楊 磊 褚雙祥 李劍鋒 陳 平

（中國醫(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題，可能會(huì)給企業(yè)帶來巨大的損失，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)此問題的重視程度不夠，沒有充分意識(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

電力網(wǎng)上用電設(shè)備所消耗的功率稱為電力負(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：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)工藝過程，使生產(chǎn)長期不能恢復(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)，停頓較長時(shí)間才能恢復(fù)生產(chǎn)；③除上述一，二類外的一般負(fù)荷，均為第三類負(fù)荷，如一般的輔助車間及照明負(fù)荷等。

2.2 基本要求

根據(jù)國內(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)，可采用專用線路。

第三類負(fù)荷：供電無特殊需要，這類用電設(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。我國規(guī)定交流供電標(biāo)準(zhǔn)頻率為 50Hz。偏差不超過±0.2～±0.5，電壓不超過±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

因生物制品車間一、二類負(fù)荷較多，考慮到車間供電的可靠性，可將小型企業(yè)供電系統(tǒng)用到車間配電站，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、高壓開關(guān)、低壓開關(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)，可通過低壓母線聯(lián)絡(luò)開關(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)換開關(guān)，專供應(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，配電室門要向外開啟，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。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，其他為三類負(fù)荷。

5.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配置

在一類負(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)荷容量來確定，一般以變壓器總安裝容量的15%～20%來配置，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。要求廠房內(nèi)有足夠的照明，不致因突然停電造成混亂。廠房內(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；二是應(yīng)急照明，從應(yīng)急配電柜引來。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、走道及庫房。對(duì)恒溫室、庫房、辦公室要求設(shè)置單獨(dú)開關(guān)，人員進(jìn)入時(shí)再開燈，不需和生產(chǎn)區(qū)一起開燈，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)物房內(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。

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)，每兩年進(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)劃檢修時(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)，工作開始后精力集中，確保計(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成檢修。

無論是值班巡視還是維護(hù)檢修設(shè)備，都需詳細(xì)填寫規(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.