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生物制藥安全供電保生產(chǎn)

更新時(shí)間：2022-08-17

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艾優(yōu)花

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201800

摘要：生物制藥企業(yè)一直踐行“以質(zhì)量為本”的生產(chǎn)原則，結(jié)合藥廠(chǎng)GMP潔凈廠(chǎng)房的特點(diǎn)及實(shí)際，必須避免突然停電造成設(shè)備損壞及產(chǎn)品報(bào)廢，加強(qiáng)藥廠(chǎng)供電管理。結(jié)合用電安全要求及現(xiàn)狀，為確保生產(chǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、安全可靠的供電系統(tǒng)為目的，從藥廠(chǎng)供電系統(tǒng)、供配電管理、運(yùn)營(yíng)等方面，淺談藥廠(chǎng)安全供電系統(tǒng)建設(shè)與管理的具體做法及經(jīng)驗(yàn)，闡明了安全供電的重要性。

關(guān)鍵詞：可靠生產(chǎn)；用電安全；供配電

0 引言

生物制藥是一個(gè)特殊行業(yè)，特別是生物制品（疫苗）的生產(chǎn)，必須連續(xù)生產(chǎn)。每批產(chǎn)品從開(kāi)始到出成品的整個(gè)周期，都要保證外環(huán)境達(dá)到要求。生產(chǎn)設(shè)備必須正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝設(shè)備不僅對(duì)電源的電壓、頻率要求穩(wěn)定，還應(yīng)保證在連續(xù)生產(chǎn)周期中電力不能中斷，這就要求有一套可靠的供電系統(tǒng)。

1.供電規(guī)范及現(xiàn)狀

1.1 電力負(fù)荷分類(lèi)

電力網(wǎng)上用電設(shè)備所消耗的功率稱(chēng)為電力負(fù)荷。按其重要性及對(duì)供電可靠性的要求，電力負(fù)荷可分為以下三類(lèi)。類(lèi)：中斷供電會(huì)造成人身傷亡及重大經(jīng)濟(jì)損失，損壞重要設(shè)備，破壞生產(chǎn)工藝過(guò)程，使生產(chǎn)長(zhǎng)期不能恢復(fù)或產(chǎn)生大量廢品。

生物制藥（疫苗）生產(chǎn)屬于一類(lèi)負(fù)荷。第二類(lèi)：中斷供電會(huì)造成經(jīng)濟(jì)較大損失，損壞生產(chǎn)設(shè)備，產(chǎn)品大量減產(chǎn)，停頓較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)生產(chǎn)。第三類(lèi)：除上述一，二類(lèi)外的一般負(fù)荷，均為第三類(lèi)負(fù)荷，如一般的輔助車(chē)間及照明負(fù)荷等。

1.2 基本要求

根據(jù)國(guó)內(nèi)供電規(guī)范及生物制藥中疫苗生產(chǎn)的特殊性，采用兩路35千伏市電供電。高壓系統(tǒng)主接線(xiàn)為單母線(xiàn)帶各自負(fù)荷，分段運(yùn)行。中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，兩電源互為閉鎖，備用自投。

生物制藥行業(yè)一般列為一、二類(lèi)供電負(fù)荷，故投資較大。采用雙回路兩個(gè)獨(dú)立電源，再設(shè)置1臺(tái)備用發(fā)電機(jī)，以備應(yīng)急。部分關(guān)鍵用電設(shè)備應(yīng)配UPS電源（單相或三相）。以保證產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備安全。本研究所采用安科瑞的Acrel-BP生物制藥能效管理平臺(tái)，該平臺(tái)具有以下功能：

1）供電可靠

如圖1，對(duì)35kV變電站、10kV變電所和10kV柴油發(fā)電機(jī)部分，在變電站設(shè)置Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)子站，實(shí)現(xiàn)本地遙測(cè)、遙信、遙控、報(bào)警、報(bào)表等功能，并把數(shù)據(jù)上傳至AcrelEMS-BP能效管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)和報(bào)警。

圖1 變電站綜自系統(tǒng)

2）保證供電質(zhì)量

生物制藥企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備對(duì)電源的進(jìn)線(xiàn)質(zhì)量要求比較高。AcrelEMS-BP能效管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)各進(jìn)線(xiàn)回路電能質(zhì)量，包括暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)波形記錄，并提供電能質(zhì)量分析報(bào)告。

供電頻率和供電電壓偏離額定值的幅度不超過(guò)允許的范圍。否則，電氣設(shè)備的遠(yuǎn)行會(huì)不穩(wěn)定，甚至損壞電氣設(shè)備。我國(guó)規(guī)定交流供電標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz。偏差不超過(guò)±0.2～±0.5,電壓不超過(guò)±7％。

