生物制藥安全供電保生產安全
瀏覽次數：891更新時間：2022-07-13
劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要：生物制藥企業一直踐行“以質量為本”的生產原則，結合藥廠GMP潔凈廠房的特點及實際，必須避免突然停電造成設備損壞及產品報廢，加強藥廠供電管理。結合用電安全要求及現狀，為確保生產設計一個技術先進、功能齊全、安全可靠的供電系統為目的，從藥廠供電系統、供配電管理、運營等方面，淺談藥廠安全供電系統建設與管理的具體做法及經驗，闡明了安全供電的重要性。
關鍵詞：可靠生產；用電安全；供配電
0 引言
生物制藥是一個特殊行業，特別是生物制品（疫苗）的生產，必須連續生產。每批產品從開始到出成品的整個周期，都要保證外環境達到要求。生產設備必須正常運轉，才能生產出合格的產品。生產工藝設備不僅對電源的電壓、頻率要求穩定，還應保證在連續生產周期中電力不能中斷，這就要求有一套可靠的供電系統。
1.供電規范及現狀
1.1 電力負荷分類
電力網上用電設備所消耗的功率稱為電力負荷。按其重要性及對供電可靠性的要求，電力負荷可分為以下三類。第一類：中斷供電會造成人身傷亡及重大經濟損失，損壞重要設備，破壞生產工藝過程，使生產長期不能恢復或產生大量廢品。
生物制藥（疫苗）生產屬于一類負荷。類：中斷供電會造成經濟較大損失，損壞生產設備，產品大量減產，停頓較長時間才能恢復生產。第三類：除上述一，二類外的一般負荷，均為第三類負荷，如一般的輔助車間及照明負荷等。
1.2 基本要求
根據國內供電規范及生物制藥中疫苗生產的特殊性，采用兩路35千伏市電供電。高壓系統主接線為單母線帶各自負荷，分段運行。中間設聯絡開關，兩電源互為閉鎖，備用自投。
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。本研究所采用安科瑞的Acrel-BP生物制藥能效管理平臺，該平臺具有以下功能：
1）供電可靠
如圖1，對35kV變電站、10kV變電所和10kV柴油發電機部分，在變電站設置Acrel-1000變電站綜合自動化系統子站，實現本地遙測、遙信、遙控、報警、報表等功能，并把數據上傳至AcrelEMS-BP能效管理平臺，實現集中監測和報警。
姜文蘇
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800
摘要：生物制藥企業一直踐行“以質量為本”的生產原則，結合藥廠GMP潔凈廠房的特點及實際，必須避免突然停電造成設備損壞及產品報廢，加強藥廠供電管理。結合用電安全要求及現狀，為確保生產設計一個技術先進、功能齊全、安全可靠的供電系統為目的，從藥廠供電系統、供配電管理、運營等方面，淺談藥廠安全供電系統建設與管理的具體做法及經驗，闡明了安全供電的重要性。
關鍵詞：可靠生產；用電安全；供配電
0 引言
生物制藥是一個特殊行業，特別是生物制品（疫苗）的生產，必須連續生產。每批產品從開始到出成品的整個周期，都要保證外環境達到要求。生產設備必須正常運轉，才能生產出合格的產品。生產工藝設備不僅對電源的電壓、頻率要求穩定，還應保證在連續生產周期中電力不能中斷，這就要求有一套可靠的供電系統。
1.供電規范及現狀
1.1 電力負荷分類
電力網上用電設備所消耗的功率稱為電力負荷。按其重要性及對供電可靠性的要求，電力負荷可分為以下三類。第一類：中斷供電會造成人身傷亡及重大經濟損失，損壞重要設備，破壞生產工藝過程，使生產長期不能恢復或產生大量廢品。
生物制藥（疫苗）生產屬于一類負荷。類：中斷供電會造成經濟較大損失，損壞生產設備，產品大量減產，停頓較長時間才能恢復生產。第三類：除上述一，二類外的一般負荷，均為第三類負荷，如一般的輔助車間及照明負荷等。
1.2 基本要求
根據國內供電規范及生物制藥中疫苗生產的特殊性，采用兩路35千伏市電供電。高壓系統主接線為單母線帶各自負荷，分段運行。中間設聯絡開關，兩電源互為閉鎖，備用自投。
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。本研究所采用安科瑞的Acrel-BP生物制藥能效管理平臺，該平臺具有以下功能：
1）供電可靠
如圖1，對35kV變電站、10kV變電所和10kV柴油發電機部分，在變電站設置Acrel-1000變電站綜合自動化系統子站，實現本地遙測、遙信、遙控、報警、報表等功能，并把數據上傳至AcrelEMS-BP能效管理平臺，實現集中監測和報警。
圖1 變電站綜自系統
2）保證供電質量
生物制藥企業生產設備對電源的進線質量要求比較高。AcrelEMS-BP能效管理系統監測各進線回路電能質量，包括暫態、穩態數據波形記錄，并提供電能質量分析報告。
供電頻率和供電電壓偏離額定值的幅度不超過允許的范圍。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±0.2～±0.5,電壓不超過±7％。
圖2 電能質量監視分析
3）供電安全
系統監測斷路器、母排、線纜接頭、密集型母線槽接點溫度并實時預警。
