生物制藥安全供電保生產

時間：2022-07-29

0 引言

生物制藥是一個特殊行業(yè)，特別是生物制品的生產，連續(xù)生產。每批產品從開始到出成品的整個周期，都要保證外環(huán)境達到要求。生產設備正常運轉，才能生產出合格的產品。生產工藝設備不僅對電源的電壓、頻率要求穩(wěn)定，還應保證在連續(xù)生產周期中電力不能中斷，這就要求有一套可靠的供電系統(tǒng)。

1. 供電規(guī)范及現(xiàn)狀

1.1 電力負荷分類

電力網上用電設備所消耗的功率稱為電力負荷。按其重要性及對供電可靠性的要求，電力負荷可分為以下三類。一類：中斷供電會造身傷亡及重大經濟損失，損壞重要設備，破壞生產工藝過程，使生產長期不能恢復或產生大量廢品。

生物制藥生產屬于一類負荷。二類：中斷供電會造成經濟較大損失，損壞生產設備，產品大量減產，停頓較長時間才能恢復生產。三類：除上述一，二類外的一般負荷，均為三類負荷，如一般的輔助車間及照明負荷等。

1.2 基本要求

根據(jù)供電規(guī)范及生物制藥中生產的特殊性，采用兩路35千伏市電供電。高壓系統(tǒng)主接線為單母線帶各自負荷，分段運行。中間設聯(lián)絡開關，兩電源互為閉鎖，備用自投。

生物制藥行業(yè)一般列為一、二類供電負荷，故投資較大。采用雙回路兩個電源，再設置1臺備用發(fā)電機，以備應急。部分關鍵用電設備應配UPS電源（單相或三相）。以保證產品質量及設備。本研究所采用安科瑞的Acrel-BP生物制藥能效管理平臺，該平臺具有以下功能：

1）供電可靠

如圖1，對35kV變電站、10kV變電所和10kV柴油發(fā)電機部分，在變電站設置Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)子站，實現(xiàn)本地遙測、遙信、遙控、警報、報表等功能，并把數(shù)據(jù)上傳至AcrelEMS-BP能效管理平臺，實現(xiàn)集中監(jiān)測和警報。

圖1 變電站綜自系統(tǒng)

2）保證供電質量

生物制藥企業(yè)生產設備對電源的進線質量要求比較高。AcrelEMS-BP能效管理系統(tǒng)監(jiān)測各進線回路電能質量，包括暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)波形記錄，并提供電能質量分析報告。

供電頻率和供電電壓偏離額定值的幅度不**過允許的范圍。否則，電氣設備的遠行會不穩(wěn)定，甚至損壞電氣設備。規(guī)定交流供電標準頻率為50Hz。偏差不**過±0.2～±0.5,電壓不**過±7％。

圖2 電能質量監(jiān)視分析

3）供電

系統(tǒng)監(jiān)測斷路器、母排、線纜接頭、密集型母線槽接點溫度并實時預警。

圖3 無線測溫

2. 供電方式

該研究所的供電，考慮了供電的可靠性，變電站采用雙進線的變電站（圖2），電源進線為35kV。出線10KV電壓經開閉所傳到研究所各單體實驗室，研究所內設置了2處變電所（圖4），降為380/220V。當一回路進線斷電或變壓器故障，檢修時可采用聯(lián)絡開關使重要負荷保持供電。

中小型生物制藥企業(yè)進線電壓可能為10KV，只設置了一處高壓變電所，采用2臺變壓器，可單獨運行。

圖4變電站開關柜

圖5 動物站房變電所開關柜

如圖5，因生物制品車間一、二類負荷較多，考慮到車間供電的可靠性，可將小型企業(yè)供電系統(tǒng)用到車間配電站，采用2臺變壓器供電。當負荷變動較大時，為減少變壓器空載損耗，可在負荷低谷時切斷1臺變壓器。當同時起用2臺變壓器時，每臺容量應大于計算負荷的60%或一、二類負荷總容量。

3. 配電設施

電氣主接線圖又叫一次接線圖，它是表示電能傳送和分配路線的接線圖，直接連接的變壓器、高壓開關、低壓開關、互感器等電器設備，叫做一次設備。整個研究所采用兩路35KV市電進線，當一路進線電源中斷時，可通過失電切換到另一路線路上去，保證整個廠區(qū)的正常工作。（圖6）

