Sammendrag: Med den utbredte bruken av elektroniske enheter øker ikke-lineære belastninger, noe som fører til at harmonisk forurensning i bedrifters strømnett blir mer og mer alvorlig. På grunn av de negative effektene av harmoniske svekker kvaliteten på elektrisiteten, de ekstra tapene øker, og påliteligheten til strømnettet reduseres, slik at normal drift av bedriftens strømforsyning og forbruksutstyr påvirkes, og til og med utstyr blir skadet og forårsaker elektriske feil. Basert på kravene og gjeldende situasjoner innen elektrisitetssikkerhet analyserer denne artikkelen funksjonene og effektene av aktive filterenheter i biofarmasøytiske sikkerhetsstrømforsyningssystemer.
Nøkkelord: harmonisk, nettkvalitet, aktivt filter
1. Innledning
I dag brukes en rekke kraftelektroniske enheter mye i farmasøytiske bedrifter, hvor likeretterenheter utgjør en stor andel. Likestrømsforsyningen som kreves av inverteren og DC-chopperen, osv., kommer hovedsakelig fra likeretterkretsen. Tyristor-fasestyrte likeretterkretser eller diodelikeretterkretser er den viktigste kilden til harmoniske strømforsyninger. Selv om den individuelle kapasiteten til elektrisk utstyr er liten, er antallet enormt, og de fleste av disse inneholder svitsjende strømforsyninger. Ulike typer svitsjende strømforsyninger og frekvensomformere brukes mer og mer, sammen med harmoniske strømforsyninger generert av lysrør, slik at den harmoniske forurensningen av strømforsyningen blir mer og mer fremtredende. Nettharmoniske strømforsyninger forvrenger spennings- og strømbølgeformen, slik at mange unormale fenomener og feil oppstår i bedriftens kraftsystem og elektriske utstyr. Effektiv forebygging av harmoniske strømforsyninger har blitt en viktig del av sikker drift av bedriftens kraftsystem. Det aktive filteret samler den harmoniske strømmen gjennom CT, beregner og ekstraherer raskt innholdet i hver harmoniske av CPU, og sender ut instruksjoner for å få strømforsyningen til å produsere kompensasjonsstrømmen med lik amplitude og motsatt retning av den harmoniske strømmen, og injiserer den i strømnettet for å kompensere den harmoniske strømmen i systemet.
2. Viktige egenskaper ved strømkvalitet i biofarmasøytisk industri
2.1 Den biofarmasøytiske industrien opplever klyngeutvikling. Utvikling av industrielle klynger er en uunngåelig trend i fremtiden. Biofarmasi er en kombinasjon av prosesser som trenger kobling til ulike ledd, så styring av strømkvalitet er spesielt viktig. Når utstyr eller strømforsyning svikter, fører det til en lineær reduksjon i økonomiske fordeler.
2.2 Hovedbelastningene er pumper og motorer drevet av frekvensomformere. Hovedkilden til harmoniske svingninger er frekvensomformeren med et stort innhold av harmoniske svingninger, noe som krever en separat konfigurasjon av APF for harmonisk håndtering.
3. Harmoniske kilder i biofarmasøytiske strømforsynings- og distribusjonssystemer
Med den raske utviklingen av legemiddelindustrien har legemiddelindustrien trengt mye avansert utstyr. Det finnes et stort antall pumper og motorer, og mange er utstyrt med frekvensomformere. Det store antallet bruksområder for frekvensomformere øker det harmoniske innholdet i kraftdistribusjonssystemet betraktelig.
For tiden bruker de fleste frekvensomformere 6-pulslikerettering for å konvertere vekselstrøm til likestrøm, så de harmoniske er hovedsakelig 5., 7. og 11. harmoniske. Samtidig finnes det vanligvis laboratorier og automatiske produksjonslinjer i farmasøytiske bedrifter med et stort antall presisjonsenheter, som i mange tilfeller både er generatorer og ofre for harmoniske. Harmoniske vil påvirke den normale driften av utstyret i laboratoriet, noe som gjør at pågående eksperimenter går tapt. Harmoniske vil også påvirke intelligente kontroller og PLS-systemer i automatiserte produksjonslinjer, noe som fører til at det automatiske kontrollutstyret svikter. Derfor har de harmoniske problemene i farmasøytiske bedrifter vidtrekkende konsekvenser og alvorlig skade, som må håndteres snarest.
3.1 Forskningsstasjoner og laboratorier
I laboratorier trenger et stort antall følsomt utstyr et rent strømnettmiljø for å sikre normal drift av systemet, for eksempel høyteknologiske instrumenter, presisjonsinstrumenter og måleutstyr, svitsjende strømforsyninger, likeretteromformere, UPS/EPS, osv., som også er kilder til større harmoniske oversvingninger. Laboratorier og andre steder der det er et stort antall belastninger på svitsjende strømforsyninger, vil produsere betydelige 3., 5. og 7. oversvingninger, hvor vi bør være spesielt oppmerksomme på effekten av 3. harmonisk strøm på nøytrallinjen.
