Hora: 25 de diciembre de 2023 |Fuente: Acrel
Resumen: Con el uso generalizado de dispositivos electrónicos, las cargas no lineales están aumentando, lo que resulta en que la contaminación armónica en las redes eléctricas empresariales sea cada vez más grave.Debido a los efectos adversos de los armónicos, la calidad de la electricidad se está deteriorando, las pérdidas adicionales aumentan, la confiabilidad de la red eléctrica se reduce, de modo que el funcionamiento normal de los equipos de suministro y consumo de energía de la empresa se ve afectado, e incluso los equipos se dañan causando fallas eléctricas.Partiendo de los requisitos y situaciones actuales de la seguridad eléctrica, este artículo analiza las funciones y efectos de los dispositivos de filtrado activo en sistemas de alimentación de seguridad biofarmacéutica.
Palabras clave: armónicos, calidad de energía, filtro activo.
1. Introducción
Hoy en día, en las empresas farmacéuticas se utilizan ampliamente diversos dispositivos electrónicos de potencia, donde los dispositivos rectificadores representan una gran proporción.El suministro de energía de corriente continua requerido por el inversor y el interruptor de CC, etc., proviene principalmente del circuito rectificador.El circuito rectificador controlado por tiristores o el circuito rectificador de diodos es la fuente de armónicos graves.Aunque la capacidad individual de los equipos eléctricos es pequeña, su número es enorme y la mayoría de ellos contienen fuentes de alimentación conmutadas.Cada vez se utilizan más diversos tipos de fuentes de alimentación conmutadas y convertidores de frecuencia, junto con los armónicos generados por las lámparas fluorescentes, de modo que la contaminación armónica de la fuente de alimentación es cada vez más prominente.Los armónicos de la red distorsionan la forma de onda del voltaje y la corriente, por lo que ocurren muchos fenómenos anormales y fallas en el sistema de energía y los equipos eléctricos de la empresa.La prevención eficaz de armónicos se ha convertido en una parte importante del funcionamiento seguro del sistema eléctrico empresarial.El filtro activo recoge la corriente armónica a través del CT, calcula y extrae rápidamente el contenido de cada armónico por la CPU, y envía instrucciones para hacer que el dispositivo de potencia produzca la corriente de compensación de igual amplitud y dirección opuesta a la corriente armónica, y la inyecta. a la red eléctrica para compensar la corriente armónica en el sistema.
2. Características clave de la calidad de la energía en la industria biofarmacéutica
2.1 La industria biofarmacéutica tiene un desarrollo de clusters.El desarrollo de clusters industriales es la tendencia inevitable en el futuro.Los productos biofarmacéuticos son una combinación de procesos que necesitan conexión con varios eslabones, por lo que la gobernanza de la calidad de la energía es particularmente importante.Una vez que el equipo o el sistema de energía falla, se produce una disminución lineal de los beneficios económicos.
2.2 Las cargas principales son bombas y motores accionados por convertidores de frecuencia.La principal fuente de armónicos es el convertidor de frecuencia con un gran contenido de armónicos, lo que requiere una configuración separada del APF para la gestión de armónicos.
3. Fuentes armónicas en el sistema de distribución y suministro de energía biofarmacéutica.
Con el rápido desarrollo de la industria farmacéutica, la industria farmacéutica empezó a necesitar muchos equipos avanzados.Existe una gran cantidad de cargas de bombas y motores, y muchos están equipados con convertidores de frecuencia.La gran cantidad de aplicaciones de los convertidores de frecuencia hace que el contenido de armónicos del sistema de distribución de energía aumente considerablemente.
En la actualidad, la mayoría de los convertidores de frecuencia utilizan rectificación de 6 pulsos para convertir corriente CA en corriente CC, por lo que los armónicos son principalmente el 5º, 7º y 11º.Al mismo tiempo, en las empresas farmacéuticas suele haber laboratorios y líneas de producción automáticas con una gran cantidad de dispositivos de precisión, que en muchos casos son a la vez generadores y víctimas de armónicos.Los armónicos afectarán el funcionamiento normal del equipo en el laboratorio, haciendo que se pierdan los experimentos en curso;Los armónicos también afectarán a los controladores inteligentes y los sistemas PLC en las líneas de producción automatizadas para provocar fallas en el equipo de control automático.Por lo tanto, los problemas armónicos de las empresas farmacéuticas tienen consecuencias de gran alcance y daños graves que es necesario abordar con urgencia.
3.1 Estaciones de investigación y laboratorios
En los laboratorios, una gran cantidad de equipos sensibles necesitan un entorno de red limpio para garantizar el funcionamiento normal del sistema, como instrumentos de alta tecnología, instrumentos de precisión y equipos de medición, fuentes de alimentación conmutadas, inversores rectificadores, UPS/EPS, etc. que también son fuentes armónicas más grandes.Los laboratorios y otros lugares donde hay una gran cantidad de cargas de fuentes de alimentación conmutadas producirán importantes armónicos 3, 5 y 7, donde debemos prestar especial atención al efecto de la corriente del 3er armónico en la línea neutra.