圖2 電能質(zhì)量監(jiān)視分析

3）供電安全

系統(tǒng)監(jiān)測(cè)斷路器、母排、線(xiàn)纜接頭、密集型母線(xiàn)槽接點(diǎn)溫度并實(shí)時(shí)預(yù)警。

圖3 無(wú)線(xiàn)測(cè)溫

2.供電方式

該研究所的供電，考慮了供電的可靠性，中心變電站采用雙進(jìn)線(xiàn)的變電站（圖2），電源進(jìn)線(xiàn)為35kV。出線(xiàn)10KV電壓經(jīng)開(kāi)閉所傳到研究所各單體實(shí)驗(yàn)室，研究所內(nèi)設(shè)置了2處變電所（圖4），降為380/220V。當(dāng)一回路進(jìn)線(xiàn)斷電或變壓器故障，檢修時(shí)可采用聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)使重要負(fù)荷保持供電。

中小型生物制藥企業(yè)進(jìn)線(xiàn)電壓可能為10KV，只設(shè)置了一處高壓變電所，采用2臺(tái)變壓器，可單獨(dú)運(yùn)行。

圖4中心變電站開(kāi)關(guān)柜

圖5 動(dòng)物站房變電所開(kāi)關(guān)柜

如圖5，因生物制品車(chē)間一、二類(lèi)負(fù)荷較多，考慮到車(chē)間供電的可靠性，可將小型企業(yè)供電系統(tǒng)用到車(chē)間配電站，采用2臺(tái)變壓器供電。當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)較大時(shí)，為減少變壓器空載損耗，可在負(fù)荷低谷時(shí)切斷1臺(tái)變壓器。當(dāng)同時(shí)起用2臺(tái)變壓器時(shí)，每臺(tái)容量應(yīng)大于計(jì)算負(fù)荷的60%或一、二類(lèi)負(fù)荷總?cè)萘俊?/div>

3.配電設(shè)施

電氣主接線(xiàn)圖又叫一次接線(xiàn)圖，它是表示電能傳送和分配路線(xiàn)的接線(xiàn)圖，直接連接的變壓器、高壓開(kāi)關(guān)、低壓開(kāi)關(guān)、互感器等電器設(shè)備，叫做一次設(shè)備。整個(gè)研究所采用兩路35KV市電進(jìn)線(xiàn)，當(dāng)一路進(jìn)線(xiàn)電源中斷時(shí)，可通過(guò)失電切換到另一路線(xiàn)路上去，保證整個(gè)廠(chǎng)區(qū)的正常工作。（圖6）

圖6 35KV進(jìn)線(xiàn)接線(xiàn)圖

電氣主接線(xiàn)直接影響變配電所的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能和運(yùn)行質(zhì)量，故在確定生物制藥車(chē)間變電所的電氣主接線(xiàn)時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：能保證其供電可靠性；接線(xiàn)圖力求簡(jiǎn)明，以便運(yùn)行操作和消除故障；應(yīng)保證操作時(shí)的人身安全和在安全條件下進(jìn)行維修工作；留有維修空間；考慮備用電源，滿(mǎn)足在生產(chǎn)期間不因停電造成重大損失，備用電源還可用于應(yīng)急照明；考慮功率因數(shù)問(wèn)題，一般不低于0.9，應(yīng)在變電站內(nèi)安裝無(wú)功補(bǔ)償柜進(jìn)行集中補(bǔ)償；考慮到生物制藥的特殊性，可采用雙回路和兩臺(tái)變壓器的主接線(xiàn)圖（圖7）。

圖7 10KV雙回路進(jìn)線(xiàn)變壓接線(xiàn)圖

當(dāng)其中一路進(jìn)線(xiàn)電源中斷時(shí)，可通過(guò)低壓母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)將斷電部分的負(fù)荷換接到另一路線(xiàn)路上去，保證其中的重點(diǎn)設(shè)備繼續(xù)工作。雙回路電源進(jìn)線(xiàn)應(yīng)是兩個(gè)獨(dú)立的電源。同時(shí)增加市電～發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，應(yīng)急電源配電柜。

4. 應(yīng)急電源系統(tǒng)

生物制品(疫苗)生產(chǎn)中，可根據(jù)設(shè)備的重要性將電力負(fù)荷分為三類(lèi)。一級(jí)負(fù)荷包括分裝線(xiàn)、凍干機(jī)、細(xì)胞培養(yǎng)轉(zhuǎn)瓶機(jī)、毒種低溫冰箱、火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備、消防泵、安全監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急照明、疏散照明等。二類(lèi)負(fù)荷一般包括普通客梯、生活水泵、一般排風(fēng)機(jī)等，其它為三類(lèi)負(fù)荷。

