Orario: 25 dicembre 2023 |Fonte: Acrel
Riassunto: Con l'uso diffuso di dispositivi elettronici, i carichi non lineari stanno aumentando, il che fa sì che l'inquinamento armonico nelle reti elettriche aziendali stia diventando sempre più grave.A causa degli effetti negativi delle armoniche, la qualità dell'elettricità si sta deteriorando, le perdite aggiuntive aumentano, l'affidabilità della rete elettrica si riduce, così che il normale funzionamento delle apparecchiature di alimentazione e consumo aziendale viene influenzato e persino le apparecchiature vengono danneggiate per causare guasti elettrici.Sulla base dei requisiti e delle situazioni attuali della sicurezza elettrica, questo documento analizza le funzioni e gli effetti dei dispositivi di filtro attivi nei sistemi di alimentazione di sicurezza biofarmaceutici.
Parole chiave: armonica, qualità della potenza, filtro attivo
1. Introduzione
Al giorno d'oggi, una varietà di dispositivi elettronici di potenza è ampiamente utilizzata nelle aziende farmaceutiche, dove i dispositivi raddrizzatori rappresentano una grande percentuale.L'alimentazione a corrente continua richiesta dall'inverter e dal chopper CC, ecc., proviene principalmente dal circuito raddrizzatore.Il circuito raddrizzatore a tiristore controllato in fase o il circuito raddrizzatore a diodi è la fonte armonica seria.Sebbene la capacità singola delle apparecchiature elettriche sia ridotta, il loro numero è enorme e la maggior parte contiene alimentatori a commutazione.Vengono sempre più utilizzati diversi tipi di alimentatori a commutazione e convertitori di frequenza, insieme alle armoniche generate dalle lampade fluorescenti, per cui l'inquinamento armonico dell'alimentazione diventa sempre più evidente.Le armoniche della rete distorcono la forma d'onda della tensione e della corrente, causando molti fenomeni anomali e guasti nel sistema di alimentazione e nelle apparecchiature elettriche dell'azienda.La prevenzione efficace delle armoniche è diventata una parte importante del funzionamento sicuro del sistema energetico aziendale.Il filtro attivo raccoglie la corrente armonica tramite CT, calcolando ed estraendo rapidamente il contenuto di ciascuna armonica dalla CPU, e invia istruzioni per fare in modo che il dispositivo di potenza produca la corrente di compensazione di uguale ampiezza e direzione opposta alla corrente armonica, e la inietta nella rete elettrica in modo da compensare la corrente armonica nel sistema.
2. Caratteristiche principali della qualità dell'energia nell'industria biofarmaceutica
2.1 L’industria biofarmaceutica ha uno sviluppo di cluster.Lo sviluppo di cluster industriali è la tendenza inevitabile del futuro.Il settore biofarmaceutico è una combinazione di processi che necessitano di connessione con vari collegamenti, quindi la governance della qualità dell’energia è particolarmente importante.Una volta che l'apparecchiatura o il sistema di alimentazione si guasta, ciò porta a una diminuzione lineare dei vantaggi economici.
2.2 I carichi principali sono pompe e motori azionati da convertitori di frequenza.La principale sorgente armonica è il convertitore di frequenza con un elevato contenuto di armoniche, che richiede una configurazione separata dell'APF per la gestione delle armoniche.
3. Sorgenti armoniche nei sistemi di alimentazione e distribuzione biofarmaceutica
Con il rapido sviluppo dell'industria farmaceutica, sono diventate necessarie molte apparecchiature avanzate.Esistono numerosi carichi di pompe e motori e molti sono dotati di convertitori di frequenza.Il gran numero di applicazioni dei convertitori di frequenza fanno aumentare notevolmente il contenuto armonico del sistema di distribuzione dell'energia.
Attualmente, la maggior parte dei convertitori di frequenza utilizza una rettifica a 6 impulsi per convertire la corrente CA in corrente CC, quindi le armoniche sono principalmente la 5a, 7a e 11a.Allo stesso tempo, nelle aziende farmaceutiche di solito ci sono laboratori e linee di produzione automatiche con una grande quantità di dispositivi di precisione, che in molti casi sono sia generatori che vittime di armoniche.Le armoniche influenzeranno il normale funzionamento delle apparecchiature in laboratorio, facendo perdere gli esperimenti in corso;le armoniche influenzeranno anche i controller intelligenti e i sistemi PLC nelle linee di produzione automatizzate provocando guasti alle apparecchiature di controllo automatico.Pertanto, i problemi armonici delle imprese farmaceutiche hanno un impatto di vasta portata e gravi danni, che devono essere gestiti con urgenza.
3.1 Stazioni e laboratori di ricerca
Nei laboratori, un gran numero di apparecchiature sensibili necessitano di un ambiente di rete pulito per garantire il normale funzionamento del sistema, come strumenti ad alta tecnologia, strumenti di precisione e apparecchiature di misurazione, alimentatori a commutazione, inverter raddrizzatori, UPS/EPS, ecc., che sono anche sorgenti armoniche più grandi.I laboratori e altri luoghi in cui è presente un gran numero di carichi di alimentatori a commutazione produrranno significative 3a, 5a e 7a armonica, dove dovremmo prestare particolare attenzione all'effetto della corrente della 3a armonica sulla linea neutra.
