生物制藥企業(yè)安全供電系統(tǒng)

楊 磊 褚雙祥 李劍鋒 陳 平

（中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所，昆明 650118）

1 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)。

配電系統(tǒng)的不完善或供電線路的老化而造成的一系列安全供電問(wèn)題，可能會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大的損失，如正在進(jìn)行疫苗分裝的分裝線遭遇停電，可能會(huì)燒壞滅菌隧道；培養(yǎng)的各種細(xì)胞會(huì)因供電問(wèn)題造成細(xì)胞的死亡，可直接導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，會(huì)給生物制品企業(yè)帶來(lái)重大損失；凍干設(shè)備若停電2h可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。但目前一些藥廠對(duì)此問(wèn)題的重視程度不夠，沒(méi)有充分意識(shí)到供配電的重要性和復(fù)雜性。

加強(qiáng)用電安全管理的同時(shí)，如何 GMP潔凈廠房及生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備的特點(diǎn)，遵照“以質(zhì)量為本”的生產(chǎn)原則，著手于用電基礎(chǔ)設(shè)施改造建設(shè)，防患于未然，科學(xué)合理的配置硬件設(shè)備，為安全生產(chǎn)提供一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、安全可靠的良好供電系統(tǒng)，是安全工作的核心內(nèi)容。本文結(jié)合中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所疫苗生產(chǎn)及科研供配電系統(tǒng)及使用情況，從供配電系統(tǒng)線路配置入手，與大家共同探討如何提高供電安全可靠性。

2 供電規(guī)范及現(xiàn)狀

2.1 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)：①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。顯然生物制藥（疫苗）生產(chǎn)屬于一類(lèi)負(fù)荷；②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)；③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。

2.2 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，應(yīng)采用兩路 10kV電源供電，最好是引自上級(jí)兩個(gè)不同 35kV真雙路供電。高壓系統(tǒng)主接線為單母線帶各自負(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。盡管如此，仍有各種不可抗力的出現(xiàn)，造成兩路市電中斷的可能。因此，為保證重要負(fù)荷的持續(xù)供電還應(yīng)增設(shè)能在 15s內(nèi)快速自起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組或可靠的不問(wèn)斷電源裝置（UPS）作為重要或關(guān)鍵設(shè)備的自備應(yīng)急電源。

第一類(lèi)負(fù)荷：要求使用兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生事故或因搶修而停電時(shí)，不至于影響另一個(gè)電源繼續(xù)供電，必要時(shí)再加自備應(yīng)急電源（發(fā)電機(jī)，UPS電源）以保證供電的連續(xù)性。

第二類(lèi)負(fù)荷：要求采用雙回路供電，即由兩條線路供電，在條件不允許采用雙回路時(shí)，可采用專(zhuān)用線路。

第三類(lèi)負(fù)荷：供電無(wú)特殊需要，這類(lèi)用電設(shè)備供電中斷時(shí)影響較小，但在不增加投資情況下也應(yīng)盡可能提高供電的可靠性。

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。具體要求如下：

（1）供電安全可靠

要求供電不中斷。對(duì)關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的供電一旦中斷，不僅會(huì)造成停產(chǎn)，而且會(huì)導(dǎo)致價(jià)值較高進(jìn)口設(shè)備的損壞或產(chǎn)品報(bào)廢。因此，為保證安全生產(chǎn)，要求實(shí)行連續(xù)供電，并且具有足夠的供電能力。

（2）保證供電質(zhì)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(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%。

（3）供電經(jīng)濟(jì)

在上述基本要求的基礎(chǔ)上，盡量做到供電系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便、基本建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。

3 供電方式

該研究所的供電，考慮了供電的可靠性，中心配電站控制柜見(jiàn)圖1。采用雙回路供電的變電站（圖2），電源進(jìn)線為 10kV，降為 380/220V。小型企業(yè)可只設(shè)一個(gè)變電站，采用2臺(tái)變壓器，可單獨(dú)運(yùn)行。當(dāng)一回路進(jìn)線斷電或變壓器故障，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。中型以上企業(yè)則應(yīng)設(shè)一高壓配電所（圖3），由6～10kV線送至各車(chē)間或建筑物的變電所，降為380/220V供電。

