摘(zhāi)要(yào)：隨著電子(zǐ)設備(bèi)大(dà)量(liáng)的(dí)使用，非綫(xiàn)性負荷越(yuè)來越多(duō)，企業電(diàn)力網(wǎng)的諧波(bō)汙染問(wèn)題也越來(lái)越(yuè)嚴重，由於(yú)諧(xié)波(bō)的(dí)不(bù)良(liáng)作用惡化(huà)電能質量(liáng)，增加附加(jiā)損(sǔn)耗，降(jiàng)低電(diàn)網(wǎng)可(kě)靠(kào)性(xìng)，影(yǐng)響企(qǐ)業(yè)供(gōng)用(yòng)電設(shè)備的正(zhèng)常工作，甚(shèn)至損(sǔn)害設備(bèi)造成(chéng)電氣故(gù)障。結合用電安全要求(qiú)及(jí)現狀，淺(qiǎn)談有源(yuán)濾波裝置在生物(wù)製藥(yào)安(ān)全供電係(xì)統中的(dí)作用及(jí)效果。

關鍵(jiàn)詞：諧波(bō)；電能(néng)質(zhì)量；有(yǒu)源(yuán)濾波

1，概述

目前各種電力電子裝置(zhì)在(zài)製藥(yào)企(qǐ)業中大(dà)量應用，其(qí)中(zhōng)整(zhěng)流(liú)裝(zhuāng)置(zhì)所占的(dí)比例(lì)大，逆變器(qì)，直流斬(zhǎn)波器等所(suǒ)需的直流(liú)電源(yuán)主(zhǔ)要來自(zì)整流電(diàn)路，常(cháng)用的晶閘(zhá)管(guǎn)相控整(zhěng)流電路或(huò)二(èr)極(jí)管整流電路都是嚴(yán)重的(dí)諧波源，電(diàn)氣設備的(dí)單(dān)台容(róng)量雖(suī)然很小(xiǎo)，但(dàn)數量(liáng)卻很龐大(dà)，其(qí)內部大(dà)都含有開關電源(yuán)，各類(lèi)開關(guān)電源(yuán)，變頻器(qì)的(dí)用(yòng)量越來越(yuè)多，加(jiā)上(shàng)熒(yíng)光(guāng)燈(dēng)產(chǎn)生(shēng)的(dí)諧波，使(shǐ)電(diàn)源(yuán)的(dí)諧波汙(wū)染問題日益突(tū)出(chū)。電(diàn)網諧波(bō)使得電壓，電流的波形(xíng)發生(shēng)了畸變，使(shǐ)公司電力(lì)係(xì)統(tǒng)，用電(diàn)設備出(chū)現許多異常(cháng)現(xiàn)象和故障(zhàng)，對(duì)其進(jìn)行(háng)有效的(dí)防止(zhǐ)，已成為(wéi)企(qǐ)業電力(lì)係統安全(quán)運行(háng)工作的重要內(nèi)容(róng)之(zhī)一。有源濾(lǜ)波器通過(guò)CT采(cǎi)集(jí)係(xì)統中的諧波(bō)電(diàn)流，經CPU快(kuài)速計算(suàn)並提取各次諧(xié)波的(dí)含(hán)量，發(fā)出(chū)指令(líng)使(shǐ)功率器(qì)件產生(shēng)與諧(xié)波電(diàn)流幅(fú)值(zhí)相等(děng)，方(fāng)向相反(fǎn)的補(bǔ)償電(diàn)流，注入到(dào)電網(wǎng)中(zhōng)從而抵消係統(tǒng)中的(dí)諧(xié)波電流。

2，生(shēng)物製(zhì)藥電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)主(zhǔ)要(yào)特征

2.1生(shēng)物(wù)製藥產業集(jí)群式發(fā)展(zhǎn)。未來(lái)產(chǎn)業集(jí)群(qún)化是發(fā)展(zhǎn)必然趨(qū)勢(shì)，生物製(zhì)藥(yào)是一個組合化(huà)過程，需要各(gè)個環節(jié)的聯係(xì)，因此(cǐ)電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)治理(lǐ)格(gé)外重要，一旦設備(bèi)發(fā)生(shēng)故障(zhàng)或(huò)電力係統(tǒng)故障，則(zé)導致(zhì)經濟(jì)效益(yì)的直(zhí)綫下(xià)降(jiàng)。

