(bu)同的要求。針(zhen)對重型(xing)大負載比(bi)較(jiao)多、耗(hao)電量比(bi)較(jiao)大、發(fa)酵(jiao)周期比(bi)較(jiao)長的情(qing)況(kuang),近(jin)幾年發(fa)酵(jiao)生產(chan)企業也采(cai)取(qu)了多種方法(fa),進(jin)行了不(bu)少設備改造,變(bian)頻調速是好的既能滿足生產工(gong)藝(yi)要求,又能節(jie)能降耗的方式。但隨著自動化(hua)程度(du)的不斷提高,自動化(hua)設備對(dui)電(dian)源污(wu)染的程度(du)也越來(lai)越惡劣,相應的(de)對(dui)自動控(kong)制(zhi)系統(tong)的(de)干(gan)擾也越來越強,對(dui)電(dian)源濾波、凈(jing)化,取得相對(dui)穩定的(de)綠色電(dian)源的(de)要求也越來越高(gao)。目前,絕大部(bu)分變頻器的(de)整流(liu)環節都是(shi)應用6脈沖整流將(jiang)交流電轉(zhuan)化為(wei)直流電,因此(ci)所產生的諧波以5次(ci)(ci)、7次(ci)(ci)、11次(ci)(ci)為(wei)主。
3、現(xian)場案例
以山東省某生(sheng)物(wu)制藥(yao)電(dian)能質量治理項(xiang)目為例(li),根(gen)據廠區負責人員反(fan)饋(kui),該廠區綜合(he)辦公樓頻繁(fan)出現(xian)跳閘(zha)現(xian)象,另外生(sheng)物(wu)制藥(yao)生(sheng)產車間配(pei)電(dian)房電(dian)容柜內電(dian)抗器出現(xian)燒(shao)焦和(he)N線(xian)線(xian)纜過熱的情況查找主要原因,預估(gu)是由于綜合辦公樓和生產車間分別涉及變頻空調(diao)、計算(suan)機通信設備(bei)、LED燈照明和泵機(ji)等負載,運(yun)行過程中會產生諧波并對整個供配電系統造成影響,現對綜(zong)合辦公樓和生產車間所在的配電房進行測量(liang),并根據相(xiang)(xiang)應(ying)的電能質量(liang)數(shu)據給出(chu)相(xiang)(xiang)應(ying)的治理方(fang)案。
從上述兩組測量(liang)數(shu)據可(ke)以得(de)出(chu)綜合辦公樓的諧波主要為5次和7次為主,電流畸變率至(zhi)多為(wei)22%,對(dui)于(yu)5次(ci)和7次(ci)諧波可通過在(zai)配電房集中治理,消除諧波對(dui)整個供配電系統(tong)、變壓器、電容柜和其它用電(dian)設備(bei)的(de)影響,從而保(bao)證(zheng)正常的(de)生物制藥生產(chan)工作;生產(chan)車間配電(dian)室諧波(bo)較(jiao)嚴(yan)重(zhong),3次(ci)(ci)和(he)5次(ci)(ci)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)已(yi)超(chao)過了國家GB/T14549-1993《電(dian)能質(zhi)量公用(yong)電(dian)網諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)》0.38KV系(xi)統各次(ci)(ci)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)及諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)電(dian)流(liu)(liu)值標準。現(xian)場電(dian)容(rong)(rong)柜(ju)串接(jie)7%電(dian)抗,3次(ci)(ci)和(he)5次(ci)(ci)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)流(liu)(liu)入電(dian)容(rong)(rong)柜(ju),諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)電(dian)流(liu)(liu)疊加在電(dian)容(rong)(rong)器(qi)的基波(bo)(bo)(bo)電(dian)流(liu)(liu)上,使電(dian)容(rong)(rong)器(qi)的運行電(dian)流(liu)(liu)變大,溫(wen)升(sheng)增高,引(yin)起過熱而(er)降低(di)電容(rong)器(qi)的使用壽命或使電容(rong)器(qi)損(sun)壞。由于(yu)3次(ci)諧(xie)波(bo)屬于(yu)零序諧(xie)波(bo)電(dian)(dian)流,三相矢(shi)量角(jiao)一致(zhi),會(hui)(hui)在N線(xian)(xian)上(shang)進行線(xian)(xian)性疊加,N線(xian)(xian)電(dian)(dian)流約223A,已經超(chao)過(guo)了相線(xian)(xian)上(shang)的電(dian)(dian)流值,N線(xian)(xian)電(dian)(dian)流過(guo)大會(hui)(hui)造成中性線(xian)(xian)超(chao)溫、絕緣老(lao)化,發生(sheng)(sheng)接地故障,從而導致(zhi)中斷供(gong)電(dian)(dian)甚至發生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)氣火災。
可采用有(you)源濾波裝置對其進行末端(duan)就地治理,采用DSP+FPGA全數字(zi)控制方式(shi),并聯在(zai)系統(tong)中,可(ke)對(dui)2~51次諧波(bo)進(jin)(jin)行全補償或特定(ding)次諧波(bo)進(jin)(jin)行補償;能夠消除系(xi)統中的各次(ci)諧(xie)波,防止諧波對(dui)N線(xian)造成(cheng)損害,保護(hu)線(xian)路,同時防止火(huo)災的發(fa)生。
6、結(jie)語
隨(sui)著現(xian)代(dai)化(hua)生產(chan)工(gong)藝、電力電子(zi)研(yan)(yan)發(fa)設備等(deng)*科研(yan)(yan)手段的(de)(de)不斷引(yin)入和(he)加深,大(da)量(liang)的(de)(de)非線性(xing)(xing)電力電子(zi)設備涌現(xian),在提(ti)升生物制(zhi)藥(yao)質量(liang)的(de)(de)同時,也(ye)給(gei)整(zheng)(zheng)個(ge)工(gong)廠的(de)(de)供配(pei)電系(xi)統的(de)(de)電能(neng)質量(liang)帶來了嚴峻的(de)(de)考驗,特別是科研(yan)(yan)實(shi)驗室,負載(zai)設備多樣,諧波產(chan)生和(he)變化(hua)有很大(da)的(de)(de)隨(sui)機性(xing)(xing)和(he)復雜性(xing)(xing)。通過對生物制(zhi)藥(yao)建筑供配(pei)電系(xi)統的(de)(de)電能(neng)質量(liang)進行研(yan)(yan)究,并結合(he)系(xi)統平臺(tai)提(ti)出合(he)理(li)的(de)(de)整(zheng)(zheng)體(ti)(ti)解決方案,改善生物制(zhi)藥(yao)的(de)(de)供電質量(liang),提(ti)高(gao)電網(wang)的(de)(de)安全和(he)經濟運行以及(ji)降低(di)能(neng)耗。