安(ān)科(kē)瑞(ruì) 鮑(bào)靜君 劉邁

　　摘(zhāi)要：隨著電(diàn)子(zǐ)設(shè)備(bèi)大(dà)量(liáng)的使(shǐ)用，非綫性負(fù)荷(hé)越來越(yuè)多(duō)，企業電力網的(dí)諧(xié)波(bō)汙染(rǎn)問題也越來(lái)越(yuè)嚴(yán)重(zhòng)，由(yóu)於(yú)諧波(bō)的不良作用惡化電(diàn)能質量(liáng)，增加(jiā)附(fù)加(jiā)損(sǔn)耗，降(jiàng)低電(diàn)網可靠性，影響企(qǐ)業供(gōng)用電設備的(dí)正常(cháng)工作，甚至(zhì)損(sǔn)害設備造(zào)成(chéng)電(diàn)氣(qì)故(gù)障。結(jié)合(hé)用電安全(quán)要(yào)求(qiú)及(jí)現(xiàn)狀，淺(qiǎn)談有源濾波裝置在生物製(zhì)藥安全供(gōng)電係(xì)統(tǒng)中的作用(yòng)及效(xiào)果(guǒ)。

　　關鍵詞(cí)：諧(xié)波
；電能質量
；有(yǒu)源濾波(bō)

　　1，概(gài)述(shù)

　　目前各種電力(lì)電(diàn)子(zǐ)裝(zhuāng)置在(zài)製藥(yào)企業(yè)中(zhōng)大量(liáng)應用(yòng)，其(qí)中整流(liú)裝(zhuāng)置所占(zhān)的比(bǐ)例大，逆(nì)變(biàn)器，直(zhí)流(liú)斬(zhǎn)波(bō)器(qì)等(děng)所需的(dí)直流電源(yuán)主要(yào)來自整流電路，常用的晶閘(zhá)管(guǎn)相控整(zhěng)流電(diàn)路或二極(jí)管整(zhěng)流電路都是嚴(yán)重(zhòng)的諧波(bō)源，電(diàn)氣設備(bèi)的單台容量(liáng)雖然很(hěn)小(xiǎo)，但(dàn)數(shù)量(liáng)卻很(hěn)龐大(dà)，其內(nèi)部(bù)大(dà)都(dū)含(hán)有開關電源，各類開關(guān)電源，變(biàn)頻(pín)器的用量越(yuè)來越(yuè)多，加上熒(yíng)光燈(dēng)產生(shēng)的諧(xié)波，使電(diàn)源的諧波汙(wū)染(rǎn)問題(tí)日益(yì)突(tū)出(chū)。電網(wǎng)諧波使(shǐ)得電(diàn)壓，電(diàn)流的(dí)波(bō)形發(fā)生了(liǎo)畸變，使公(gōng)司(sī)電力(lì)係統(tǒng)，用(yòng)電設備出現許(xǔ)多(duō)異常現(xiàn)象和(hé)故障，對(duì)其(qí)進(jìn)行(háng)有(yǒu)效的防(fáng)止，已成為企(qǐ)業(yè)電力係(xì)統(tǒng)安全(quán)運行(háng)工作的重要(yào)內(nèi)容之一(yī)。有源濾波器(qì)通過CT采集係統中的諧(xié)波(bō)電流(liú)，經CPU快(kuài)速(sù)計(jì)算並提取各次諧波的含量，發出指令(líng)使功(gōng)率(shuài)器件產生(shēng)與諧(xié)波(bō)電流(liú)幅值(zhí)相等(děng)，方(fāng)向相反(fǎn)的(dí)補償(cháng)電流，注入到電網中從而(ér)抵(dǐ)消(xiāo)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)的(dí)諧波(bō)電流。

　　2，生(shēng)物製(zhì)藥(yào)電能質(zhì)量(liáng)主要特征(zhēng)

　　2.1生(shēng)物(wù)製藥(yào)產業集群式發展(zhǎn)。未來產業集群(qún)化(huà)是發(fā)展必(bì)然趨(qū)勢，生(shēng)物製藥是(shì)一(yī)個組合化(huà)過程(chéng)，需要(yào)各個環節(jié)的聯係(xì)，因此電能質量(liáng)治(zhì)理(lǐ)格外重(zhòng)要(yào)，一旦設備(bèi)發(fā)生故(gù)障(zhàng)或(huò)電力係統(tǒng)故(gù)障，則導(dǎo)致(zhì)經(jīng)濟效益的直(zhí)綫下降。