2.2主要負荷(hé)是變頻器驅動的泵機和電(diàn)機。主(zhǔ)要(yào)諧波源是變頻器(qì)，且諧波含(hán)量(liáng)較大，需單(dān)獨配置(zhì)APF進行諧波治(zhì)理。

3，生物(wù)製(zhì)藥(yào)供(gōng)配(pèi)電係(xì)統諧(xié)波源及其(qí)特(tè)點

隨著(zhuó)製藥(yào)行業的迅猛發(fā)展(zhǎn)，許多製藥行(háng)業(yè)所(suǒ)需要(yào)的新(xīn)型先進(jìn)設(shè)備也應運而生(shēng)，製藥(yào)企(qǐ)業(yè)存(cún)在大量的(dí)泵(bèng)機及電機類負(fù)載，並且很多都(dū)配有變(biàn)頻器(qì)，變(biàn)頻器(qì)的大量應(yīng)用(yòng)使(shǐ)得(dé)配電(diàn)係統中(zhōng)的諧(xié)波(bō)含(hán)量大大增加。

目前(qián)，絕大(dà)部(bù)分變頻器(qì)的(dí)整流環(huán)節都是(shì)應用6脈(mài)衝整流將(jiāng)交流電轉(zhuǎn)化為(wéi)直流電(diàn)，因此(cǐ)所產(chǎn)生的諧波以(yǐ)5次(cì)，7次，11次為主。同時，製藥企業(yè)通常(cháng)擁有(yǒu)實(shí)驗室(shì)和自(zì)動化生產(chǎn)綫，存在著大量的(dí)精(jīng)密(mì)設備，在許(xǔ)多情(qíng)況(kuàng)下這些(xiē)設備既(jì)是(shì)諧(xié)波(bō)的產生者(zhě)，也(yě)是(shì)諧波(bō)的受(shòu)害者(zhě)。諧波會(huì)影(yǐng)響到(dào)實驗(yàn)室(shì)中設備(bèi)的(dí)正(zhèng)常工作，使(shǐ)得正在進行(háng)的實驗(yàn)功(gōng)虧一(yī)簣；諧波也會影響到自動(dòng)化生產綫(xiàn)的智能控製(zhì)器(qì)，PLC係統，使(shǐ)自動控製(zhì)設備出(chū)現(xiàn)故障(zhàng)。在許(xǔ)多(duō)實驗室，製(zhì)藥(yào)企業的自動生產(chǎn)綫都出現過謝波的影(yǐng)響(xiǎng)而(ér)造成(chéng)設備的故障。因此製藥企業(yè)的諧波(bō)問(wèn)題影(yǐng)響(xiǎng)較(jiào)為深遠，危(wēi)害性(xìng)嚴重(zhòng)，急需治理(lǐ)。

2.1科(kē)研場(cháng)所及實驗(yàn)室

實驗室作為重要的生(shēng)物製藥(yào)科研場(cháng)所，大量的(dí)敏(mǐn)感設備需要(yào)幹(gān)淨(jìng)的電網(wǎng)環境以保障係統的(dí)正常運行。一(yī)般皆會涉及高新儀器，精密儀器測量設備，開關(guān)電源，整流逆(nì)變(biàn)器，UPS/EPS等(děng)，同時也是作為較大的諧波源。實驗(yàn)室(shì)等(děng)存在(zài)大量(liáng)開關電源(yuán)負(fù)載的場所(suǒ)由(yóu)於其負(fù)載的特(tè)點，會(huì)產(chǎn)生明顯(xiǎn)的3次，5次和7次(cì)諧波，需要(yào)特別注意(yì)3次(cì)諧波(bō)電(diàn)流對(duì)中性綫(xiàn)的(dí)影響。