圖1 中心配電站控制柜

圖2 雙回路供電示意圖

圖3 大中型企業(yè)配電示意圖

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?/p>

4 配電設(shè)施

4.1 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(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。電氣主接線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時(shí)，應(yīng)滿足下列要求：①能保證其供電可靠性；②接線圖力求簡(jiǎn)明，以便運(yùn)行操作和消除故障；③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；④留有維修空間；⑤考慮備用電源，滿足在生產(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；⑥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)安裝電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償；⑦考慮到生物制藥的特殊性，可采用雙回路和兩臺(tái)變壓器的主接線圖（圖4）。

圖4 雙回路和兩臺(tái)變壓器主接線圖

當(dāng)其中一路進(jìn)線電源中斷時(shí)，可通過(guò)低壓母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)將斷電部分的負(fù)荷換接到另一路線路上去，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)，專(zhuān)供應(yīng)急電源配電柜。

4.2 變配電站的設(shè)備布局

配電所的設(shè)計(jì)應(yīng)方便電纜線的進(jìn)出，以利電源輸出到負(fù)荷處，其土建要滿足電氣要求，配電室門(mén)要向外開(kāi)啟，以利安全。其設(shè)備布局可根據(jù)房屋具體情況采用兩種方案，見(jiàn)圖5～6。

（1）方案1

圖5 變配電站設(shè)備布局圖I

（2）方案2

圖6 變配電站設(shè)備布局圖II

布局II現(xiàn)場(chǎng)圖片見(jiàn)圖7示。

圖7 布局II現(xiàn)場(chǎng)圖片

5 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、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，其他為三類(lèi)負(fù)荷。

5.1 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，如圖8示。

圖8 柴油發(fā)電機(jī)

5.2 不間斷電源配置

針對(duì)分裝線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15～20s時(shí)間。

5.3 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。

6 電氣照明

6.1 照明的基本要求及標(biāo)準(zhǔn)

由于潔凈廠房多是密閉式的，故廠房的照明變得極其重要。要求廠房?jī)?nèi)有足夠的照明，不致因突然停電造成混亂。廠房?jī)?nèi)照明一般從電站的兩個(gè)不同的配電屏分別供電。一是正常照明，從一般配電柜引來(lái)；二是應(yīng)急照明，從應(yīng)急配電柜引來(lái)。應(yīng)急照明燈每個(gè)房間及走道都要放置，至少每間1盞，過(guò)道隔一定距離有1盞，方便人員疏散。同時(shí)在出入口處還應(yīng)裝標(biāo)識(shí)燈。生產(chǎn)區(qū)、潔凈走道、污染走道應(yīng)采用嵌入式熒光燈，并有防濺玻璃安全隔離。檢修燈具應(yīng)在上技術(shù)夾層完成，不影響生產(chǎn)區(qū)的潔凈度。

照度標(biāo)準(zhǔn)有如下要求：

（1）技術(shù)夾道、非潔凈走道為200Lux。

（2）潔凈走道、氣閘間、辦公室、庫(kù)房：≥150Lux。

（3）生產(chǎn)區(qū)：≥300Lux（注：一些特殊生產(chǎn)區(qū)操作工作面的照度需達(dá)到500Lux，非工作面的照度可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整）。

（4）應(yīng)急照明、警衛(wèi)監(jiān)視照明為10Lux。

（5）出口標(biāo)識(shí)為1Lux。

照度標(biāo)準(zhǔn)是指距地面0.85m的平均值，照度均勻度不小于0.7。

6.2 特殊設(shè)施及區(qū)域的照明

照明燈具與潔凈室頂板嚴(yán)格密封，包括生產(chǎn)區(qū)恒溫室、走道及庫(kù)房。對(duì)恒溫室、庫(kù)房、辦公室要求設(shè)置單獨(dú)開(kāi)關(guān)，人員進(jìn)入時(shí)再開(kāi)燈，不需和生產(chǎn)區(qū)一起開(kāi)燈，以節(jié)約電能。