　　2.2主(zhǔ)要(yào)負荷是變頻(pín)器驅(qū)動(dòng)的(dí)泵(bèng)機和電(diàn)機。主(zhǔ)要(yào)諧(xié)波源是(shì)變(biàn)頻器(qì)，且(qiě)諧波(bō)含量較(jiào)大(dà)，需單(dān)獨(dú)配(pèi)置APF進行諧波治(zhì)理。

　　3，生物製(zhì)藥(yào)供配電(diàn)係統諧波(bō)源及其(qí)特(tè)點(diǎn)

　　隨著(zhuó)製藥行業的迅猛發展，許多製(zhì)藥(yào)行(háng)業(yè)所(suǒ)需(xū)要(yào)的新型*設(shè)備(bèi)也(yě)應(yīng)運(yùn)而(ér)生(shēng)，製藥企業存(cún)在(zài)大量的泵機(jī)及(jí)電(diàn)機(jī)類(lèi)負載(zǎi)，並且很(hěn)多都配(pèi)有變頻(pín)器(qì)，變(biàn)頻(pín)器的大量(liáng)應用使得(dé)配電(diàn)係統中的諧(xié)波(bō)含(hán)量(liáng)大(dà)大增加。

　　目(mù)前(qián)，絕大部分變(biàn)頻器(qì)的整(zhěng)流(liú)環節都是應用6脈(mài)衝(chōng)整(zhěng)流將(jiāng)交(jiāo)流電轉(zhuǎn)化(huà)為(wéi)直(zhí)流電，因此(cǐ)所(suǒ)產生(shēng)的諧(xié)波(bō)以(yǐ)5次(cì)，7次，11次為主。同(tóng)時，製(zhì)藥企業(yè)通常擁(yōng)有(yǒu)實驗室(shì)和自動化(huà)生產綫，存在著(zhuó)大量(liáng)的精密(mì)設備(bèi)，在許多(duō)情(qíng)況下這(zhè)些(xiē)設(shè)備既(jì)是諧(xié)波的產生者，也是諧波的受害者(zhě)。諧波會(huì)影響到(dào)實驗室中(zhōng)設(shè)備的正常(cháng)工(gōng)作，使得正(zhèng)在進(jìn)行的實驗功虧(kuī)一(yī)簣(kuì)
；諧波(bō)也會影響到(dào)自動化生(shēng)產(chǎn)綫的智(zhì)能(néng)控製器(qì)，PLC係統(tǒng)，使自(zì)動控製(zhì)設備出現故障(zhàng)。在(zài)許多實驗室(shì)，製藥企(qǐ)業的自動(dòng)生產綫都(dū)出(chū)現過(guò)謝(xiè)波(bō)的影(yǐng)響而(ér)造(zào)成(chéng)設(shè)備的故障。因此製藥企(qǐ)業的諧(xié)波(bō)問(wèn)題(tí)影(yǐng)響(xiǎng)較(jiào)為(wéi)深遠，危害性嚴重，急(jí)需(xū)治理(lǐ)。

　　2.1科研(yán)場所及實驗室

　　實(shí)驗(yàn)室作為重要(yào)的生(shēng)物製藥(yào)科研(yán)場(cháng)所，大(dà)量的(dí)敏感設(shè)備需(xū)要(yào)幹(gān)淨的(dí)電網(wǎng)環(huán)境以(yǐ)保障係統(tǒng)的(dí)正常運行。一般皆會(huì)涉及高(gāo)新(xīn)儀器，精(jīng)密(mì)儀器(qì)測(cè)量設備，開關電源(yuán)，整流逆變器，UPS/EPS等，同(tóng)時也是作為較大的(dí)諧波(bō)源。實驗(yàn)室等存在大量(liáng)開關(guān)電(diàn)源(yuán)負(fù)載的場所由於其負載的特點，會(huì)產生明(míng)顯的(dí)3次(cì)，5次和7次諧波(bō)，需要(yào)特別(bié)注(zhù)意3次諧(xié)波電流對中性綫(xiàn)的(dí)影響(xiǎng)。

