制药厂变配电所的配置、运行及维护管理

赵志宏

(国药集团国瑞药业有限公司，安徽淮南232001)

0 引言

电能在制药生产的成本中所占比重虽然不是很高，但意义重大。从安全性上来说，制药厂和一般的机械加工厂在用电方面截然不同，机械厂突然停电，一般只是暂时停产，而药厂如果供电突然中断，轻者影响产品质量，重者造成产品报废，甚至会导致人身伤亡事故的发生。因此，和直接生产产值相比，药厂的供电虽然看起来是一项辅助性的工作，但做好供电保障工作具有十分重要的意义。

1 制药厂对供电的要求

1.1 制药厂对供电的基本要求

制药厂对供电的基本要求是：

(1)安全：在电能的供应、分配和使用中，不会发生人身伤亡事故和设备事故。

(2)可靠：满足用电负荷对电压和频率等的质量要求。

(3)优质：满足用电负荷对供电可靠性即连续供电的要求。

(4)经济：运行费用低，并尽可能地节约电能。

1.2 电力负荷的等级划分

电力负荷一般是指耗用电能的用电设备或用电单位(用户)。按照GB50052—1995《供配电系统设计规范》规定，电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响分为三级：

(1)一级负荷指中断供电会造成人身伤亡或在经济上造成重大损失的，如重大设备损坏、重大产品报废、连续生产过程被打乱需长时间才能恢复等。一级负荷中，若中断供电会发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电情况发生的负荷，可视为特别重要负荷。

(2)二级负荷指中断供电将在经济上造成较大损失的，如主要设备被损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、大量减产等。

(3)三级负荷指一般电力负荷，所有不属于一、二级负荷的都属于三级负荷。

1.3 各级电力负荷对供电电源的要求

各级电力负荷对供电电源的要求有：

(1)一级负荷对供电电源的要求：要有2个电源供电，当其中一个电源发生故障时，尽快切换到另一个电源供电。一级负荷中特别重要的负荷还必须设置应急电源，以保证对特别重要负荷的供电，其他负荷不得接入应急供电系统。

应急电源多采用发电机组发电。

(2)二级负荷对供电电源的要求：要求由2回路供电，供电变压器也应有2台及以上，当其中一个回路或一台变压器发生故障时，能迅速恢复供电。每条供电线路应能承受全部负荷。很多对供电可靠性有要求的药厂均属于二级负荷供电电源要求。

(3)三级负荷对供电电源无特殊要求。

2 制药厂变配电所的作用和类型

2.1 变配电所的作用

变电所和配电所是2个概念，往往大家统称为变电所，这是不妥当的。变电所的作用是从电力系统受电，经过变压然后分配电能，可以说变电所一定包含着变压的功能。配电所的作用是从电力系统受电，然后直接分配电能。变配电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂中占有特殊的重要地位。

2.2 变配电所的主接线方式

主接线是担负电能输送和分配的主回路接线。主回路接线方案要达到安全、可靠、灵活、经济的基本要求。现行制药厂的规模都在逐渐扩大，一般都建有高压配电所(高压配电室)，它的作用是从电力系统受电并向各车间变电所及一些高压用电设备配电。为了保证用电的可靠性、连续性，大部分有条件的药厂采用2路进线，最常用的方案是：一路主用(作为正常工作电源)，另一路作为备用工作电源。对2路进线电源的选择，根据制药厂的负荷等级和供电条件，有以下3种情况：

(1)从同一变电所出线，不同母线的电源，但出线的线路有其他用户公用。这虽然表面是双回路，但当变电所发生故障，特别是线路的其他用电负荷产生故障时，会对本用户产生影响。如接地故障，会导致高压一相接地，供电缺相；短路故障，会产生瞬间电压降，造成失压保护。这种供电方式虽然比单路进线可靠性高，但由于线路有其他公用用户，受其他用户影响的风险较大，可靠性不是很高。

(2)从同一变电所出线，不同母线的电源(不同的主变)，由专用的供电线路(一般为架空线路)送至用户，用这样的供电方式供电可靠性较高，在一些原料生产的药厂应用较为广泛。特别适用于二级负荷。

(3)从不同的变电所出线供电，由专用的供电线路送至用户，在特殊的情况下，当某一变电所或线路发生故障时，可通过另一变电所或线路供电。这种供电方式可靠性高，但投资较大，也受当地供电条件的限制。

笔者曾遇到一大型原料药厂(发酵和合成生产原料药)夏季因供电部门变电所突然停电造成较大经济损失的情况。该厂本来以上述的第2种供电方式受电，多年来没有出现意外情况，当一路供电发生故障时，立即投入备用回路。突然一天，因雷电造成供电部门变电所2路进线中断，2台供电主变中断供电。药厂问询供电部门，答复如此供电方式，供电部门不承担任何责任。所以，突然中断供电会造成非常大的经济损失或人身伤亡事故，有建设条件的药厂以第3种进线方式为最好。

