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。

3.1綜合辦公樓配電室諧波測量數據

3.2生產(chan)車間(jian)配電室諧波(bo)測量數據

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。