　　2.2自動(dòng)化(huà)生產(chǎn)綫

　　發酵(jiào)是生(shēng)產原(yuán)料藥的(dí)一個重要(yào)環節，所(suǒ)以都離不(bù)開發酵罐(guàn)這一核心，隨著產品(pǐn)產量的不斷擴(kuò)大(dà)，新工藝(yì)的(dí)不斷(duàn)更(gēng)新和(hé)新品種(zhǒng)的不(bù)斷增(zēng)加，對(duì)發酵罐(guàn)的控製(zhì)方式，攪拌(bàn)頻(pín)率和時(shí)段調(tiáo)整(zhěng)等(děng)提(tí)出(chū)了不(bù)同的(dí)要求。針對重型大(dà)負(fù)載比較多(duō)，耗(hào)電量(liáng)比較(jiào)大，發酵(jiào)周(zhōu)期比較長(cháng)的情(qíng)況，近(jìn)幾(jī)年發(fā)酵生(shēng)產企業也采取(qǔ)了多(duō)種方(fāng)法，進(jìn)行(háng)了不(bù)少設備(bèi)改造(zào)，變頻(pín)調(tiáo)速(sù)是好(hǎo)的(dí)既(jì)能滿(mǎn)足(zú)生產工(gōng)藝要求，又(yòu)能(néng)節(jié)能降耗(hào)的方(fāng)式。但(dàn)隨(suí)著(zhuó)自動化程度(dù)的不斷提(tí)高，自(zì)動化(huà)設備對電源汙染(rǎn)的程(chéng)度也越來越(yuè)惡(è)劣，相(xiāng)應(yīng)的(dí)對自動控(kòng)製係統(tǒng)的(dí)幹擾也越來越(yuè)強，對(duì)電(diàn)源濾(lǜ)波(bō)，淨化，取(qǔ)得(dé)相對穩定的綠色(sè)電(diàn)源的(dí)要求(qiú)也越來越高。目(mù)前，絕(jué)大部分(fēn)變頻器的(dí)整流(liú)環(huán)節都是應(yīng)用6脈(mài)衝整(zhěng)流將(jiāng)交流電轉化(huà)為(wéi)直流電，因此所產(chǎn)生(shēng)的諧(xié)波以5次(cì)，7次(cì)，11次為主。

　　3，現場案(àn)例(lì)

　　以山(shān)東省(shěng)某(mǒu)生(shēng)物製藥(yào)電能(néng)質(zhì)量(liáng)治(zhì)理項(xiàng)目(mù)為例，根(gēn)據(jù)廠區負(fù)責(zé)人員(yuán)反(fǎn)饋，該廠區(qū)綜合(hé)辦公樓(lóu)頻(pín)繁(fán)出現跳(tiào)閘現象，另外生(shēng)物製藥生產車間(jiān)配(pèi)電(diàn)房(fáng)電容櫃內電抗(kàng)器出(chū)現燒(shāo)焦(jiāo)和N綫(xiàn)綫(xiàn)纜(lǎn)過熱的情況(kuàng)查找主(zhǔ)要原(yuán)因，預估(gū)是由於(yú)綜(zōng)合(hé)辦公樓(lóu)和生(shēng)產車間分別(bié)涉(shè)及(jí)變頻空(kōng)調，計(jì)算(suàn)機通信設備(bèi)，LED燈照明和(hé)泵(bèng)機等負載(zǎi)，運(yùn)行(háng)過(guò)程中會產(chǎn)生(shēng)諧波(bō)並(bìng)對整(zhěng)個(gè)供(gōng)配電(diàn)係統造(zào)成影響(xiǎng)，現對綜合辦(bàn)公樓和生(shēng)產(chǎn)車間所在(zài)的配(pèi)電房進行測(cè)量(liáng)，並(bìng)根據相(xiāng)應的(dí)電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)數據(jù)給(gěi)出相應的治(zhì)理方(fāng)案。

3.1綜(zōng)合(hé)辦(bàn)公樓配電(diàn)室諧(xié)波(bō)測(cè)量(liáng)數據

　　3.2生(shēng)產車間(jiān)配(pèi)電(diàn)室諧(xié)波(bō)測(cè)量數據(jù)

