安(ān)科(kē)瑞 陳聰(cōng)

摘(zhāi)要：隨著電子設(shè)備(bèi)大量的使用，非綫(xiàn)性(xìng)負(fù)荷越(yuè)來越多(duō)，企業電力(lì)網的(dí)諧(xié)波(bō)汙(wū)染問(wèn)題也越(yuè)來越(yuè)嚴重，由(yóu)於(yú)諧(xié)波(bō)的不良作(zuò)用(yòng)惡化電能質量，增加附加(jiā)損(sǔn)耗，降低電網(wǎng)可靠(kào)性(xìng)，影(yǐng)響企業供用(yòng)電(diàn)設(shè)備的(dí)正(zhèng)常工作(zuò)，甚至(zhì)損(sǔn)害設(shè)備造(zào)成電氣故障(zhàng)。結(jié)合(hé)用(yòng)電安全要求(qiú)及現狀，淺談有源(yuán)濾波(bō)裝(zhuāng)置(zhì)在生物製藥安全(quán)供電(diàn)係(xì)統中(zhōng)的(dí)作(zuò)用(yòng)及效果。

關鍵詞：諧(xié)波；電(diàn)能(néng)質量(liáng)；有(yǒu)源(yuán)濾波(bō)

1，概(gài)述(shù)

目前(qián)各(gè)種(zhǒng)電力電子(zǐ)裝(zhuāng)置(zhì)在(zài)製藥(yào)企(qǐ)業(yè)中大(dà)量應用，其(qí)中整流(liú)裝(zhuāng)置(zhì)所(suǒ)占(zhān)的比(bǐ)例大，逆(nì)變(biàn)器(qì)，直流斬波(bō)器等所需(xū)的(dí)直(zhí)流電源主(zhǔ)要來自(zì)整流(liú)電路(lù)，常用的晶(jīng)閘(zhá)管(guǎn)相(xiāng)控(kòng)整流電路或二(èr)極管整流(liú)電(diàn)路都是嚴(yán)重的(dí)諧(xié)波源，電氣設(shè)備(bèi)的(dí)單(dān)台(tái)容量雖然很小，但(dàn)數量(liáng)卻(què)很龐大，其內部(bù)大(dà)都(dū)含(hán)有(yǒu)開關電源(yuán)，各類開關電(diàn)源(yuán)，變頻(pín)器的(dí)用量越(yuè)來越多，加(jiā)上熒(yíng)光(guāng)燈(dēng)產生(shēng)的(dí)諧波，使(shǐ)電源(yuán)的諧波汙染問題日(rì)益突出。電(diàn)網(wǎng)諧波(bō)使(shǐ)得電壓(yā)，電流的波形發生了(liǎo)畸變(biàn)，使(shǐ)公司電力係(xì)統，用電設備(bèi)出(chū)現(xiàn)許多(duō)異(yì)常現象和故(gù)障(zhàng)，對其進(jìn)行有效的防止，已(yǐ)成(chéng)為(wéi)企業電力(lì)係統安全運行(háng)工(gōng)作(zuò)的重要內容(róng)之(zhī)一。有源濾波器(qì)通(tōng)過CT采集係(xì)統中的諧波(bō)電流(liú)，經(jīng)CPU快(kuài)速(sù)計(jì)算(suàn)並提取(qǔ)各(gè)次諧波的(dí)含量，發(fā)出指令使功(gōng)率(shuài)器件(jiàn)產生與(yǔ)諧波電流幅值(zhí)相等，方(fāng)向(xiàng)相(xiāng)反的補償(cháng)電流(liú)，注(zhù)入(rù)到(dào)電(diàn)網(wǎng)中從而(ér)抵消(xiāo)係統中(zhōng)的諧(xié)波電(diàn)流(liú)。

2，生物製(zhì)藥電(diàn)能質量主要(yào)特(tè)征(zhēng)

2.1生物(wù)製藥(yào)產業(yè)集群式(shì)發展。未(wèi)來產業集群化(huà)是(shì)發展必(bì)然趨勢(shì)，生(shēng)物製(zhì)藥是一(yī)個組合化(huà)過程(chéng)，需要(yào)各個(gè)環(huán)節的(dí)聯(lián)係(xì)，因此(cǐ)電(diàn)能質(zhì)量(liáng)治(zhì)理(lǐ)格(gé)外(wài)重要，一旦(dàn)設(shè)備(bèi)發生(shēng)故障或(huò)電力係(xì)統故障，則(zé)導致經濟效(xiào)益的直(zhí)綫下(xià)降(jiàng)。

