Data: 25 de dezembro de 2023 |Fonte: Acrel
Resumo: Com o uso generalizado de dispositivos eletrônicos, as cargas não lineares estão aumentando, o que faz com que a poluição harmônica nas redes elétricas empresariais seja cada vez mais grave.Devido aos efeitos adversos das harmónicas, a qualidade da electricidade está a deteriorar-se, as perdas adicionais aumentam, a fiabilidade da rede eléctrica diminui, de modo que o funcionamento normal dos equipamentos de fornecimento e consumo de energia da empresa é afectado, e até mesmo o equipamento é danificado para causar falhas elétricas.Com base nos requisitos e situações atuais de segurança elétrica, este artigo analisa as funções e efeitos dos dispositivos de filtro ativo em sistemas de fornecimento de energia de segurança biofarmacêutica.
Palavras-chave: harmônica, qualidade de energia, filtro ativo
1. Introdução
Hoje em dia, uma variedade de dispositivos eletrônicos de potência são amplamente aplicados nas empresas farmacêuticas, onde os dispositivos retificadores representam uma grande proporção.A fonte de alimentação de corrente contínua exigida pelo inversor e chopper DC, etc., vem principalmente do circuito retificador.O circuito retificador controlado por fase do tiristor ou o circuito retificador de diodo é a fonte harmônica séria.Embora a capacidade individual dos equipamentos elétricos seja pequena, o número é enorme, a maioria dos quais contém fontes de alimentação chaveadas.Vários tipos de fontes chaveadas e conversores de frequência são cada vez mais utilizados, juntamente com os harmônicos gerados pelas lâmpadas fluorescentes, de modo que a poluição harmônica da fonte de alimentação está se tornando cada vez mais proeminente.Os harmônicos da rede distorcem a tensão e a forma de onda da corrente, de modo que muitos fenômenos anormais e falhas acontecem no sistema de energia e nos equipamentos elétricos da empresa.A prevenção eficaz de harmônicos tornou-se uma parte importante da operação segura do sistema de energia empresarial.O filtro ativo coleta a corrente harmônica através do TC, calculando e extraindo rapidamente o conteúdo de cada harmônica pela CPU, e envia instruções para fazer com que o dispositivo de potência produza a corrente de compensação de igual amplitude e direção oposta à corrente harmônica, e a injeta na rede elétrica para compensar a corrente harmônica no sistema.
2. Principais características da qualidade da energia na indústria biofarmacêutica
2.1 A indústria biofarmacêutica tem desenvolvimento de cluster.O desenvolvimento de clusters industriais é a tendência inevitável no futuro.A biofarmacêutica é uma combinação de processos, que necessita de ligação com vários elos, pelo que a governação da qualidade da energia é particularmente importante.Uma vez que o equipamento ou sistema de energia falhe, isso leva a uma diminuição linear nos benefícios econômicos.
2.2 As principais cargas são bombas e motores acionados por conversores de frequência.A principal fonte de harmônicos é o conversor de frequência com grande conteúdo de harmônicos, que requer uma configuração separada do APF para gerenciamento de harmônicos.
3. Fontes harmônicas no sistema de fornecimento e distribuição de energia biofarmacêutica
Com o rápido desenvolvimento da indústria farmacêutica, muitos equipamentos avançados passaram a ser exigidos pela indústria farmacêutica.Existe um grande número de cargas de bombas e motores, e muitos estão equipados com conversores de frequência.O grande número de aplicações de conversores de frequência faz com que o conteúdo harmônico do sistema de distribuição de energia aumente bastante.
Atualmente, a maioria dos conversores de frequência usa retificação de 6 pulsos para converter a corrente CA em corrente CC, de modo que os harmônicos são principalmente o 5º, o 7º e o 11º.Ao mesmo tempo, normalmente existem laboratórios e linhas de produção automáticas em empresas farmacêuticas com uma grande quantidade de dispositivos de precisão, que em muitos casos são geradores e vítimas de harmônicos.Os harmônicos afetarão o funcionamento normal dos equipamentos do laboratório, fazendo com que os experimentos em andamento sejam perdidos;harmônicos também afetarão os controladores inteligentes e sistemas PLC em linhas de produção automatizadas para causar falha no equipamento de controle automático.Portanto, os problemas harmónicos das empresas farmacêuticas têm um impacto de longo alcance e danos graves, que necessitam urgentemente de ser geridos.
3.1 Estações de pesquisa e laboratórios
Nos laboratórios, um grande número de equipamentos sensíveis precisa de um ambiente de rede limpo para garantir o funcionamento normal do sistema, como instrumentos de alta tecnologia, instrumentos de precisão e equipamentos de medição, fontes de alimentação chaveadas, inversores retificadores, UPS / EPS, etc., que também são fontes harmônicas maiores.Laboratórios e outros locais onde há um grande número de cargas de fontes de alimentação chaveadas produzirão significativos 3º, 5º e 7º harmônicos, onde devemos prestar atenção especial ao efeito da corrente de 3º harmônico na linha neutra.
