Heure : 25 décembre 2023 |Source : Acrel
Résumé : Avec l'utilisation généralisée des appareils électroniques, les charges non linéaires augmentent, ce qui entraîne une pollution harmonique dans les réseaux électriques des entreprises devenant de plus en plus grave.En raison des effets néfastes des harmoniques, la qualité de l'électricité se détériore, les pertes supplémentaires augmentent, la fiabilité du réseau électrique diminue, de sorte que le fonctionnement normal de l'équipement d'alimentation et de consommation électrique de l'entreprise est affecté, et même l'équipement est endommagé. défauts électriques.Sur la base des exigences et des situations actuelles en matière de sécurité électrique, cet article analyse les fonctions et les effets des dispositifs de filtrage actif dans les systèmes d'alimentation électrique de sécurité biopharmaceutique.
Mots clés : harmonique, qualité de puissance, filtre actif
1. Introduction
De nos jours, une variété de dispositifs électroniques de puissance sont largement utilisés dans les entreprises pharmaceutiques, où les dispositifs redresseurs représentent une grande proportion.L'alimentation en courant continu requise par l'onduleur et le hacheur CC, etc., provient principalement du circuit redresseur.Le circuit redresseur à commande de phase à thyristors ou le circuit redresseur à diodes est la source d'harmoniques sérieuse.Bien que la capacité unique des équipements électriques soit petite, leur nombre est énorme, la plupart contenant des alimentations à découpage.Différents types d'alimentations à découpage et de convertisseurs de fréquence sont de plus en plus utilisés, ainsi que les harmoniques générées par les lampes fluorescentes, de sorte que la pollution harmonique de l'alimentation devient de plus en plus importante.Les harmoniques du réseau provoquent une distorsion de la tension et de la forme d'onde du courant, de sorte que de nombreux phénomènes anormaux et défauts se produisent dans le système électrique et les équipements électriques de l'entreprise.La prévention efficace des harmoniques est devenue un élément important du fonctionnement sûr du système électrique de l’entreprise.Le filtre actif collecte le courant harmonique via CT, calcule et extrait rapidement le contenu de chaque harmonique par CPU, et envoie des instructions pour que le dispositif d'alimentation produise le courant de compensation d'amplitude égale et de direction opposée au courant harmonique, et l'injecte. dans le réseau électrique afin de compenser le courant harmonique dans le système.
2. Principales caractéristiques de la qualité de l’énergie dans l’industrie biopharmaceutique
2.1 L’industrie biopharmaceutique connaît un développement de clusters.Le développement de grappes industrielles est une tendance inévitable à l'avenir.Le secteur biopharmaceutique est une combinaison de processus qui doivent être connectés à divers maillons, c'est pourquoi la gouvernance de la qualité de l'énergie est particulièrement importante.Une défaillance de l’équipement ou du système électrique entraîne une diminution linéaire des avantages économiques.
2.2 Les principales charges sont des pompes et des moteurs entraînés par des convertisseurs de fréquence.La principale source d'harmoniques est le variateur de fréquence avec un contenu important d'harmoniques, ce qui nécessite une configuration séparée de l'APF pour la gestion des harmoniques.
3. Sources harmoniques dans le système d'alimentation et de distribution d'énergie biopharmaceutique
Avec le développement rapide de l’industrie pharmaceutique, de nombreux équipements de pointe sont devenus nécessaires à l’industrie pharmaceutique.Il existe un grand nombre de pompes et de moteurs, et beaucoup sont équipés de convertisseurs de fréquence.Le grand nombre d'applications des convertisseurs de fréquence augmente considérablement le contenu harmonique du système de distribution d'énergie.
À l'heure actuelle, la plupart des convertisseurs de fréquence utilisent un redressement à 6 impulsions pour convertir le courant alternatif en courant continu, de sorte que les harmoniques sont principalement les 5ème, 7ème et 11ème.Dans le même temps, les entreprises pharmaceutiques disposent généralement de laboratoires et de lignes de production automatiques dotés d'un grand nombre d'appareils de précision, qui dans de nombreux cas sont à la fois générateurs et victimes d'harmoniques.Les harmoniques affecteront le fonctionnement normal des équipements du laboratoire, entraînant la perte des expériences en cours ;les harmoniques affecteront également les contrôleurs intelligents et les systèmes PLC dans les lignes de production automatisées, provoquant une panne de l'équipement de contrôle automatique.Par conséquent, les problèmes harmonieux des entreprises pharmaceutiques ont des conséquences considérables et des dommages graves qui doivent être gérés de toute urgence.
3.1 Stations et laboratoires de recherche
Dans les laboratoires, un grand nombre d'équipements sensibles ont besoin d'un environnement de réseau propre pour assurer le fonctionnement normal du système, tels que les instruments de haute technologie, les instruments et équipements de mesure de précision, les alimentations à découpage, les onduleurs redresseurs, les UPS/EPS, etc. qui sont également des sources harmoniques plus importantes.Les laboratoires et autres endroits où il y a un grand nombre de charges d'alimentation à découpage produiront des 3ème, 5ème et 7ème harmoniques importantes, où nous devons accorder une attention particulière à l'effet du courant de 3ème harmonique sur la ligne neutre.