2.2主要(yào)負(fù)荷(hé)是變(biàn)頻器(qì)驅動的(dí)泵(bèng)機和電機。主要諧波源(yuán)是變頻(pín)器，且諧波(bō)含(hán)量(liáng)較大(dà)，需單(dān)獨配(pèi)置APF進行諧(xié)波(bō)治理(lǐ)。

3，生(shēng)物製(zhì)藥(yào)供(gōng)配(pèi)電(diàn)係統諧波源及其特點(diǎn)

隨著(zhuó)製(zhì)藥行業(yè)的(dí)迅猛發(fā)展(zhǎn)，許多(duō)製(zhì)藥行業所需(xū)要(yào)的(dí)新型設備也(yě)應運(yùn)而生(shēng)，製(zhì)藥企業存在大量的泵機及(jí)電機(jī)類負載(zǎi)，並(bìng)且很多都配有(yǒu)變(biàn)頻器，變(biàn)頻器的(dí)大量(liáng)應用(yòng)使得(dé)配電係(xì)統中(zhōng)的諧波(bō)含(hán)量大大增加(jiā)。

目前(qián)，絕(jué)大部(bù)分變頻器(qì)的整流環節都(dū)是應(yīng)用6脈衝整流(liú)將交流電轉化(huà)為直(zhí)流電(diàn)，因(yīn)此(cǐ)所(suǒ)產生的(dí)諧波以5次，7次(cì)，11次(cì)為主。同(tóng)時(shí)，製(zhì)藥(yào)企(qǐ)業通常(cháng)擁有(yǒu)實驗(yàn)室和自(zì)動化生(shēng)產綫，存(cún)在著(zhuó)大(dà)量(liáng)的精密設備，在(zài)許(xǔ)多(duō)情況下這(zhè)些(xiē)設(shè)備既是諧波的(dí)產(chǎn)生(shēng)者，也是(shì)諧(xié)波(bō)的(dí)受(shòu)害(hài)者(zhě)。諧(xié)波(bō)會(huì)影(yǐng)響到實驗室中(zhōng)設(shè)備的正(zhèng)常(cháng)工(gōng)作，使得(dé)正(zhèng)在進行的實(shí)驗功虧一簣；諧波(bō)也會(huì)影(yǐng)響(xiǎng)到自動(dòng)化生產綫(xiàn)的(dí)智能(néng)控製器(qì)，PLC係(xì)統，使自動控製(zhì)設(shè)備(bèi)出現故(gù)障。在許(xǔ)多(duō)實(shí)驗室，製(zhì)藥企(qǐ)業(yè)的(dí)自(zì)動生(shēng)產(chǎn)綫都(dū)出(chū)現過謝波的影(yǐng)響(xiǎng)而(ér)造成(chéng)設備的故障。因(yīn)此(cǐ)製藥企(qǐ)業(yè)的(dí)諧(xié)波問(wèn)題影(yǐng)響(xiǎng)較(jiào)為(wéi)深遠，危害(hài)性嚴(yán)重(zhòng)，急(jí)需治理。

2.1科(kē)研場(cháng)所及(jí)實驗室

實驗室作(zuò)為重(zhòng)要(yào)的生物製(zhì)藥科研場所，大(dà)量的敏(mǐn)感設(shè)備(bèi)需(xū)要幹(gān)淨的(dí)電(diàn)網(wǎng)環境以保障(zhàng)係統(tǒng)的正(zhèng)常(cháng)運行。一般(bān)皆(jiē)會涉(shè)及高新儀器(qì)，精密儀器(qì)測(cè)量設(shè)備(bèi)，開關電(diàn)源，整流逆(nì)變(biàn)器，UPS/EPS等，同(tóng)時也是作為(wéi)較(jiào)大(dà)的(dí)諧波(bō)源(yuán)。實(shí)驗室等存在大(dà)量(liáng)開關電源(yuán)負載的(dí)場所由於其(qí)負載的特點，會(huì)產生(shēng)明顯(xiǎn)的(dí)3次，5次和(hé)7次諧(xié)波，需要特別(bié)注意3次諧(xié)波(bō)電(diàn)流對中性(xìng)綫的(dí)影(yǐng)響。