3.2 Linhas de produção automáticas
A fermentação é uma parte importante da produção do API, que é feita pelo fermentador.Com a contínua expansão da produção de produtos, atualização de novos processos e aumento de novas variedades, existem diferentes requisitos de controle do fermentador, frequência de agitação e ajustes de período de tempo.Para situações com cargas pesadas, grande consumo de energia, longo ciclo de fermentação, nos últimos anos as empresas de produção de fermentação também adotaram uma variedade de métodos para realizar a renovação dos equipamentos.O controle de frequência pode atender aos requisitos do processo de produção e reduzir o consumo.Porém, com a melhoria contínua da automação, a poluição energética pelos equipamentos de automação também está piorando cada vez mais.A interferência correspondente no sistema de controle automático também está ficando cada vez mais forte.Os requisitos de filtragem e purificação da fonte de alimentação para obter uma fonte de alimentação relativamente estável e verde também estão aumentando cada vez mais.
4. Caso prático
Tomemos como exemplo um projeto de gerenciamento de qualidade de energia biofarmacêutica na província de Shandong, de acordo com o feedback do responsável pela planta, o fenômeno de disparos frequentes ocorre no prédio de escritórios abrangente da planta e no reator no gabinete do capacitor da produção a oficina parece estar queimada e o cabo N está superaquecido.Espera-se que o principal motivo seja o fato de existirem muitas cargas de ar condicionado inverter, equipamentos de informática e comunicação, iluminação LED, bombas e outros no complexo edifício de escritórios e na oficina de produção, o que gerará harmônicos e afetará toda a energia sistema de abastecimento e distribuição.Agora é necessário medir as salas de distribuição do edifício de escritórios e oficina de produção e fornecer a solução adequada de acordo com os dados de qualidade de energia correspondentes.
4.1 Dados de medição harmônica na sala de distribuição do edifício de escritórios abrangente
| Dados de medição harmônica na sala de distribuição do edifício de escritórios abrangente | ||||||
| atual | taxa de distorção atual | conteúdo harmônico | 3º harmônico | 5º harmônico | 7º harmônico | |
| 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 Dados de medição harmônica na sala de distribuição da oficina de produção
| Dados de medição harmônica na sala de distribuição da oficina de produção | ||||||
| atual | taxa de distorção atual | conteúdo harmônico | 3º harmônico | 5º harmônico | 7º harmônico | |
| 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 dos dois conjuntos de dados de medição acima, pode-se concluir que os harmônicos do edifício de escritórios abrangente são principalmente o 5º e o 7º e a taxa de distorção atual é de até 22%.Os 5º e 7º harmônicos podem ser gerenciados centralmente na sala de distribuição para eliminar o impacto harmônico em todo o sistema de alimentação e distribuição de energia, transformadores, gabinetes de capacitores e outros equipamentos elétricos, de modo a garantir a produção normal de biofarmacêuticos.Os harmônicos da sala de distribuição da oficina de produção são mais sérios, onde o 3º e o 5º harmônicos excederam o padrão nacional de valor de corrente harmônica do sistema GB/T14549-1993 "harmônicos na rede de abastecimento público" 0,38KV.Os gabinetes de capacitores no local são conectados em série com reatância de 7%.Os 3º e 5º harmônicos fluem para o gabinete do capacitor, e a corrente harmônica é sobreposta à corrente fundamental do capacitor, o que faz com que a corrente de operação do capacitor aumente e a temperatura aumente, levando ao superaquecimento e reduzindo a vida útil do capacitor ou faz com que o capacitor seja danificado.
Os dispositivos de filtro ativo podem ser usados para resolver esses problemas, que adotam o método de controle totalmente digital DSP + FPGA e são conectados em paralelo no sistema.Eles podem compensar totalmente os harmônicos do 2º ao 51º ou compensar harmônicos específicos, eliminar harmônicos no sistema para evitar danos à linha N e proteger os circuitos contra incêndio.
5. Conclusão
Com a introdução e aprofundamento de processos de produção modernos, equipamentos de energia e outros meios científicos avançados, surge um grande número de equipamentos eletrônicos de potência não lineares, que melhoram a qualidade dos produtos biofarmacêuticos, mas também trazem um impacto severo na qualidade da energia do fornecimento de energia e sistema de distribuição de toda a planta ao mesmo tempo, principalmente dos laboratórios de pesquisa científica, onde as cargas são diversas e a geração e alterações harmônicas apresentam grande aleatoriedade e complexidade.Ao estudar a qualidade da energia do sistema de fornecimento e distribuição em edifícios biofarmacêuticos e propor uma solução razoável em conjunto com a plataforma do sistema, a qualidade do fornecimento de energia em edifícios biofarmacêuticos pode ser melhorada, bem como a operação segura e económica da rede e da energia. o consumo pode ser reduzido.
Referências:
[1] Manual de projeto e aplicação de microrrede Acrel Enterprise.Versão 2022.05
Horário da postagem: 26 de dezembro de 2023