對(duì)上技術(shù)夾層和下技術(shù)夾層、技術(shù)夾道，也應(yīng)設(shè)立單獨(dú)開(kāi)關(guān)，人員不進(jìn)入時(shí)關(guān)燈。因技術(shù)夾層及夾道的各種管道及電纜較多，設(shè)備安裝也較多，且環(huán)境復(fù)雜，為保證檢修人員安全，應(yīng)有足夠的工作照明和撤離照明。

對(duì)出口指示燈具應(yīng)由應(yīng)急照明電源配電箱供電，電源故障時(shí)，則由其自身帶的蓄電池供電30min以上。

如潔凈區(qū)有動(dòng)物房，則動(dòng)物房?jī)?nèi)安裝防水燈具，在輔助設(shè)備區(qū)域、煤氣站及氧氣等有易燃易爆氣體房間，應(yīng)安裝防爆燈具、防爆開(kāi)關(guān)等防爆電氣。

如廠房設(shè)置電梯，則電梯內(nèi)應(yīng)有應(yīng)急照明。電梯井道內(nèi)也應(yīng)設(shè)置井道燈，井道內(nèi)每隔（垂直）7m至少有1盞燈。

7 防雷接地

7.1 建筑物的防雷等級(jí)和防雷設(shè)施

生物制藥廠房投資較大、設(shè)備貴重，工藝設(shè)備、儀表控制及廠房監(jiān)控設(shè)備都較為先進(jìn)，如遭雷擊將造成重大損失，故應(yīng)做好防雷工作。

防雷設(shè)施一般在屋頂設(shè)置避雷針。由于生物制藥廠房多在屋頂放置一些設(shè)備，如冷卻塔、屋頂風(fēng)機(jī)、水箱等，避雷針應(yīng)高于這些設(shè)備。且避雷針保護(hù)半徑應(yīng)覆蓋這些設(shè)備。避雷針下引線采用不小于6mm直徑的鋼筋或截面不小于 25mm2的扁鋼連接到就近的避雷網(wǎng)帶，屋面設(shè)置避雷帶。在屋面四周使避雷帶形成環(huán)格，并且可靠地與接地體連接。接地體可利用建筑基礎(chǔ)的水泥樁內(nèi)鋼筋，經(jīng)焊接引至屋頂及各需接地的位置。接地電阻需經(jīng)檢測(cè)合格（1～4?以下為合格）。

7.2 設(shè)備的接地與接零

為保護(hù)人身和設(shè)備安全，用電設(shè)備應(yīng)接地和接零。在生物制藥車(chē)間，設(shè)備一般都較貴重，要保證人身安全和設(shè)備安全，一些精密控制設(shè)備都應(yīng)很好接地。供電系統(tǒng)最好采用五芯電纜。有專(zhuān)用接地線和接零線，設(shè)備接地應(yīng)單獨(dú)設(shè)置接地體，接地電阻小于1?。在一個(gè)供電系統(tǒng)中，要注意不能把部分設(shè)備外殼接地，部分設(shè)備外殼接零，如此將造成不安全因素。在生物制藥車(chē)間，應(yīng)把所有設(shè)備外殼可靠接地。

必須鄭重指出，防雷接地體必須與設(shè)備接地體嚴(yán)格分開(kāi)。

8 電氣設(shè)備管理及維護(hù)

必須有一整套高效率管理辦法和高素質(zhì)人員，才能保證設(shè)備的正常運(yùn)行，且充分發(fā)揮效力，滿足生產(chǎn)需要。

8.1 電氣設(shè)備的運(yùn)行管理

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)的管理制度，如值班制度，安全制度，防火、防鼠制度，設(shè)備維護(hù)和用電管理制度等。電氣設(shè)備是長(zhǎng)期運(yùn)行的，不管節(jié)假日及夜晚，均應(yīng)有電氣運(yùn)行管理人員在崗，每班定期對(duì)設(shè)備認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行監(jiān)視和檢查、調(diào)整。對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)視其溫度、聲音等，以判斷設(shè)備正常與否。一般變壓器每2h檢查一次。對(duì)新裝好剛投入運(yùn)行的設(shè)備，還應(yīng)增加檢查次數(shù)。另外在電氣設(shè)備較集中的房間，應(yīng)配置一定數(shù)量的電氣滅火器，如1211、四氟化碳、CO2等，以確保設(shè)備安全。對(duì)變電站等重要設(shè)施地區(qū)，應(yīng)安裝電話，以方便工作聯(lián)系或事故報(bào)警。

