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有源滤波装置在生物制药行业中的应用

浏览次数:414更新时间:2023-12-12

 

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

  随着电子设备大量的使用,非线性负荷越来越多,企业电力网的谐波污染问题也越来越严重,由于谐波的不良作用恶化电能质量,增加附加损耗,降低电网可靠性,影响企业供用电设备的正常工作,甚至损害设备造成电气故障。结合用电安全要求及现状,浅谈有源滤波装置在生物制药安全供电系统中的作用及效果。

1、概述

  目前各种电力电子装置在制药企业中大量应用,其中整流装置所占的比例大,逆变器、直流斩波器等所需的直流电源主要来自整流电路,常用的晶闸管相控整流电路或二极管整流电路都是严重的谐波源,电气设备的单台容量虽然很小,但数量却很庞大,其内部大都含有开关电源,各类开关电源、变频器的用量越来越多,加上荧光灯产生的谐波,使电源的谐波污染问题日益突出。电网谐波使得电压、电流的波形发生了畸变,使公司电力系统、用电设备出现许多异常现象和故障,对其进行有效的防止,已成为企业电力系统安全运行工作的重要内容之一。有源滤波器通过CT采集系统中的谐波电流,经CPU快速计算并提取各次谐波的含量,发出指令使功率器件产生与谐波电流幅值相等、方向相反的补偿电流,注入到电网中从而抵消系统中的谐波电流。

2、生物制药电能质量主要特征

2.1生物制药产业集群式发展。未来产业集群化是发展的趋势,生物制药是一个组合化过程,需要各个环节的联系,因此电能质量治理格外重要,一旦设备发生故障或电力系统故障,则导致经济效益的直线下降。

2.2主要负荷是变频器驱动的泵机和电机。主要谐波源是变频器,且谐波含量较大,需单独配置APF进行谐波治理。

3、生物制药供配电系统谐波源及其特点

  随着制药行业的迅猛发展,许多制药行业所需要的新型先进设备也应运而生,制药企业存在大量的泵机及电机类负载,并且很多都配有变频器,变频器的大量应用使得配电系统中的谐波含量大大增加。

目前,绝大部分变频器的整流环节都是应用6脉冲整流将交流电转化为直流电,因此所产生的谐波以5次、7次、11次为主。同时,制药企业通常拥有实验室和自动化生产线,存在着大量的精*设备,在许多情况下这些设备既是谐波的产生者,也是谐波的受害者。谐波会影响到实验室中设备的正常工作,使得正在进行的实验功亏一篑;谐波也会影响到自动化生产线的智能控制器、PLC系统,使自动控制设备出现故障。在许多实验室、制药企业的自动生产线都出现过谢波的影响而造成设备的故障。因此制药企业的谐波问题影响较为深远,危害性严重,急需治理。

4、现场案例

  以山东省某生物制药电能质量治理项目为例,根据厂区负责人员反馈,该厂区综合办公楼频繁出现跳闸现象,另外生物制药生产车间配电房电容柜内电抗器出现烧焦和N线线缆过热的情况查找主要原因,预估是由于综合办公楼和生产车间分别涉及变频空调、计算机通信设备、LED灯照明和泵机等负载,运行过程中会产生谐波并对整个供配电系统造成影响,现对综合办公楼和生产车间所在的配电房进行测量,并根据相应的电能质量数据给出相应的治理方案。

4.1综合办公楼配电室谐波测量数据

 

4.2生产车间配电室谐波测量数据

  从上述两组测量数据可以得出综合办公楼的谐波主要为5次和7次为主,电流畸变率至多为22%,对于5次和7次谐波可通过在配电房集中治理,消谐波对整个供配电系统、变压器、电容柜和其它用电设备的影响,从而保证正常的生物制药生产工作;生产车间配电室谐波较严重,3次和5次谐波已超过了GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》0.38KV系统各次谐波及谐波电流值标准。现场电容柜串接7%电抗,3次和5次谐波流入电容柜,谐波电流叠加在电容器的基波电流上,使电容器的运行电流变大,温升*高,引起过热而降低电容器的使用寿命或使电容器损坏。由于3次谐波属于零序谐波电流,三相矢量角一致,会在N线上进行线性叠加,N线电流约223A,已经超过了相线上的电流值,N线电流过大会造成中性线超温、绝缘老化,发生接地故障,从而导致中断供电甚至发生电气火灾。

  可采用有源滤波装置对其进行末端就地治理,采用DSP+FPGA全数字控制方式,并联在系统中,可对2~51次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿;能够消系统中的各次谐波,防止谐波对N线造成损害,保护线路,同时防止火灾的发生。

5、结语

  随着现代化生产工艺、电力电子研发设备等先进科研手段的不断引入和加深,大量的非线性电力电子设备涌现,在提升生物制药质量的同时,也给整个工厂的供配电系统的电能质量带来了严峻的考验,特别是科研实验室,负载设备多样,谐波产生和变化有很大的随机性和复杂性。通过对生物制药建筑供配电系统的电能质量进行研究,并结合系统平台提出合理的整体解决方案,改*生物制药的供电质量,提高电网的安全和经济运行以及降低能耗。

 


 

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