4.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配置

在一類(lèi)負(fù)荷電力設(shè)計(jì)中一定要設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組．對(duì)一類(lèi)供電負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷提供電源。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的容量大小根據(jù)一級(jí)負(fù)荷、消防負(fù)荷以及某些重要的二級(jí)負(fù)荷容量來(lái)確定，一般以變壓器總安裝容量的15％～20％來(lái)配置。

4.2 不間斷電源裝置

針對(duì)分裝線(xiàn)中高溫滅菌隧道的停電保護(hù)措施，短時(shí)間的停電可啟動(dòng)UPS不間斷電源作為后備保護(hù)，應(yīng)急供電時(shí)間為30～90 min，如圖9。如較長(zhǎng)時(shí)間的停電可切換到柴油發(fā)電機(jī)供電，啟動(dòng)到電流平穩(wěn)至少需要15～20 S時(shí)間。

4.3 應(yīng)急照明配置

在變配電站、柴油發(fā)電機(jī)房、消防控制中心、中央監(jiān)控室、水泵房、生產(chǎn)區(qū)、地下室、技術(shù)夾道（層）、樓梯間及門(mén)廳等場(chǎng)所設(shè)置應(yīng)急照明。在走廊、安全出口、大廳、樓梯問(wèn)等處設(shè)疏散指示燈。

5. 電氣設(shè)備管理及維護(hù)

電是生產(chǎn)的重要能源之一。電氣設(shè)備的故障，將造成生產(chǎn)的損失，故應(yīng)加強(qiáng)管理，對(duì)電氣設(shè)備有單獨(dú)部門(mén)負(fù)責(zé)，配備一定數(shù)量電氣工作人員并符合上崗條件，制定相應(yīng)的運(yùn)維管理制度。

5.1 任務(wù)管理

任務(wù)管理是用戶(hù)對(duì)平臺(tái)運(yùn)維能力，包括定期巡檢、缺陷處理、報(bào)警消除、故障搶修和工單通知功能的綜合管理頁(yè)面，用戶(hù)可使用該頁(yè)面發(fā)布各類(lèi)型任務(wù)及巡檢操作票給相關(guān)人員，通過(guò)查看詳情跟進(jìn)任務(wù)的執(zhí)行情況與巡檢明細(xì)。

圖8 設(shè)備運(yùn)營(yíng)管理

5.2 巡檢記錄

巡檢記錄是針對(duì)巡檢類(lèi)型的任務(wù)在流程中需要管理的節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)的頁(yè)面，主要關(guān)注巡檢任務(wù)流程中的負(fù)責(zé)人、執(zhí)行人進(jìn)度，巡檢的結(jié)束時(shí)間，簽到的偏差，巡檢的項(xiàng)目和發(fā)現(xiàn)的缺陷問(wèn)題數(shù)量等內(nèi)容。

圖9 設(shè)備巡檢記錄

5.3 用戶(hù)報(bào)告

運(yùn)行報(bào)告主要監(jiān)測(cè)一段時(shí)期內(nèi)工廠(chǎng)的用電量、負(fù)荷、諧波情況、不平衡度、功率因數(shù)波動(dòng)情況、事件發(fā)生統(tǒng)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維情況，通過(guò)自定義標(biāo)準(zhǔn)對(duì)站點(diǎn)各數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并給出一定的建議，為用戶(hù)分析站點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)給出一定的依據(jù)。

圖10 用戶(hù)報(bào)告

6.結(jié)語(yǔ)

AcrelEMS-BP能效管理系統(tǒng)，集變電站綜合自動(dòng)化、電力監(jiān)控、電能質(zhì)量分析及治理、電氣安全、能耗分析、照明控制、設(shè)備運(yùn)維于一體。

本研究所采用安科瑞AM6系列的微機(jī)保護(hù)裝置、電氣接點(diǎn)溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)整個(gè)研究所的的變電站、變電所、配電房進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控及管理。智能配電監(jiān)控保護(hù)類(lèi)、監(jiān)測(cè)類(lèi)產(chǎn)品解決方案對(duì)于供配電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，尤其是微機(jī)保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中具有*的地位，它能夠反應(yīng)設(shè)備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動(dòng)迅速地、有選擇性地動(dòng)作于斷路器將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，保證設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行，將事故限制在最小范圍，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，很大限度地保證向用戶(hù)安全、連續(xù)供電。

參考文獻(xiàn)

[1] 生物制藥企業(yè)的安全供電系統(tǒng)建設(shè)與管理

[2] 醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠(chǎng)房設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50457-2019

[3] 安科瑞EMS-BP生物制藥能效管理解決方案