3.2 Líneas de producción automáticas
La fermentación es una parte importante de la producción de API, que realiza el fermentador.Con la continua expansión de la producción de productos, la actualización de nuevos procesos y el aumento de nuevas variedades, existen diferentes requisitos de control del fermentador, frecuencia de agitación y ajustes del período de tiempo.Para situaciones con cargas pesadas, gran consumo de energía y ciclos de fermentación largos, en los últimos años las empresas de producción de fermentación también han adoptado una variedad de métodos para llevar a cabo la renovación de equipos.El control de frecuencia puede cumplir con los requisitos del proceso de producción y reducir el consumo.Sin embargo, con la mejora continua de la automatización, la contaminación eléctrica por los equipos de automatización también está empeorando cada vez más.La interferencia correspondiente con el sistema de control automático también es cada vez más fuerte.Los requisitos sobre el filtrado y la purificación del suministro de energía para obtener un suministro de energía relativamente estable y ecológico también son cada vez mayores.
4. Caso práctico
Tomemos como ejemplo un proyecto de gestión de la calidad de la energía biofarmacéutica en la provincia de Shandong. Según los comentarios de la persona a cargo de la planta, se producen fenómenos de disparos frecuentes en el edificio de oficinas integral de la planta y en el reactor en el gabinete de condensadores de la planta de producción. El taller parece quemado y el cable N está sobrecalentado.Se espera que la razón principal sea el hecho de que hay muchas cargas de aire acondicionado inverter, equipos informáticos y de comunicación, iluminación LED, bombas y otros en el edificio de oficinas integral y el taller de producción, que generarán armónicos y afectarán a toda la energía. sistema de suministro y distribución.Ahora es necesario medir las salas de distribución del edificio integral de oficinas y del taller de producción y dar la solución adecuada según los datos de calidad de energía correspondientes.
4.1 Datos de medición de armónicos en la sala de distribución del edificio integral de oficinas
| Datos de medición de armónicos en la sala de distribución del edificio integral de oficinas. | ||||||
| actual | tasa de distorsión actual | contenido armónico | 3er armónico | 5to armónico | 7mo armónico | |
| 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 Datos de medición de armónicos en la sala de distribución del taller de producción.
| Datos de medición de armónicos en la sala de distribución del taller de producción. | ||||||
| actual | tasa de distorsión actual | contenido armónico | 3er armónico | 5to armónico | 7mo armónico | |
| 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 | ||||
A partir de los dos conjuntos de datos de medición anteriores, se puede concluir que los armónicos del edificio de oficinas integral son principalmente 5.° y 7.° y la tasa de distorsión actual es de hasta el 22 %.Los armónicos quinto y séptimo se pueden gestionar de forma centralizada en la sala de distribución para eliminar el impacto armónico en todo el sistema de suministro y distribución de energía, transformadores, gabinetes de condensadores y otros equipos eléctricos, a fin de garantizar la producción normal de productos biofarmacéuticos.Los armónicos de la sala de distribución del taller de producción son más graves, donde el tercer y quinto armónico han superado el estándar nacional de valor de corriente armónica del sistema GB/T14549-1993 "armónicos en la red de suministro público" de 0,38 KV.Los gabinetes de capacitores en sitio están conectados en serie con una reactancia del 7%.Los armónicos 3 y 5 fluyen hacia el gabinete del capacitor, y la corriente armónica se superpone a la corriente fundamental del capacitor, lo que hace que la corriente de operación del capacitor aumente y la temperatura aumente, lo que provoca un sobrecalentamiento y reduce la vida útil del capacitor o hace que el condensador se dañe.
Para resolver estos problemas se pueden utilizar dispositivos de filtro activo, que adoptan el método de control totalmente digital DSP+FPGA y están conectados en paralelo en el sistema.Pueden compensar completamente los armónicos 2 al 51 o compensar armónicos específicos, eliminar armónicos en el sistema para evitar daños a la línea N y proteger los circuitos contra incendios.
5. Conclusión
Con la introducción y profundización de los procesos de producción modernos, equipos de energía y otros medios científicos avanzados, surge una gran cantidad de equipos electrónicos de potencia no lineales, lo que mejora la calidad de los productos biofarmacéuticos, pero también trae un impacto severo en la calidad de la energía del suministro de energía y sistema de distribución de toda la planta al mismo tiempo, especialmente los laboratorios de investigación científica, donde las cargas son diversas y la generación y cambios armónicos tienen una gran aleatoriedad y complejidad.Al estudiar la calidad de la energía del sistema de suministro y distribución en edificios biofarmacéuticos y proponer una solución razonable junto con la plataforma del sistema, se puede mejorar la calidad del suministro de energía en los edificios biofarmacéuticos, así como el funcionamiento seguro y económico de la red y la energía. Se puede reducir el consumo.
Referencias:
[1] Manual de diseño y aplicación de microrredes empresariales de Acrel.Versión 2022.05
Hora de publicación: 26 de diciembre de 2023