2.2自動化(huà)生(shēng)產(chǎn)綫

發酵是生產原料藥的一個(gè)重要(yào)環節(jié)，所(suǒ)以(yǐ)都離(lí)不開發酵(jiào)罐這一(yī)核(hé)心，隨(suí)著產品產量(liáng)的(dí)不斷(duàn)擴大，新工藝的不斷(duàn)更新和(hé)新品(pǐn)種的不(bù)斷增加，對發(fā)酵罐的控製(zhì)方式，攪拌(bàn)頻率(shuài)和時(shí)段(duàn)調(tiáo)整等提出了不(bù)同的要(yào)求。針(zhēn)對重型大(dà)負載比(bǐ)較(jiào)多(duō)，耗電量(liáng)比較大(dà)，發(fā)酵周期比較長的情況，近幾年(nián)發酵(jiào)生產(chǎn)企(qǐ)業(yè)也(yě)采取了多(duō)種方法，進行了不(bù)少設(shè)備(bèi)改(gǎi)造，變頻(pín)調速(sù)是(shì)好(hǎo)的(dí)既(jì)能滿足生產(chǎn)工(gōng)藝要求，又(yòu)能(néng)節(jié)能降耗(hào)的(dí)方式(shì)。但隨著(zhuó)自動化程(chéng)度的不斷提(tí)高，自動化設(shè)備對(duì)電源汙染的程度也(yě)越來越惡劣，相(xiāng)應的對自動(dòng)控(kòng)製係統的幹擾也越(yuè)來越強(qiáng)，對(duì)電源(yuán)濾(lǜ)波，淨化(huà)，取得(dé)相(xiāng)對(duì)穩定(dìng)的綠色(sè)電源(yuán)的(dí)要求也越來(lái)越(yuè)高(gāo)。目前，絕(jué)大(dà)部分變頻器的(dí)整(zhěng)流(liú)環(huán)節都(dū)是應用6脈衝(chōng)整流將交流電轉化(huà)為直(zhí)流電，因(yīn)此所產生(shēng)的(dí)諧(xié)波以5次，7次，11次為(wéi)主(zhǔ)。

3，現場(cháng)案(àn)例

以山東省(shěng)某(mǒu)生(shēng)物(wù)製藥電(diàn)能(néng)質(zhì)量治理(lǐ)項目(mù)為例(lì)，根據(jù)廠(chǎng)區(qū)負(fù)責(zé)人(rén)員反饋，該廠區(qū)綜合辦公(gōng)樓(lóu)頻(pín)繁出(chū)現跳(tiào)閘(zhá)現(xiàn)象，另外(wài)生(shēng)物製(zhì)藥(yào)生(shēng)產車間配電房(fáng)電(diàn)容櫃(guì)內電抗器(qì)出現燒焦和N綫(xiàn)綫纜過(guò)熱(rè)的情況(kuàng)查找主要原因(yīn)，預估(gū)是(shì)由於綜合辦(bàn)公(gōng)樓(lóu)和(hé)生產(chǎn)車間分別(bié)涉及(jí)變頻(pín)空(kōng)調，計(jì)算機(jī)通(tōng)信(xìn)設備，LED燈照明和泵機等(děng)負載，運行過(guò)程(chéng)中(zhōng)會產生(shēng)諧波並對(duì)整個供(gōng)配電(diàn)係(xì)統造成(chéng)影(yǐng)響，現(xiàn)對(duì)綜(zōng)合辦(bàn)公樓(lóu)和(hé)生產(chǎn)車間(jiān)所在的(dí)配(pèi)電房進行(háng)測(cè)量，並(bìng)根(gēn)據相應(yīng)的(dí)電(diàn)能質(zhì)量(liáng)數(shù)據給出(chū)相(xiāng)應(yīng)的(dí)治理方案。