2.2自(zì)動(dòng)化生產綫

發(fā)酵是(shì)生產原(yuán)料藥(yào)的一(yī)個重(zhòng)要環節，所(suǒ)以都(dū)離不開(kāi)發酵(jiào)罐這一核(hé)心，隨著產(chǎn)品產(chǎn)量的不斷擴大，新(xīn)工(gōng)藝(yì)的(dí)不(bù)斷(duàn)更(gēng)新和新品種(zhǒng)的不斷增(zēng)加，對發(fā)酵罐的(dí)控製方式(shì)，攪拌頻(pín)率(shuài)和時段(duàn)調整等提(tí)出(chū)了(liǎo)不同的(dí)要求。針對重型大(dà)負(fù)載(zǎi)比較多，耗電量比較(jiào)大(dà)，發酵(jiào)周(zhōu)期比較(jiào)長的情(qíng)況(kuàng)，近幾年(nián)發(fā)酵生產企(qǐ)業(yè)也(yě)采取了多(duō)種(zhǒng)方法，進行了不(bù)少(shǎo)設備改造(zào)，變頻調(tiáo)速是好的既(jì)能滿足生(shēng)產(chǎn)工藝要(yào)求(qiú)，又(yòu)能節能(néng)降耗的方式(shì)。但(dàn)隨著自動化(huà)程(chéng)度(dù)的(dí)不斷(duàn)提高，自動(dòng)化設備對(duì)電(diàn)源汙染(rǎn)的程(chéng)度(dù)也越來越(yuè)惡劣(liè)，相應(yīng)的對自動(dòng)控(kòng)製(zhì)係統的幹擾(rǎo)也(yě)越來(lái)越強，對電(diàn)源(yuán)濾波(bō)，淨化(huà)，取得(dé)相對穩(wěn)定(dìng)的(dí)綠色電(diàn)源的要(yào)求也(yě)越(yuè)來越(yuè)高。目(mù)前，絕(jué)大部分變(biàn)頻(pín)器(qì)的整流(liú)環節都(dū)是(shì)應(yīng)用(yòng)6脈衝(chōng)整(zhěng)流將(jiāng)交流電轉化為直流電(diàn)，因此所(suǒ)產生的諧(xié)波(bō)以5次，7次，11次為主。

3，現(xiàn)場(cháng)案例

以山(shān)東(dōng)省某生(shēng)物製藥電能(néng)質量治理項目為例，根據(jù)廠(chǎng)區負責人員(yuán)反饋，該(gāi)廠區綜(zōng)合辦公(gōng)樓(lóu)頻繁(fán)出現(xiàn)跳閘現象(xiàng)，另(lìng)外生(shēng)物製(zhì)藥生(shēng)產(chǎn)車間配電(diàn)房電(diàn)容櫃(guì)內(nèi)電(diàn)抗(kàng)器(qì)出(chū)現燒(shāo)焦和(hé)N綫綫(xiàn)纜過(guò)熱的(dí)情況查找主要原因(yīn)，預估(gū)是由於綜合(hé)辦公樓(lóu)和生產(chǎn)車間(jiān)分別(bié)涉(shè)及變頻空(kōng)調(tiáo)，計(jì)算(suàn)機(jī)通(tōng)信設(shè)備，LED燈照明和(hé)泵(bèng)機等負載，運(yùn)行(háng)過程中會(huì)產(chǎn)生諧(xié)波(bō)並對(duì)整(zhěng)個(gè)供(gōng)配電係統造成影(yǐng)響(xiǎng)，現對(duì)綜(zōng)合(hé)辦公(gōng)樓(lóu)和(hé)生(shēng)產車(chē)間所(suǒ)在(zài)的配電房(fáng)進(jìn)行測量(liáng)，並(bìng)根據(jù)相(xiāng)應(yīng)的(dí)電能(néng)質量數(shù)據(jù)給出相(xiāng)應(yīng)的(dí)治理(lǐ)方(fāng)案(àn)。

3.1綜(zōng)合辦公樓(lóu)配電室諧(xié)波(bō)測量數(shù)據

3.2生(shēng)產車間(jiān)配(pèi)電(diàn)室諧波(bō)測(cè)量數(shù)據(jù)

