浅谈有源滤波装置应用在生物制药行业中

关键词：谐波；电能质量；有源滤波器

1、概述

目，各种电力电子设备广泛应用于制药企业，其中整流设备占很大比例。逆变器和DC斩波器所需的DC电源主要来自整流电路。常用的晶闸管相控整流电路或二管整流电路是严重的谐波源。虽然电气设备的单个容量很小，但数量非常大。其中大部分含有开关电源，各种开关电源和变频器的用量越来越大。此外，荧光灯产生的谐波使得电源的谐波污染问题日益突出。电网谐波使电压和电流的波形变形，使公司的电力系统和电气设备出现异常

2、生物制药电能质量的主要特征特征

2.1生物制药产业集群发展。产业集群是未来发展的必然趋势。生物制药是一个需要各个环节联系的组合过程。因此，电能质量管理尤为重要。一旦设备或电力系统出现故障，经济效益将急剧下降。

2.2主要负载为变频器驱动的泵和电机。谐波源的主要来源是变频器，谐波含量高。谐波处理需要单独配置APF。

3、谐波源及生物制药供配电系统的特点

随着制药行业的快速发展，制药行业需要的许多新型**设备应运而生。制药企业有大量的泵和电机负荷，其中许多配备了逆变器。逆变器的广泛应用大大增加了配电系统中的谐波含量。

目，大多数变频器的整流环节使用6脉冲整流将交流电转化为直流电，因此产生的谐波主要是5次、7次和11次。同时，制药企业通常拥有实验室和自动化生产线，并拥有大量精密设备。在许多情况下，这些设备不仅是谐波的产生者，也是谐波的受害者。谐波会影响实验室设备的正常运行，使正在进行的实验落空；谐波还会影响自动化生产线的智能控制器和PLC系统，导致自动控制设备出现故障。在许多实验室和制药企业中。

2.1科研场所和实验室

作为生物制药研究的重要场所，大量敏感设备需要清洁的电网环境，以确保系统的正常运行。它通常涉及高科技仪器、精密仪器测量设备、开关电源、整流逆变器、UPS/EPS等也被用作较大的谐波源。由于其负载特点，实验室和其他开关电源负载较大的地方会产生明显的三次、五次和七次谐波。我们需要特别注意三次谐波电流对中性线的影响。

2.2自动化生产线

发酵是原料药生产中的一个重要环节，因此它离不开发酵罐的核心。随着产品产量的不断扩大、新工艺的不断更新和新品种的不断增加，对发酵罐的控制方法、搅拌频率和时间调整提出了不同的要求。由于重型大负荷、大功耗和较长的发酵周期，发酵企业近年来也采用了多种方法对许多设备进行改造。变频调速是一种良好的方法，不仅可以满足生产过程的要求，而且可以节约能源和降低消耗。然而，随着自动化程度的不断提高，自动化设备对电源的污染程度越高

3、现场案例

以山东省某生物制药电能质量管理项目为例，根据工厂负责人的反馈，工厂综合办公楼频繁跳闸。此外，还找出了生物制药生产车间配电室电容柜内电抗器烧焦和N线电缆过热的主要原因。据估计，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、泵机等负荷，运行过程中会产生谐波，影响整个供配电系统。现在，综合办公楼和生产车间所在的配电室将进行测量，并根据相应的电能质量数据给出相应的处理方案。

3.1综合办公楼配电室谐波测量数据

3.2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，消除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**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次谐波已超过了国家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，温升增高，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；能够消除系统中的各次谐波，防止谐波对N线造成损害，保护线路，同时防止火灾的发生。

6、结语

随着现代化生产工艺、电力电子研发设备等**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，改善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。

原创作者：上海安科瑞新能源有限公司