圖3 無線測溫
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線的變電站（圖2），電源進線為35kV。出線10KV電壓經開閉所傳到研究所各單體實驗室，研究所內設置了2處變電所（圖4），降為380/220V。當一回路進線斷電或變壓器故障，檢修時可采用聯絡開關使重要負荷保持供電。
中小型生物制藥企業進線電壓可能為10KV，只設置了一處高壓變電所，采用2臺變壓器，可單獨運行。
圖4中心變電站開關柜
圖5 動物站房變電所開關柜
如圖5，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
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。整個研究所采用兩路35KV市電進線，當一路進線電源中斷時，可通過失電切換到另一路線路上去，保證整個廠區的正常工作。（圖6）
圖6 35KV進線接線圖
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：能保證其供電可靠性；接線圖力求簡明，以便運行操作和消除故障；應保證操作時的人身安全和在安全條件下進行維修工作；留有維修空間；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；考慮功率因數問題，一般不低于0.9，應在變電站內安裝無功補償柜進行集中補償；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（圖7）。
圖7 10KV雙回路進線變壓接線圖
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。
4. 應急電源系統
生物制品(疫苗)生產中，可根據設備的重要性將電力負荷分為三類。負荷包括分裝線、凍干機、細胞培養轉瓶機、毒種低溫冰箱、火災報警及聯動控制設備、消防泵、安全監控系統、應急照明、疏散照明等。二類負荷一般包括普通客梯、生活水泵、一般排風機等，其它為三類負荷。
4.1 柴油發動機配置
在一類負荷電力設計中一定要設置柴油發電機組．對一類供電負荷中特別重要的負荷提供電源。應急柴油發電機組的容量大小根據負荷、消防負荷以及某些重要的二級負荷容量來確定，一般以變壓器總安裝容量的15％～20％來配置。
4.2 不間斷電源裝置
針對分裝線中高溫滅菌隧道的停電保護措施，短時間的停電可啟動UPS不間斷電源作為后備保護，應急供電時間為30～90 min，如圖9。如較長時間的停電可切換到柴油發電機供電，啟動到電流平穩至少需要15～20 S時間。
4.3 應急照明配置
在變配電站、柴油發電機房、消防控制中心、中央監控室、水泵房、生產區、地下室、技術夾道（層）、樓梯間及門廳等場所設置應急照明。在走廊、安全出口、大廳、樓梯問等處設疏散指示燈。
5. 電氣設備管理及維護
電是生產的重要能源之一。電氣設備的故障，將造成生產的損失，故應加強管理，對電氣設備有單獨部門負責，配備一定數量電氣工作人員并符合上崗條件，制定相應的運維管理制度。
5.1 任務管理
任務管理是用戶對平臺運維能力，包括定期巡檢、缺陷處理、報警消除、故障搶修和工單通知功能的綜合管理頁面，用戶可使用該頁面發布各類型任務及巡檢操作票給相關人員，通過查看詳情跟進任務的執行情況與巡檢明細。
圖8 設備運營管理
5.2 巡檢記錄
巡檢記錄是針對巡檢類型的任務在流程中需要管理的節點與數據進行統一監測的頁面，主要關注巡檢任務流程中的負責人、執行人進度，巡檢的結束時間，簽到的偏差，巡檢的項目和發現的缺陷問題數量等內容。
圖9 設備巡檢記錄
5.3 用戶報告
運行報告主要監測一段時期內工廠的用電量、負荷、諧波情況、不平衡度、功率因數波動情況、事件發生統計及現場運維情況，通過自定義標準對站點各數據進行分析并給出一定的建議，為用戶分析站點運行狀態給出一定的依據。
圖10 用戶報告
6.結語
AcrelEMS-BP能效管理系統，集變電站綜合自動化、電力監控、電能質量分析及治理、電氣安全、能耗分析、照明控制、設備運維于一體。
本研究所采用安科瑞AM6系列的微機保護裝置、電氣接點溫度在線監測裝置、電能質量在線監測裝置，對整個研究所的的變電站、變電所、配電房進行實時的監控及管理。智能配電監控保護類、監測類產品解決方案對于供配電系統的可靠穩定運行起著至關重要的作用，尤其是微機保護裝置在電力系統中具有舉足輕重的地位，它能夠反應設備的故障和不正常工作狀態并自動迅速地、有選擇性地動作于斷路器將故障設備從系統中切除，保證*設備繼續正常運行，將事故限制在最小范圍，提高系統運行的可靠性，很大限度地保證向用戶安全、連續供電。
參考文獻
[1] 生物制藥企業的安全供電系統建設與管理
[2] 醫藥工業潔凈廠房設計規范 GB50457-2019
[3] 安科瑞EMS-BP生物制藥能效管理解決方案
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