3.1綜(zōng)合(hé)辦公樓配(pèi)電室(shì)諧(xié)波(bō)測(cè)量數(shù)據

從上(shàng)述兩組(zǔ)測量數據(jù)可(kě)以(yǐ)得(dé)出綜合辦(bàn)公(gōng)樓(lóu)的諧(xié)波主要(yào)為5次(cì)和(hé)7次為主(zhǔ)，電流畸變率(shuài)至多(duō)為(wéi)22%，對(duì)於5次(cì)和(hé)7次諧(xié)波可(kě)通過(guò)在配電房(fáng)集中(zhōng)治理(lǐ)，消(xiāo)除(chú)諧波對(duì)整(zhěng)個(gè)供(gōng)配電(diàn)係統，變壓(yā)器(qì)，電容櫃和其它用電設備(bèi)的(dí)影響，從而保證正常的生物製藥(yào)生(shēng)產工(gōng)作；生產(chǎn)車間配電(diàn)室(shì)諧波(bō)較嚴重，3次和5次(cì)諧(xié)波(bō)已超(chāo)過(guò)了國(guó)家(jiā)GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電(diàn)網諧(xié)波》0.38KV係統各(gè)次(cì)諧波及(jí)諧(xié)波電(diàn)流值(zhí)標準(zhǔn)。現場電(diàn)容(róng)櫃串接(jiē)7%電(diàn)抗，3次(cì)和(hé)5次(cì)諧(xié)波(bō)流入電(diàn)容櫃，諧波(bō)電(diàn)流(liú)疊加(jiā)在電容器(qì)的基(jī)波電(diàn)流(liú)上，使電(diàn)容(róng)器(qì)的運行電流(liú)變(biàn)大，溫(wēn)升(shēng)增(zēng)高(gāo)，引(yǐn)起過熱而降(jiàng)低(dī)電(diàn)容(róng)器的使用壽(shòu)命(mìng)或使(shǐ)電容(róng)器損壞。由於3次諧(xié)波屬於零序諧波電(diàn)流，三相(xiāng)矢量(liáng)角(jiǎo)一致，會(huì)在(zài)N綫上(shàng)進行綫性(xìng)疊(dié)加(jiā)，N綫電流約223A，已經超(chāo)過了(liǎo)相(xiāng)綫上的(dí)電流值，N綫(xiàn)電流過(guò)大(dà)會(huì)造成中性(xìng)綫(xiàn)超溫，絕(jué)緣老(lǎo)化，發生(shēng)接地(dì)故障，從(cóng)而導致中斷(duàn)供(gōng)電甚至(zhì)發生(shēng)電氣火(huǒ)災。

可采用(yòng)有源(yuán)濾波裝置對其(qí)進行末(mò)端(duān)就(jiù)地(dì)治理，采用DSP+FPGA全(quán)數字(zì)控(kòng)製方式，並聯在係統(tǒng)中，可(kě)對(duì)2～51次(cì)諧(xié)波進(jìn)行全補償或特定次諧(xié)波進行補償；能夠消除(chú)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)的(dí)各(gè)次(cì)諧波(bō)，防(fáng)止諧(xié)波(bō)對(duì)N綫造成(chéng)損(sǔn)害(hài)，保(bǎo)護綫(xiàn)路，同時防止火災的(dí)發(fā)生。

6，結(jié)語(yǔ)

隨(suí)著現(xiàn)代化生(shēng)產(chǎn)工(gōng)藝(yì)，電(diàn)力(lì)電子(zǐ)研(yán)發設(shè)備等先(xiān)進科研手段(duàn)的(dí)不斷引入和(hé)加(jiā)深，大(dà)量(liáng)的非(fēi)綫(xiàn)性電(diàn)力電子設備湧(yǒng)現(xiàn)，在(zài)提升生(shēng)物製藥(yào)質(zhì)量的(dí)同(tóng)時，也(yě)給整個(gè)工廠的供(gōng)配(pèi)電(diàn)係統的(dí)電能(néng)質量帶來(lái)了嚴峻的(dí)考驗，特別是(shì)科(kē)研(yán)實(shí)驗室，負(fù)載設(shè)備多(duō)樣，諧波產生和(hé)變化有很(hěn)大(dà)的(dí)隨機性和(hé)復(fù)雜(zá)性(xìng)。通(tōng)過對生(shēng)物製藥建築(zhù)供配電(diàn)係統(tǒng)的電能質(zhì)量進行研(yán)究，並(bìng)結合係統平台提出合理(lǐ)的整(zhěng)體解決方案(àn)，改(gǎi)善生物(wù)製(zhì)藥的(dí)供電(diàn)質(zhì)量(liáng)，提(tí)高電(diàn)網(wǎng)的(dí)安全和(hé)經濟運(yùn)行(háng)以及(jí)降(jiàng)低(dī)能耗。