大型药厂的常用的主接线方式有2种：在进行发酵生产及其他原料生产的大型原料药厂，公用系统(空压、制冷等)及生产设备(发酵罐、反应釜)的装机容量较大，用电量大，为减少进线的电能损耗，一般电源进线电压选择为35 kV或以上，先经工厂总降压变电所降为6～10 kV(现基本采用10 kV)的高压配电电压，送至高压用电器，或再经车间变电所降为一般低压用电设备所需的电压，一般为220/380 V。大型药厂的一次侧采用内桥式接线的总降压变电所主接线方案如图1所示。

图1 一次侧采用内桥式接线的总降压变电所主接线图

从图1的主接线方案可以看出，一次侧的高压断路器QF10像一座桥跨接在2路电源进线之间，并处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，称此为内桥式接线。这种主接线运行灵活性较好，供电可靠性高，适用于一、二级负荷。

3 变配电所主要设备的选型配置和结构

3.1 变压器

目前制药厂广泛采用三相油浸式自冷电力变压器和环氧树脂浇注绝缘三相干式电力变压器。这2种变压器各有其优点。油浸式电力变压器实际过载能力较高，但需对变压器油定期检测和更换。干式电力变压器的优点是不需要油的冷却和绝缘，但实际过载负荷能力较差，在负荷达到额定值的80%以上时，温度就会很高，所以在选择干式电力变压器时，一定要具备强制风冷的功能，并配有散热风机。

为保证供电的可靠性，应选用2台及以上变压器。10 kV配电变压器有Yyn0和Dyn11这2种联结组别。我国过去大多采用Yyn0联结的变压器，近年来，Dyn11联结的变压器得到广泛应用，它的最大优点是可抑制高次谐波。

3.2 高压断路器

制药厂采用的高压断路器有3种：油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。油断路器虽造价低，但维修频繁。六氟化硫断路器断流能力强，灭弧速度快，但密封性能要求高。真空断路器虽然造价高，但寿命长，维护检修方便，适于频繁操作，得到广泛采用。

3.3 高压开关柜

高压开关柜有固定式和手车式2种类型。手车式开关柜的特点是检修安全方便，恢复供电快，已逐步取代固定式开关柜，如KYN型铠装式手车柜。

3.4 继电保护装置

继电器保护装置有3种：机电型、晶体管型和微机型。机电型继电器简单直观、维修方便，在过去的工厂供电系统中被广泛采用。随着自动化技术的发展，计算速度快、功能齐全、动作可靠的微机型继电保护装置得到大量使用，但维修较复杂。

3.5 制药厂变配电所的结构

制药厂变配电所的总体结构一般包括变压器室、高低压配电室、高低压电容器室和值班室。在有条件的药厂，高压室应与低压室分开。目前制药厂越来越多采用干式变压器，一般的结构为高压室、低压室和值班室。干式变压器采用厢式结构，和低压开关柜并排摆放，采用低压电容柜，低压室包括变压器、低压开关柜、电容柜。

4 制药厂变配电所的运行管理

4.1 运行值班管理

4.1.1 轮班制

轮班制设有专职值班员，全天24 h轮流值班。特别是对供电可靠性、连续性要求较高的中、大型药厂，有必要实施这种值班制度。至于每班安排1人还是2人值班，这也要根据企业供电的复杂性、可靠性要求进行安排。有复杂操作的，如设有总降压变电所及对供电可靠性要求高的药厂，设有2人值班为好，这样在遇到倒闸操作时，1人操作，1人监护，安全保证较好；虽然2人值班人工成本较高，在白班可以有1个维修人员或电工班长协助，但在夜间情况下，遇到突然停电，没有其他相关人员协助容易慌张，恢复供电时间长，甚至会产生差错，发生安全事故。有条件的药厂，还是安排2人值班为好。

4.1.2 无人值班制

一种是小型药厂或大中型药厂的车间变电所，采用无人值班制，仅由维修电工或总变配电所的值班电工每天定期检查，这种无人值班很难保证变配电的安全、可靠运行。另一种是有条件的药厂，配置自动化配电装置，一些操作由自动化装置自动完成。遇到复杂情况时，由远程操控，处理不了时，再派人到现场操作，这种变配电自动化技术需要一定的投资，在供电部门的区域变电所已得到广泛应用，在制药厂应用的还不多。

4.2 运行管理制度

企业应制定变配电所的相关制度，制度应包括以下内容(工作要求)：值班人员的岗位职责、交接班、倒闸操作、巡视检查、检修工作票、工器具保管、设备缺陷管理、安全保卫。

工厂应明确变配电所值班人员职责，其基本职责应包括：

(1)熟悉本岗位的有关规程，特别是停送电的操作规程，熟悉变配电所一、二次系统接线及设备的装设位置、结构性能、操作要求和维护保养方法，了解变配电所现在的运行方式、负荷情况，并进行负荷调整、电压调节。