3.2 Automatiske produksjonslinjer
Fermentering er en viktig del av produksjonen av API, som produseres av fermentoren. Med den kontinuerlige utvidelsen av produktproduksjonen, oppdatering av nye prosesser og økning av nye varianter, er det forskjellige krav til kontroll av fermentoren, justering av rørefrekvens og tidsperiode. For situasjoner med tung belastning, stort strømforbruk og lang fermenteringssyklus, har fermenteringsproduksjonsbedrifter de siste årene også tatt i bruk en rekke metoder for å utføre utstyrsrenovering. Frekvenskontroll kan både oppfylle kravene til produksjonsprosessen og redusere forbruket. Men med den kontinuerlige forbedringen av automatiseringen blir strømforurensningen fra automatiseringsutstyr også verre og verre. Den tilsvarende interferensen med det automatiske kontrollsystemet blir også sterkere og sterkere. Kravene til filtrering og rensing av strømforsyningen for å oppnå en relativt stabil og grønn strømforsyning blir også høyere og høyere.
4. Praktisk tilfelle
Ta et biofarmasøytisk strømkvalitetsstyringsprosjekt i Shandong-provinsen som et eksempel. Ifølge tilbakemeldinger fra den ansvarlige for anlegget forekommer det hyppige utløsningsfenomener i anleggets hovedkontorbygning, og reaktoren i kondensatorskapet i produksjonsverkstedet ser ut til å være brent, og N-lederkabelen er overopphetet. Hovedårsaken forventes å være at det er mange belastninger med inverter-klimaanlegg, data- og kommunikasjonsutstyr, LED-belysning, pumper og annet i hovedkontorbygningen og produksjonsverkstedet, noe som vil generere harmoniske svingninger og påvirke hele strømforsynings- og distribusjonssystemet. Nå er det nødvendig å måle distribusjonsrommene i hovedkontorbygningen og produksjonsverkstedet, og å gi den passende løsningen i henhold til de tilsvarende strømkvalitetsdataene.
4.1 Harmoniske måledata i fordelingsrommet i det omfattende kontorbygget
| Harmoniske måledata i fordelingsrommet i det omfattende kontorbygget | ||||||
| nåværende | nåværende forvrengningsrate | harmonisk innhold | 3. harmoniske | 5. harmoniske | 7. harmoniske | |
| A | 346A | 22,3 % | 77,16A | 29,4A | 58,9A | 35,9A |
| B | 323A | 20,8 % | 67,18A | 16,4A | 55,7A | 29,4A |
| C | 320A | 22,6 % | 72,32A | 21,7A | 57.1A | 35,2A |
4.2 Harmoniske måledata i distribusjonsrommet i produksjonsverkstedet
| Harmoniske måledata i distribusjonsrommet i produksjonsverkstedet | ||||||
| nåværende | nåværende forvrengningsrate | harmonisk innhold | 3. harmoniske | 5. harmoniske | 7. harmoniske | |
| A | 152,71 | 88,03 % | 134 | 78,1 | 52,85 | 32,54 |
| B | 130,14 | 81,9 % | 106 | 63,56 | 42,39 | 27,81 |
| C | 155,84 | 83,54 % | 130 | 78,56 | 51,99 | 30,52 |
| N | 220,74 | 223,1 | ||||
Fra de to settene med måledata ovenfor kan det konkluderes med at de harmoniske svingningene i det omfattende kontorbygget hovedsakelig er 5. og 7. harmoniske svingninger, og at strømforvrengningsraten er opptil 22 %. De 5. og 7. harmoniske svingningene kan styres sentralt i fordelingsrommet for å eliminere den harmoniske påvirkningen på hele strømforsynings- og distribusjonssystemet, transformatorer, kondensatorskap og annet elektrisk utstyr, for å sikre normal produksjon av biofarmasøytiske produkter. De harmoniske svingningene i distribusjonsrommet i produksjonsverkstedet er mer alvorlige, der de 3. og 5. harmoniske svingningene har overskredet den nasjonale standarden GB/T14549-1993 "harmoniske svingninger i offentlig forsyningsnett" på 0,38 kV for systemharmoniske strømverdier. Kondensatorskap på stedet er seriekoblet med 7 % reaktans. De 3. og 5. harmoniske svingningene flyter inn i kondensatorskapet, og den harmoniske strømmen legges over kondensatorens grunnstrøm, noe som gjør at kondensatorens driftsstrøm blir større og temperaturen stiger, noe som fører til overoppheting og reduserer kondensatorens levetid eller forårsaker at kondensatoren blir skadet.
De aktive filterenhetene kan brukes til å løse disse problemene, og de bruker DSP+FPGA heldigital kontrollmetode og er koblet parallelt i systemet. De kan fullt ut kompensere for 2. til 51. harmoniske eller kompensere for spesifikke harmoniske, eliminere harmoniske i systemet for å forhindre skader på N-linjen og beskytte kretsene mot brann.
5. Konklusjon
Med introduksjonen og utdypingen av moderne produksjonsprosesser, kraftutstyr og andre avanserte vitenskapelige metoder, dukker det opp et stort antall ikke-lineært kraftelektronisk utstyr, noe som forbedrer kvaliteten på biofarmasøytiske produkter, men som også har en alvorlig innvirkning på strømkvaliteten til strømforsynings- og distribusjonssystemet til hele anlegget, spesielt i vitenskapelige forskningslaboratorier, der belastningene er varierte og den harmoniske genereringen og endringene har stor tilfeldighet og kompleksitet. Ved å studere strømkvaliteten til forsynings- og distribusjonssystemet i biofarmasøytiske bygninger og foreslå en rimelig løsning i forbindelse med systemplattformen, kan kvaliteten på strømforsyningen i biofarmasøytiske produkter forbedres, samt den sikre og økonomiske driften av nettet og energiforbruket reduseres.
Referanser:
[1] Acrel Enterprise Microgrid Design and Application Manual. Versjon 2022.05
Publiseringstidspunkt: 02. mai 2025