3.2 Lignes de production automatiques
La fermentation est une partie importante de la production d’API, qui est fabriquée par le fermenteur.Avec l'expansion continue de la production de produits, la mise à jour de nouveaux processus et l'augmentation de nouvelles variétés, il existe différentes exigences en matière de contrôle du fermenteur, d'ajustement de la fréquence d'agitation et de la période de temps.Pour les situations de charges lourdes, de consommation d'énergie élevée et de long cycle de fermentation, les entreprises de production de fermentation ont également adopté ces dernières années diverses méthodes pour procéder à la rénovation des équipements.Le contrôle de fréquence peut à la fois répondre aux exigences du processus de production et réduire la consommation.Cependant, avec l'amélioration continue de l'automatisation, la pollution électrique causée par les équipements d'automatisation s'aggrave également.Les interférences correspondantes avec le système de contrôle automatique deviennent également de plus en plus fortes.Les exigences en matière de filtrage et de purification de l’alimentation électrique pour obtenir une alimentation électrique relativement stable et verte sont également de plus en plus élevées.
4. Cas pratique
Prenons l'exemple d'un projet de gestion de la qualité de l'énergie biopharmaceutique dans la province du Shandong. Selon les commentaires du responsable de l'usine, des phénomènes de déclenchement fréquents se produisent dans l'immeuble de bureaux complet de l'usine et dans le réacteur dans l'armoire de condensateurs de la production. l'atelier semble brûlé et le câble N est surchauffé.La raison principale devrait être le fait qu'il y a de nombreuses charges de climatisation à onduleur, d'équipements informatiques et de communication, d'éclairage LED, de pompes et autres dans l'immeuble de bureaux complet et l'atelier de production, qui généreront des harmoniques et affecteront l'ensemble de la puissance. système d’approvisionnement et de distribution.Il est désormais nécessaire de mesurer les salles de distribution de l'ensemble du bâtiment de bureaux et de l'atelier de production, et de proposer la solution appropriée en fonction des données correspondantes sur la qualité de l'énergie.
4.1 Données de mesure harmonique dans la salle de distribution de l'immeuble de bureaux complet
| Données de mesure harmonique dans la salle de distribution de l'immeuble de bureaux complet | ||||||
| actuel | taux de distorsion actuel | contenu harmonique | 3ème harmonique | 5ème harmonique | 7ème harmonique | |
| 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 Données de mesure d'harmoniques dans la salle de distribution de l'atelier de production
| Données de mesures harmoniques dans la salle de distribution de l'atelier de production | ||||||
| actuel | taux de distorsion actuel | contenu harmonique | 3ème harmonique | 5ème harmonique | 7ème harmonique | |
| 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 | ||||
À partir des deux ensembles de données de mesure ci-dessus, on peut conclure que les harmoniques de l'immeuble de bureaux complet sont principalement les 5ème et 7ème et que le taux de distorsion du courant peut atteindre 22 %.Les 5ème et 7ème harmoniques peuvent être gérées de manière centralisée dans la salle de distribution pour éliminer l'impact harmonique sur l'ensemble du système d'alimentation et de distribution, transformateurs, armoires de condensateurs et autres équipements électriques, afin d'assurer la production normale de produits biopharmaceutiques.Les harmoniques de la salle de distribution de l'atelier de production sont plus graves, où les 3ème et 5ème harmoniques ont dépassé la norme nationale GB/T14549-1993 "harmoniques dans le réseau d'alimentation public" norme de valeur de courant harmonique du système 0,38KV.Les armoires de condensateurs sur site sont connectées en série avec une réactance de 7 %.Les 3ème et 5ème harmoniques circulent dans l'armoire du condensateur, et le courant harmonique se superpose au courant fondamental du condensateur, ce qui augmente le courant de fonctionnement du condensateur et augmente la température, entraînant une surchauffe et réduisant la durée de vie du condensateur ou provoque l'endommagement du condensateur.
Les dispositifs de filtrage actifs peuvent être utilisés pour résoudre ces problèmes, qui adoptent la méthode de contrôle entièrement numérique DSP+FPGA et sont connectés en parallèle dans le système.Ils peuvent compenser entièrement les harmoniques 2 à 51 ou compenser des harmoniques spécifiques, éliminer les harmoniques du système pour éviter d'endommager la ligne N et protéger les circuits contre l'incendie.
5. Conclusion
Avec l'introduction et l'approfondissement des processus de production modernes, des équipements électriques et d'autres moyens scientifiques avancés, un grand nombre d'équipements électroniques de puissance non linéaires émergent, ce qui améliore la qualité des produits biopharmaceutiques, mais a également un impact important sur la qualité de l'alimentation électrique et système de distribution de toute l'installation en même temps, en particulier les laboratoires de recherche scientifique, où les charges sont diverses et où la génération et les changements d'harmoniques ont un grand caractère aléatoire et complexe.En étudiant la qualité de l'alimentation électrique du système d'approvisionnement et de distribution dans les bâtiments biopharmaceutiques et en proposant une solution raisonnable en conjonction avec la plateforme système, la qualité de l'alimentation électrique dans le secteur biopharmaceutique peut être améliorée ainsi que le fonctionnement sûr et économique du réseau et de l'énergie. la consommation peut être réduite.
Les références:
[1] Manuel de conception et d'application des micro-réseaux Acrel Enterprise.Version 2022.05
Heure de publication : 26 décembre 2023