圖6 35KV進線接線圖

電氣主接線直接影響變配電所的技術經濟性能和運行質量，故在確定生物制藥車間變電所的電氣主接線時，應滿足下列要求：能保證其供電可靠性；接線圖力求簡明，以便運行操作和減除故障；應保證操作時的人身和在條件下進行維修工作；留有維修空間；考慮備用電源，滿足在生產期間不因停電造成重大損失，備用電源還可用于應急照明；考慮功率因數(shù)問題，一般不**0.9，應在變電站內安裝無功補償柜進行集中補償；考慮到生物制藥的特殊性，可采用雙回路和兩臺變壓器的主接線圖（圖7）。

圖7 10KV雙回路進線變壓接線圖

當其中一路進線電源中斷時，可通過低壓母線聯(lián)絡開關將斷電部分的負荷換接到另一路線路上去，保證其中的設備繼續(xù)工作。雙回路電源進線應是兩個電源。同時增加市電～發(fā)電機轉換開關，應急電源配電柜。

4. 應急電源系統(tǒng)

生物制品生產中，可根據(jù)設備的重要性將電力負荷分為三類。一級負荷包括分裝線、凍干機、細胞培養(yǎng)轉瓶機、毒種低溫冰箱、火災警報及聯(lián)動控制設備、消防泵、監(jiān)控系統(tǒng)、應急照明、疏散照明等。二類負荷一般包括普通客梯、生活水泵、一般排風機等，其它為三類負荷。

4.1 柴油發(fā)動機配置

在一類負荷電力設計中一定要設置柴油發(fā)電機組．對一類供電負荷中特別重要的負荷提供電源。應急柴油發(fā)電機組的容量大小根據(jù)一級負荷、消防負荷以及某些重要的二級負荷容量來確定，一般以變壓器總安裝容量的15％～20％來配置。

4.2 不間斷電源裝置

針對分裝線中高溫的停電保護措施，短時間的停電可啟動UPS不間斷電源作為后備保護，應急供電時間為30～90 min，如圖9。如較長時間的停電可切換到柴油發(fā)電機供電，啟動到電流平穩(wěn)至少需要15～20 S時間。

4.3 應急照明配置

在變配電站、柴油發(fā)電機房、消防控制、監(jiān)控室、水泵房、生產區(qū)、地下室、技術夾道（層）、樓梯間及門廳等場所設置應急照明。在走廊、出口、大廳、樓梯問等處設疏散指示燈。

5. 電氣設備管理及維護

電是生產的重要能源之一。電氣設備的故障，將造成生產的損失，故應加強管理，對電氣設備有單獨負責，配備一定數(shù)量電氣工作人員并符合上崗條件，制定相應的運維管理制度。

5.1 任務管理

任務管理是用戶對平臺運維能力，包括定期巡檢、處理、警報減除、故障搶修和工單通知功能的綜合管理頁面，用戶可使用該頁面發(fā)布各類型任務及巡檢操作票給相關人員，通過查看詳情跟進任務的執(zhí)行情況與巡檢明細。

圖8 設備運營管理

5.2 巡檢記錄

巡檢記錄是針對巡檢類型的任務在流程中需要管理的節(jié)點與數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一監(jiān)測的頁面，主要關注巡檢任務流程中的負責人、執(zhí)行人進度，巡檢的結束時間，簽到的偏差，巡檢的項目和發(fā)現(xiàn)的問題數(shù)量等內容。

圖9 設備巡檢記錄

5.3 用戶報告

運行報告主要監(jiān)測一段時期內工廠的用電量、負荷、諧波情況、不平衡度、功率因數(shù)波動情況、事件發(fā)生統(tǒng)計及現(xiàn)場運維情況，通過自定義標準對站點各數(shù)據(jù)進行分析并給出一定的建議，為用戶分析站點運行狀態(tài)給出一定的依據(jù)。

圖10 用戶報告

6. 結語

AcrelEMS-BP能效管理系統(tǒng)，集變電站綜合自動化、電力監(jiān)控、電能質量分析及治理、電氣、能耗分析、照明控制、設備運維于一體。

本研究所采用安科瑞AM6系列的微機保護裝置、電氣接點溫度在線監(jiān)測裝置、電能質量在線監(jiān)測裝置，對整個研究所的的變電站、變電所、配電房進行實時的監(jiān)控及管理。智能配電監(jiān)控保護類、監(jiān)測類產品解決方案對于供配電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行起著至關重要的作用，尤其是微機保護裝置在電力系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，它能夠反應設備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動*地、有選擇性地動作于斷路器將故障設備從系統(tǒng)中切除，保證無故障設備繼續(xù)正常運行，將事故在范圍，提高系統(tǒng)運行的可靠性，地保證向用戶、連續(xù)供電。

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