3.2 Linee di produzione automatiche
La fermentazione è una parte importante della produzione di API, che viene effettuata dal fermentatore.Con la continua espansione della produzione del prodotto, l'aggiornamento di nuovi processi e l'aumento di nuove varietà, ci sono diversi requisiti di controllo del fermentatore, regolazione della frequenza di agitazione e del periodo di tempo.Per le situazioni con carichi pesanti, grande consumo energetico, lungo ciclo di fermentazione, negli ultimi anni le imprese di produzione della fermentazione hanno adottato anche una varietà di metodi per eseguire il rinnovamento delle attrezzature.Il controllo della frequenza può sia soddisfare i requisiti del processo produttivo che ridurre i consumi.Tuttavia, con il continuo miglioramento dell'automazione, anche l'inquinamento energetico causato dalle apparecchiature di automazione sta peggiorando sempre di più.Anche la corrispondente interferenza con il sistema di controllo automatico diventa sempre più forte.Anche i requisiti di filtraggio e purificazione dell'alimentazione per ottenere un'alimentazione relativamente stabile ed ecologica stanno diventando sempre più elevati.
4. Caso pratico
Prendiamo ad esempio un progetto di gestione della qualità dell'energia biofarmaceutica nella provincia di Shandong, secondo il feedback del responsabile dell'impianto, si verificano frequenti fenomeni di intervento nell'intero edificio per uffici dell'impianto e nel reattore nell'armadio dei condensatori della produzione l'officina sembra bruciata e il cavo N è surriscaldato.Si prevede che il motivo principale sia il fatto che nell'intero edificio per uffici e nell'officina di produzione sono presenti molti carichi di aria condizionata con inverter, apparecchiature informatiche e di comunicazione, illuminazione a LED, pompe e altro, che genereranno armoniche e influenzeranno l'intera potenza sistema di approvvigionamento e distribuzione.Ora è necessario misurare i locali di distribuzione dell'intero edificio per uffici e dell'officina di produzione e fornire la soluzione adeguata in base ai corrispondenti dati sulla qualità dell'energia.
4.1 Dati di misurazione armonica nella sala di distribuzione dell'edificio adibito a uffici
| Dati di misurazione armonica nella sala di distribuzione dell'edificio adibito a uffici | ||||||
| attuale | tasso di distorsione attuale | contenuto armonico | 3a armonica | 5a armonica | 7° armonico | |
| 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 Dati di misurazione armonica nella sala di distribuzione dell'officina di produzione
| Dati di misurazione armonica nella sala di distribuzione dell'officina di produzione | ||||||
| attuale | tasso di distorsione attuale | contenuto armonico | 3a armonica | 5a armonica | 7° armonico | |
| 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 | ||||
Dai due set di dati di misurazione sopra indicati si può concludere che le armoniche dell'intero edificio per uffici sono principalmente di 5a e 7a e che il tasso di distorsione attuale arriva fino al 22%.La 5a e la 7a armonica possono essere gestite centralmente nella sala di distribuzione per eliminare l'impatto armonico sull'intero sistema di alimentazione e distribuzione, trasformatori, armadi di condensatori e altre apparecchiature elettriche, in modo da garantire la normale produzione di prodotti biofarmaceutici.Le armoniche della sala di distribuzione dell'officina di produzione sono più gravi, dove la 3a e la 5a armonica hanno superato lo standard nazionale del valore di corrente armonica del sistema GB/T14549-1993 "armoniche nella rete di fornitura pubblica" 0,38 KV.Gli armadi dei condensatori in loco sono collegati in serie con una reattanza del 7%.La 3a e la 5a armonica fluiscono nell'armadio del condensatore e la corrente armonica si sovrappone alla corrente fondamentale del condensatore, il che fa sì che la corrente operativa del condensatore diventi maggiore e la temperatura aumenti, portando al surriscaldamento e riducendo la durata di servizio del condensatore o provoca il danneggiamento del condensatore.
Per risolvere questi problemi possono essere utilizzati i dispositivi di filtro attivo, che adottano il metodo di controllo completamente digitale DSP+FPGA e sono collegati in parallelo nel sistema.Possono compensare completamente le armoniche dalla 2a alla 51a o compensare armoniche specifiche, eliminare le armoniche nel sistema per prevenire danni alla linea N e proteggere i circuiti dal fuoco.
5. conclusione
Con l'introduzione e l'approfondimento dei moderni processi produttivi, delle apparecchiature elettriche e di altri mezzi scientifici avanzati, emerge un gran numero di apparecchiature elettroniche di potenza non lineari, che migliorano la qualità dei prodotti biofarmaceutici, ma comportano anche un grave impatto sulla qualità dell'energia dell'alimentazione e sistema di distribuzione dell'intero impianto contemporaneamente, in particolare i laboratori di ricerca scientifica, dove i carichi sono diversi e la generazione e le variazioni armoniche hanno una grande casualità e complessità.Studiando la qualità dell'energia del sistema di fornitura e distribuzione negli edifici biofarmaceutici e proponendo una soluzione ragionevole in combinazione con la piattaforma di sistema, è possibile migliorare la qualità dell'alimentazione elettrica negli edifici biofarmaceutici, nonché il funzionamento sicuro ed economico della rete e dell'energia è possibile ridurre i consumi.
Riferimenti:
[1] Manuale di progettazione e applicazione della microrete Acrel Enterprise.Versione 2022.05
Orario di pubblicazione: 26 dicembre 2023