要想用好電，必須先管好電。要經(jīng)常宣傳安全用電和節(jié)約用電的常識(shí)，提高用電人員安全用電水平，經(jīng)常組織電氣工作人員的培訓(xùn)，不斷提高技術(shù)水平，配備齊全的檢修工具、器材和安全用具。所有的電氣設(shè)備應(yīng)劃分責(zé)任到人，工作人員對(duì)自己負(fù)責(zé)的設(shè)備要有較強(qiáng)的責(zé)任心，保持設(shè)備的完好率。

8.2 電氣設(shè)備的定期檢查和試驗(yàn)

人們?yōu)榱祟A(yù)防疾病，經(jīng)常要進(jìn)行身體檢查，針對(duì)檢查的結(jié)果，采取預(yù)防和治療措施，電氣設(shè)備也是如此。為了預(yù)防電氣故障，就要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行定期的預(yù)防性絕緣保安試驗(yàn)，以早期發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的內(nèi)部缺陷，及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策，保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行和限制電氣設(shè)備故障的擴(kuò)大。定期檢查和試驗(yàn)按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。高壓設(shè)備，避雷器，繼電保護(hù)系統(tǒng)，每?jī)赡赀M(jìn)行1次；每年應(yīng)利用生產(chǎn)停止期間，對(duì)所有變電設(shè)備進(jìn)行一次檢查、清掃、調(diào)查，特別是對(duì)變電站、高壓開(kāi)關(guān)柜及配電柜進(jìn)行檢查清掃，發(fā)現(xiàn)有缺陷的元件一律更換。

8.3 電氣設(shè)備的維護(hù)維修

電氣設(shè)備是長(zhǎng)期運(yùn)行的設(shè)備，為了保證其運(yùn)行的可靠性，不致因故障影響生產(chǎn)，故需搞好運(yùn)行維護(hù)維修工作。平時(shí)應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常性的檢查維護(hù)，可利用值班運(yùn)行期間對(duì)設(shè)備進(jìn)行觀察，設(shè)備是否缺油，運(yùn)行是否正常，接線端子是否緊固，有無(wú)升溫現(xiàn)象。對(duì)小故障應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行處理，不要釀成大的故障。設(shè)備維護(hù)是一項(xiàng)經(jīng)常性工作，對(duì)于重要設(shè)備，平時(shí)應(yīng)有一定數(shù)量的配件儲(chǔ)備，以備急修用。

每年初應(yīng)做一個(gè)設(shè)備維修計(jì)劃，此計(jì)劃與生產(chǎn)計(jì)劃相配合，在生產(chǎn)停產(chǎn)和間隙期間，對(duì)設(shè)備進(jìn)行修理、檢查。即使未發(fā)現(xiàn)故障缺陷的設(shè)備，也應(yīng)進(jìn)行檢查。在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)應(yīng)提前作好準(zhǔn)備工作，備好工具材料，圖紙資料，安排好檢修人員，至少安排1名安全員，負(fù)責(zé)各項(xiàng)安全工作。工作前，所有工作人員應(yīng)明確工作目的，了解現(xiàn)場(chǎng)，工作開(kāi)始后精力集中，確保計(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成檢修。

無(wú)論是值班巡視還是維護(hù)檢修設(shè)備，都需詳細(xì)填寫(xiě)規(guī)定的記錄表格。

因此，生物制藥（品）行業(yè)進(jìn)行可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、合理的供電，對(duì)我國(guó)公共衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義。

[1]李津,俞詠霆,董德祥.生物制藥設(shè)備和分析純化技術(shù)[M].北京∶化學(xué)工業(yè)出版社,2003∶84-90.

[2]GB50052/95.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范.