淺談制藥企業安全供電系統的設計與應用

更新時間：2022-11-07

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吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：本篇文章主要針對制藥用電所涉及到用電安全以及相關現狀進行了介紹，并且與藥廠的生產廠房特性加以結合，嚴格按照質量好的原則進行生產，大限度的避免停電造成設備損壞以及產品報廢的可能性，強化藥廠的供電管理工作。本篇文章主要針對制藥企業安全供電系統研究進行了詳細的探討，以期為我國藥廠用電安全發展作出貢獻。

關鍵詞：GMP 潔凈廠房；安全供電；應急電源

0.引言

生物制藥廠本身實際上是一個特殊的行業，尤其是在生物制品的生產過程中，都要求要確保生產的連續性。那么在這一基礎之上，相關的生產設備本身也要持續運轉，才能夠設計出真正的合格的產品。相關的生產工藝設備本身，不僅僅需要穩定的電源電壓，還要求頻率的穩定性，進而確保電力不會出現中斷現象。下文主要針對制藥企業安全供電系統進行了全面深入的研究。

1.供電規范及現狀

1.1 電力負荷分類

電力網運行過程中，相關的用電設備所消耗的大量功率，實際上可以稱之為是電力負荷。嚴格按照相關的用電重要性以及供電可靠性的相關要求來說，電力負荷在這一過程中主要可以劃分成為以下三種類型：淤中斷供電出現之后，必然會導致工業生產蒙受巨大的經濟損失，不僅設備被損壞，相關的產品也可能會由于無法在短時間內回復生產而直接報廢，嚴重情況下甚至還可能會導致人員傷亡。而對于制藥生產這類連續性要求嚴苛的工廠來說，其本身的生產過程中也就可以劃分為一類負荷；于供電中斷之后，帶來較大的經濟損失，產品減產，需要停頓一定的時間才能夠恢復正常生產；盂上述一二類以外的生產，都直接屬于三類負荷，例如輔助生車間以及照明負荷等。

1.2 基本要求

依據我國所表現出的相應供電規范，因制藥企業呈現出的生產要求嚴苛性，就要使用兩路 10kV 級別的電源來進行供電，并且要盡可能的是從兩條不同的上級線路所引下的兩路獨立的供電電源。高壓系統的主接線要設置成為單母線，并且要帶有各自的獨立符合，確保能夠分段的運行。中間位置需要設置上相應的聯絡開關，并且兩個電源之間要保持閉鎖關系，進而可以達到備用自投的目的。但即便是這方面的情況下，依然會發生一些不可抗力因素，之間導致兩路電源都中斷。所以，要的保證負荷的持續供電，也就是使用15S啟動級別的才有發電機，以及不間斷電源裝置來作為相關核心設備的緊急備用電源。

類負荷：要使用兩個獨立的電源進行供電，進而在其中某一個電源設備出現事故需要搶修的情況下，不會對另外一個電源供電造成影響，要的確保自備電源能夠連續性的供應；

第二類負荷：要求要提供雙回路形式的供電，也就是通過兩條線路執行供電工作，在部分條件不允許的情況下，可以直接使用專用的供電線路；第三類負荷：這類生產體系本身在供電上沒有任何特殊的需求，并且即便是出現供電中斷之中，所帶來的影響也較小，但是需要在盡可能不加大投資力度的情況下，來促使供電所表現出的相關可靠性大幅度提高。生物制藥行業一般列為一、二類供電負荷，故投資較大。采用雙回路兩個獨立電源，再設置1臺備用發電機，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安全。

具體要求如下：

（1）供電安全可靠要求供電不中斷。對關鍵生產設備的供電一旦中斷，不僅會造成停產，而且會導致價值較高進口設備的損壞或產品報廢。因此，為保證安全生產，要求實行連續供電，并且具有足夠的供電能力。

（2）保證供電質量這主要是指供電頻率和供電電壓偏離額定值的幅度不超過允許范圍。否則，電氣設備的遠行會不穩定，甚至損壞電氣設備。我國規定交流供電標準頻率為 50Hz。偏差不超過依±0.2~±0.5，電壓不超過依±0.7%。

（3）供電經濟在上述基本要求的基礎上，盡量做到供電系統簡單、操作方便、基本建設投資和運行維護費用低.

2.供電方式

某制藥企業的研究所，為了是能夠達到供電可靠性的標準，使用了雙回路形式的供電變電站，電源所表現出的進線為10kV，電壓降為380/220V。由于該制藥廠較小，只設置了一個變電站，僅需要使用2臺變壓器即可，進而確保兩者能夠單獨運行。當某一回路的進線在出現變壓器故障或者是進線斷電之后，在執行檢修工作的過程中，便可以使用聯絡開關，來使得重要負荷能夠在這一過程中保持更好的供電。而其他中型的及以上的制藥生產企業，就要設置上一所高壓配電所，直接使用6-10kV的線來輸送到各個變電所之中，并且將電壓降低為380/220V來提供供電。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，可將小型企業供電系統用到車間配電站，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

3.1 電氣主接線圖

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。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：淤能保證其供電可靠性；于接線圖力求簡明，以便運行操作和消除故障；盂應保證操作時的人身安全和在安全條件下進行維修工作；榆留有維修空間；虞考慮備用電源，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；愚考慮功率因數問題，一般不低于0.9，應在變電站內安裝電容器進行集中補償；輿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。當其中一路進線電源中斷時，可通過低壓母線聯絡開關將斷電部分的負荷換接到另一路線路上去，保證其中的重點設備繼續工作。雙回路電源進線應是兩個獨立的電源。同時增加市電-發電機轉換開關，應急電源配電柜。

3.2 變配電站的設備布局

配電所的設計應方便電纜線的進出，以利電源輸出到負荷處，其土建要滿足電氣要求，配電室門要向外開啟，以利安

全。

4.平臺概述

AcrelEMS-BP能效管理系統，集電力監控、能源管理、設備運維于一體。平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、氣、冷熱量及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

4.1 平臺組成

安科瑞生物制藥能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成35KV/10KV 的10KV/O.4KV電力監控系統、智能馬達監控系統、能耗管理系統、電氣火災監控系統、防火門監控系統、消防設備電源系統、消防應急照明和疏散指示系統，充電樁管理系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個平臺即可對制藥廠區全局的用電和用電安全進行集中監控、統一管理、統一調度，同時滿足用戶用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

4.2 平臺拓撲圖

4.3 平臺子系統

（1）電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄

（2）能耗管理系統

建立的能耗監測管理系統，對生物制藥各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便生物制藥用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快速的掌握點位的報警，并為生物制藥削峰填谷、調整負載等技改措施提供數據支撐。

（3）馬達監控

馬達監控實現對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監測和報警。在需要的情況下可以設置聯動控制。

（4）智慧消防

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。