　　從上述(shù)兩(liǎng)組測量數據可(kě)以得(dé)出綜合辦公樓的諧波主(zhǔ)要為5次和(hé)7次為主(zhǔ)，電(diàn)流(liú)畸(jī)變率至(zhì)多為22%，對於(yú)5次和7次諧(xié)波可通(tōng)過在(zài)配電房集中治(zhì)理，消除(chú)諧(xié)波對整(zhěng)個供配電係(xì)統，變(biàn)壓器，電(diàn)容櫃(guì)和(hé)其它(tā)用(yòng)電設備(bèi)的影響(xiǎng)，從而保證(zhèng)正常的生(shēng)物(wù)製藥生產工(gōng)作
；生產車間配(pèi)電(diàn)室諧波(bō)較(jiào)嚴重(zhòng)，3次和5次(cì)諧波(bō)已超過了國家GB/T14549-1993《電能質量公用電(diàn)網諧波》0.38KV係統各次(cì)諧波及(jí)諧(xié)波電流(liú)值標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(cháng)電(diàn)容櫃串(chuàn)接7%電(diàn)抗(kàng)，3次和5次諧(xié)波(bō)流入電(diàn)容櫃，諧波電流(liú)疊(dié)加在電容器(qì)的基波電流上(shàng)，使(shǐ)電(diàn)容(róng)器的運行電(diàn)流變大，溫升增(zēng)高(gāo)，引起過熱而降低(dī)電容器(qì)的(dí)使(shǐ)用壽命(mìng)或(huò)使(shǐ)電容器損(sǔn)壞(huài)。由於3次諧波屬於(yú)零序(xù)諧(xié)波(bō)電(diàn)流(liú)，三相(xiāng)矢(shǐ)量角(jiǎo)一致(zhì)，會在N綫上進(jìn)行(háng)綫性疊(dié)加，N綫(xiàn)電(diàn)流(liú)約223A，已(yǐ)經超(chāo)過(guò)了相綫(xiàn)上的(dí)電(diàn)流值(zhí)，N綫(xiàn)電流過大(dà)會造成中性(xìng)綫(xiàn)超溫，絕(jué)緣(yuán)老(lǎo)化，發生(shēng)接(jiē)地(dì)故障(zhàng)，從而(ér)導致(zhì)中(zhōng)斷供(gōng)電(diàn)甚至發生電(diàn)氣火災。

　　可(kě)采用(yòng)有(yǒu)源(yuán)濾(lǜ)波裝置對(duì)其進(jìn)行(háng)末端(duān)就(jiù)地(dì)治理(lǐ)，采用DSP+FPGA全(quán)數(shù)字控(kòng)製(zhì)方(fāng)式，並聯在(zài)係統中(zhōng)，可對(duì)2～51次諧波進(jìn)行(háng)全補償或(huò)特定次諧波進(jìn)行(háng)補償
；能(néng)夠消除係(xì)統(tǒng)中(zhōng)的各次諧(xié)波，防(fáng)止諧波對(duì)N綫(xiàn)造成損(sǔn)害，保(bǎo)護(hù)綫(xiàn)路，同時(shí)防(fáng)止火災(zāi)的發生。

6，結語(yǔ)

　　隨(suí)著現(xiàn)代化(huà)生產(chǎn)工藝(yì)，電力電子(zǐ)研發(fā)設(shè)備等*科研(yán)手段(duàn)的(dí)不(bù)斷引入(rù)和(hé)加深，大(dà)量的(dí)非(fēi)綫性電力(lì)電子(zǐ)設(shè)備(bèi)湧現，在提升生物(wù)製藥質(zhì)量的同時，也給整(zhěng)個(gè)工(gōng)廠的(dí)供(gōng)配電係統的(dí)電(diàn)能(néng)質量帶(dài)來了嚴峻(jùn)的考(kǎo)驗(yàn)，特(tè)別是(shì)科研(yán)實(shí)驗(yàn)室(shì)，負載(zǎi)設(shè)備(bèi)多(duō)樣，諧波(bō)產生和變化有很(hěn)大(dà)的(dí)隨(suí)機性(xìng)和(hé)復(fù)雜性。通過(guò)對生(shēng)物(wù)製藥建築(zhù)供(gōng)配電係統的電能質量進(jìn)行(háng)研究，並結合(hé)係統(tǒng)平台(tái)提出(chū)合理的整體解決方案(àn)，改善(shàn)生物製(zhì)藥的供(gōng)電質量，提高電(diàn)網的安(ān)全(quán)和經濟運行以及(jí)降低能耗(hào)。