從上(shàng)述兩(liǎng)組(zǔ)測(cè)量數據(jù)可以得出綜合辦(bàn)公(gōng)樓的(dí)諧(xié)波主要為(wéi)5次和7次為主(zhǔ)，電(diàn)流(liú)畸(jī)變率至(zhì)多為22%，對(duì)於5次和7次(cì)諧波可(kě)通(tōng)過在(zài)配(pèi)電房集(jí)中(zhōng)治(zhì)理，消除諧(xié)波對整個供(gōng)配電係(xì)統(tǒng)，變壓器，電容(róng)櫃(guì)和其它用(yòng)電(diàn)設(shè)備的影(yǐng)響，從而(ér)保(bǎo)證正常的生(shēng)物製藥(yào)生產(chǎn)工作；生(shēng)產(chǎn)車(chē)間(jiān)配電室(shì)諧(xié)波(bō)較(jiào)嚴(yán)重，3次(cì)和5次(cì)諧(xié)波已(yǐ)超過了國家(jiā)GB/T14549-1993《電能質(zhì)量(liáng)公用(yòng)電(diàn)網諧(xié)波》0.38KV係統各(gè)次諧(xié)波(bō)及(jí)諧(xié)波電流(liú)值(zhí)標準。現場電(diàn)容櫃(guì)串接7%電(diàn)抗，3次和5次(cì)諧波流(liú)入電容櫃，諧波電流疊加(jiā)在電(diàn)容器(qì)的基波(bō)電流上(shàng)，使電(diàn)容器(qì)的運行電流(liú)變大(dà)，溫升增(zēng)高(gāo)，引(yǐn)起過熱而降(jiàng)低電容器(qì)的使(shǐ)用(yòng)壽命(mìng)或使電容(róng)器損壞。由(yóu)於(yú)3次諧(xié)波屬於零序諧波電流(liú)，三相矢(shǐ)量角(jiǎo)一(yī)致(zhì)，會在(zài)N綫上進行綫(xiàn)性(xìng)疊(dié)加，N綫電流(liú)約223A，已經(jīng)超(chāo)過了相綫上的電(diàn)流(liú)值(zhí)，N綫電(diàn)流過(guò)大會造(zào)成(chéng)中(zhōng)性(xìng)綫超溫，絕緣(yuán)老化(huà)，發生(shēng)接(jiē)地故(gù)障(zhàng)，從(cóng)而導致中斷(duàn)供電甚至發生電氣火(huǒ)災(zāi)。

可(kě)采用(yòng)有源濾(lǜ)波裝(zhuāng)置對(duì)其進行末端就地治(zhì)理(lǐ)，采(cǎi)用DSP+FPGA全(quán)數(shù)字(zì)控製(zhì)方式，並(bìng)聯(lián)在係(xì)統中，可對2～51次諧波進(jìn)行全(quán)補(bǔ)償(cháng)或(huò)特定(dìng)次諧波(bō)進行補償；能夠(gòu)消除(chú)係統中的各次諧(xié)波，防止諧波對N綫(xiàn)造(zào)成(chéng)損害，保(bǎo)護(hù)綫(xiàn)路(lù)，同時防止(zhǐ)火(huǒ)災(zāi)的發生。

6，結語(yǔ)

隨(suí)著現代化生產工藝，電力電子(zǐ)研(yán)發(fā)設備等科(kē)研(yán)手(shǒu)段(duàn)的不斷(duàn)引(yǐn)入和加(jiā)深，大(dà)量(liáng)的(dí)非(fēi)綫性(xìng)電力電子設備湧現(xiàn)，在提(tí)升(shēng)生(shēng)物(wù)製藥(yào)質(zhì)量的同時(shí)，也給整(zhěng)個(gè)工廠(chǎng)的供(gōng)配電係統(tǒng)的電能質(zhì)量帶來(lái)了(liǎo)嚴(yán)峻的考(kǎo)驗，特別是科研實(shí)驗室(shì)，負載(zǎi)設備(bèi)多(duō)樣，諧波(bō)產生和變(biàn)化有(yǒu)很(hěn)大的隨機性(xìng)和復雜性。通過對(duì)生(shēng)物(wù)製(zhì)藥建(jiàn)築(zhù)供(gōng)配(pèi)電(diàn)係統(tǒng)的電(diàn)能質量進行研究(jiū)，並(bìng)結合係統平(píng)台提(tí)出(chū)合理的(dí)整體(tǐ)解(jiě)決方(fāng)案，改善(shàn)生(shēng)物製藥的供電質量，提(tí)高(gāo)電網(wǎng)的(dí)安全和經濟運行(háng)以及(jí)降低能(néng)耗(hào)。