安科瑞 鮑靜君 劉邁

　　摘要：隨著電子設(shè)備大量的使用,，非線性負(fù)荷越來越多,，企業(yè)電力網(wǎng)的諧波污染問題也越來越嚴(yán)重，由于諧波的不良作用惡化電能質(zhì)量,，增加附加損耗,，降低電網(wǎng)可靠性，影響企業(yè)供用電設(shè)備的正常工作,，甚至損害設(shè)備造成電氣故障,。結(jié)合用電安全要求及現(xiàn)狀，淺談有源濾波裝置在生物制藥安全供電系統(tǒng)中的作用及效果,。

　　關(guān)鍵詞：諧波,；電能質(zhì)量；有源濾波

　　1,、概述

　　目前各種電力電子裝置在制藥企業(yè)中大量應(yīng)用,，其中整流裝置所占的比例大，逆變器,、直流斬波器等所需的直流電源主要來自整流電路,，常用的晶閘管相控整流電路或二極管整流電路都是嚴(yán)重的諧波源，電氣設(shè)備的單臺容量雖然很小,，但數(shù)量卻很龐大,，其內(nèi)部大都含有開關(guān)電源，各類開關(guān)電源,、變頻器的用量越來越多,，加上熒光燈產(chǎn)生的諧波，使電源的諧波污染問題日益突出,。電網(wǎng)諧波使得電壓,、電流的波形發(fā)生了畸變,，使公司電力系統(tǒng)、用電設(shè)備出現(xiàn)許多異?，F(xiàn)象和故障,，對其進(jìn)行有效的防止，已成為企業(yè)電力系統(tǒng)安全運行工作的重要內(nèi)容之一,。有源濾波器通過CT采集系統(tǒng)中的諧波電流,，經(jīng)CPU快速計算并提取各次諧波的含量，發(fā)出指令使功率器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等,、方向相反的補償電流,，注入到電網(wǎng)中從而抵消系統(tǒng)中的諧波電流。

　　2,、生物制藥電能質(zhì)量主要特征

　　2.1生物制藥產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展,。未來產(chǎn)業(yè)集群化是發(fā)展必然趨勢，生物制藥是一個組合化過程,，需要各個環(huán)節(jié)的聯(lián)系,，因此電能質(zhì)量治理格外重要，一旦設(shè)備發(fā)生故障或電力系統(tǒng)故障,，則導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益的直線下降,。

　　2.2主要負(fù)荷是變頻器驅(qū)動的泵機和電機。主要諧波源是變頻器,，且諧波含量較大,，需單獨配置APF進(jìn)行諧波治理。

　　3,、生物制藥供配電系統(tǒng)諧波源及其特點

　　隨著制藥行業(yè)的迅猛發(fā)展,，許多制藥行業(yè)所需要的新型*設(shè)備也應(yīng)運而生，制藥企業(yè)存在大量的泵機及電機類負(fù)載,，并且很多都配有變頻器,，變頻器的大量應(yīng)用使得配電系統(tǒng)中的諧波含量大大增加。

　　目前,，絕大部分變頻器的整流環(huán)節(jié)都是應(yīng)用6脈沖整流將交流電轉(zhuǎn)化為直流電,，因此所產(chǎn)生的諧波以5次、7次,、11次為主。同時,，制藥企業(yè)通常擁有實驗室和自動化生產(chǎn)線,，存在著大量的精密設(shè)備，在許多情況下這些設(shè)備既是諧波的產(chǎn)生者,，也是諧波的受害者,。諧波會影響到實驗室中設(shè)備的正常工作，使得正在進(jìn)行的實驗功虧一簣；諧波也會影響到自動化生產(chǎn)線的智能控制器,、PLC系統(tǒng),，使自動控制設(shè)備出現(xiàn)故障。在許多實驗室,、制藥企業(yè)的自動生產(chǎn)線都出現(xiàn)過謝波的影響而造成設(shè)備的故障,。因此制藥企業(yè)的諧波問題影響較為深遠(yuǎn)，危害性嚴(yán)重,，急需治理,。

　　2.1科研場所及實驗室

　　實驗室作為重要的生物制藥科研場所，大量的敏感設(shè)備需要干凈的電網(wǎng)環(huán)境以保障系統(tǒng)的正常運行,。一般皆會涉及高新儀器,、精密儀器測量設(shè)備,、開關(guān)電源,、整流逆變器、UPS/EPS等,，同時也是作為較大的諧波源,。實驗室等存在大量開關(guān)電源負(fù)載的場所由于其負(fù)載的特點，會產(chǎn)生明顯的3次,、5次和7次諧波,，需要特別注意3次諧波電流對中性線的影響。