(2)监视变配电所内各种设备的运行状态，按时记录各种运行数据。

(3)按调度命令进行运行操作。

(4)发现不正常情况时，要及时处理，处理不了时，及时报告。对事故的紧急处理，要做好记录，将事故分析的初步原因、处理情况报告相关负责人。

(5)保管好各种工具、仪器和消防器材。

(6)按规定进行交接班，值班员未完成交接班手续时，不得下班。在处理事故时，一般不进行交接班。

(7)对特殊的异常情况应建立应急预案。对可能出现的双回路中正常使用的一路突然中断要切换到另一路的情况，以及可能出现的影响范围较大的故障跳闸情况，应以应急预案的形式固定下来。

(8)应急预案应包括操作顺序、异常情况处理的报告程序要求等。

(9)应定期组织应急预案演练。

4.3 变配电所的安全防护配置

要设置防小动物的措施，如门槛加装挡鼠板、百叶窗和排风扇要装合适目数的钢板网、配置电子驱鼠器。

有完善的通风装置以及与面积和设备相符合的灭火器具。

配置基本安全用具：绝缘棒、绝缘靴、绝缘手套、验电器。

4.4 变配电所的停送电操作

对制药厂来讲，正常停送电应有相关部门的书面通知(工作票、调度令)。值班员根据通知要求，进行相关操作。有不少药厂停送电往往用口头通知的方式，这存在很大风险。一旦出现安全问题，将无法追溯。所以，应严禁口头约时停送电。

对正常的通知停电，应填写《倒闸操作票》。操作人员在接受指令后，在操作前填写操作票。填写的操作票应与系统图或模拟盘核对，核实无误后，由值班人签字。经监护人、值班负责人审核签字后，方可操作。制药厂的值班负责人可为电工班长。

操作票应包括以下基本项目：应拉合的断路器和隔离开关；检查断路器和隔离开关的位置；检查接地线是否拆除，检查负荷分配；装拆接地线；安装或拆除控制回路或互感器回路的熔断器；切换保护回路；检验是否确无电压。

制药厂采用的倒闸操作票的格式可按表1来实施。

每操作完一项，监护人要在执行情况栏中打“√”。本操作票执行完毕后应加盖(已执行)戳记，并按记录要求保存。

倒闸操作一般应由2人执行，其中一人操作，由小班带班人员(或技术更好者)监护。操作中发生疑问时，应立即停止操作，并向值班负责人报告，弄清问题后，再进行操作，不得擅自更改。操作前首先核对将要操作设备的名称、编号和位置，操作时由监护人唱票，操作人应复诵一遍。监护人认为复诵正确，即发出“操作”的命令，操作人方可进行操作。每操作完一项，立即在本操作项目前做“√”的标记。要严格按照操作票的程序进行，严禁漏操作或重复操作。

送电的基本原则：首先检查确认变压器配电柜无人作业，然后拆除接地线(先拆线路端，后拆接地端)或接地开关、警告牌等。先合母线或线路侧隔离开关或刀开关，然后合高压或低压断路器。切记不得在合上断路器后，再合隔离开关或刀开关，避免带负荷合闸。

停电的基本原则：先停高低压断路器，再停母线或线路侧隔离开关或刀开关。切记不得在断开断路器前，拉开隔离开关或刀开关，避免带负荷拉闸。

故障停电恢复供电的要求：检查停电原因，确认不是系统内故障，然后恢复送电。先送高压进线电源，然后送各分路高压电源、低压总空气开关、各分路低压电源。

表1 倒闸操作票

5 变配电装置的运行和维护

5.1 变压器

变压器是变电所内的关键设备。每天至少检查1次，每周进行1次夜间检查。

检查的基本项目：声音是否均匀正常；温度是否超过允许值，油浸式和干式变压器温度

要求各有不同；油位和油质情况；瓷套管、防爆膜、吸湿器情况；接地完好情况；冷却通风装置是否完好。

5.2 配电装置的运行与维护

每班要进行1次配电装置的外部检查。

检查项目：母线及接头的外观，有温度指示装置(如变色漆、示温蜡)的指示情况；高

低压开关温度、指示、颜色等是否正常；绝缘瓷瓶是否有破损、放电痕迹；电缆及接头情况；熔断器及熔体是否完好：二次系统的仪表、继电器工作情况；无功功率补偿装置是否正常工作；接地是否可靠；配电室通风、照明及安全防火装置是否正常。

5.3 安全工具、相关的电气设备进行预防性试验

试验周期：变压器、高压电缆、高压断路器，每1～3年试验1次；

继电保护装置每1～2年进行1次全部试验。

变电所内的避雷器每年雷雨季节前要进行试验，线路上避雷器每1～3年试验1次。

安全用具绝缘棒、绝缘靴、绝缘手套每半年试验1次，验电笔1年试验1次。

很多药厂没有试验的装备和能力，可委托有资质的部门进行试验，试验报告应存档报告以备查用。

5.4 按检修规程对变配电所内的电气进行检修

一般药厂无高压电器设备专业检修人员，可委托有资质的单位进行检修。

6 结语

随着制药厂发展规模的扩大，自动化程度的提高，生产设备在制药生产中的地位愈发重要，对供电的可靠性要求也越来越高。要保证药厂供电的安全、优质、可靠，选择好变配电所硬件配置，做好运行维护管理工作是工厂供电的重中之重。