　　2.2自動化生產(chǎn)線

　　發(fā)酵是生產(chǎn)原料藥的一個重要環(huán)節(jié),，所以都離不開發(fā)酵罐這一核心,，隨著產(chǎn)品產(chǎn)量的不斷擴(kuò)大、新工藝的不斷更新和新品種的不斷增加,，對發(fā)酵罐的控制方式,、攪拌頻率和時段調(diào)整等提出了不同的要求。針對重型大負(fù)載比較多,、耗電量比較大,、發(fā)酵周期比較長的情況，近幾年發(fā)酵生產(chǎn)企業(yè)也采取了多種方法,，進(jìn)行了不少設(shè)備改造,，變頻調(diào)速是好的既能滿足生產(chǎn)工藝要求，又能節(jié)能降耗的方式,。但隨著自動化程度的不斷提高,，自動化設(shè)備對電源污染的程度也越來越惡劣，相應(yīng)的對自動控制系統(tǒng)的干擾也越來越強,，對電源濾波,、凈化,，取得相對穩(wěn)定的綠色電源的要求也越來越高。目前,，絕大部分變頻器的整流環(huán)節(jié)都是應(yīng)用6脈沖整流將交流電轉(zhuǎn)化為直流電,，因此所產(chǎn)生的諧波以5次、7次,、11次為主,。

　　3、現(xiàn)場案例

　　以山東省某生物制藥電能質(zhì)量治理項目為例,，根據(jù)廠區(qū)負(fù)責(zé)人員反饋,，該廠區(qū)綜合辦公樓頻繁出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，另外生物制藥生產(chǎn)車間配電房電容柜內(nèi)電抗器出現(xiàn)燒焦和N線線纜過熱的情況查找主要原因,，預(yù)估是由于綜合辦公樓和生產(chǎn)車間分別涉及變頻空調(diào),、計算機通信設(shè)備、LED燈照明和泵機等負(fù)載,，運行過程中會產(chǎn)生諧波并對整個供配電系統(tǒng)造成影響,，現(xiàn)對綜合辦公樓和生產(chǎn)車間所在的配電房進(jìn)行測量，并根據(jù)相應(yīng)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)給出相應(yīng)的治理方案,。

3.1綜合辦公樓配電室諧波測量數(shù)據(jù)

　　3.2生產(chǎn)車間配電室諧波測量數(shù)據(jù)

　　從上述兩組測量數(shù)據(jù)可以得出綜合辦公樓的諧波主要為5次和7次為主,，電流畸變率至多為22%，對于5次和7次諧波可通過在配電房集中治理,，消除諧波對整個供配電系統(tǒng),、變壓器、電容柜和其它用電設(shè)備的影響,，從而保證正常的生物制藥生產(chǎn)工作,；生產(chǎn)車間配電室諧波較嚴(yán)重，3次和5次諧波已超過了國家GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》0.38KV系統(tǒng)各次諧波及諧波電流值標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場電容柜串接7%電抗,，3次和5次諧波流入電容柜，諧波電流疊加在電容器的基波電流上,，使電容器的運行電流變大,，溫升增高，引起過熱而降低電容器的使用壽命或使電容器損壞,。由于3次諧波屬于零序諧波電流,，三相矢量角一致，會在N線上進(jìn)行線性疊加,，N線電流約223A,，已經(jīng)超過了相線上的電流值，N線電流過大會造成中性線超溫,、絕緣老化,，發(fā)生接地故障，從而導(dǎo)致中斷供電甚至發(fā)生電氣火災(zāi),。

　　可采用有源濾波裝置對其進(jìn)行末端就地治理,，采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中,，可對2～51次諧波進(jìn)行全補償或特定次諧波進(jìn)行補償,；能夠消除系統(tǒng)中的各次諧波，防止諧波對N線造成損害,，保護(hù)線路,，同時防止火災(zāi)的發(fā)生。

6,、結(jié)語

　　隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝,、電力電子研發(fā)設(shè)備等*科研手段的不斷引入和加深，大量的非線性電力電子設(shè)備涌現(xiàn),，在提升生物制藥質(zhì)量的同時,，也給整個工廠的供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量帶來了嚴(yán)峻的考驗，特別是科研實驗室,，負(fù)載設(shè)備多樣,，諧波產(chǎn)生和變化有很大的隨機性和復(fù)雜性。通過對生物制藥建筑供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量進(jìn)行研究,，并結(jié)合系統(tǒng)平臺提出合理的整體解決方案,，改善生物制藥的供電質(zhì)量，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行以及降低能耗,。