hth下载地址電能質量監測裝置在某半導體公司的應用

hth下载地址 陳聰

摘 要：半導體(ti) 生產(chan) 製造業(ye) 在國民經濟中起著舉(ju) 足輕重的作用，相關(guan) 企業(ye) 的規模也越來越大。其供配電係統穩定、可靠的運維不僅(jin) 是其安全生產(chan) 的基本保證，還關(guan) 係到產(chan) 品質量和生產(chan) 的順利進行。而半導體(ti) 行業(ye) 中大部分工藝設備對電能質量比較敏感，電壓暫降、諧波等電能質量問題會(hui) 導致設備損壞、生產(chan) 材料報廢等產(chan) 生較大的經濟損失。因此，需要對半導體(ti) 行業(ye) 裝設電能質量監測裝置來監測供電的電能質量。

關(guan) 鍵詞：半導體(ti) ；電能質量；電壓暫降；諧波 

1 項目概況

在國家政策的引導下，電子行業(ye) 發展迅速，同時新建了大量電子行業(ye) 工廠。工廠用電量大且大部分工藝需要不間斷運行，配電係統結構複雜，設備一旦意外斷電會(hui) 導致重大損失，這就需要對供電可靠性要求非常高，對故障比較敏感；大部分工藝設備對電壓、電流比較敏感，電壓電流的變化會(hui) 導致設備損壞、生產(chan) 材料報廢等問題；並且工廠電壓等級比較多，出於(yu) 供電可靠性要求和工藝設備需要電壓等級不同，工廠配電電壓從(cong) 110kV到66kV、35kV、10kV、0.48kV、0.4kV不等，涉及的各電壓等級變壓器數量非常多。針對以上情況，需要配置電能質量監測裝置來監測用電電能質量情況，為(wei) 後續改善電能質量提供依據。  

某半導體(ti) 有限公司成立於(yu) 2018年05月29日，注冊(ce) 地位於(yu) 四川省成都高新區。

2 項目需求

本次項目為(wei) 某半導體(ti) 有限公司10/0.4KV用戶變電站項目，該變電站供電係統為(wei) 單母線供電係統，共設一麵高壓進線櫃、一麵計量櫃、一麵母線PT櫃和四麵專(zhuan) 變出線櫃。由於(yu) 該公司主要生產(chan) 電子材料、芯片等半導體(ti) 設備，而半導體(ti) 芯片製造生產(chan) 中主要存在以下電能質量問題：

1、諧波問題

IC測試台、PLC控製的機械手、芯片製造用的晶圓機或變頻控製的半導體(ti) 機台都會(hui) 產(chan) 生大量的諧波，它們(men) 不但會(hui) 造成機台設備自身的壞機現象，回流進電網的諧波電流還會(hui) 引起其他回路的發熱、電子開關(guan) 誤動作、供電電壓不穩，甚至引起生產(chan) 線停線、半成品的報廢。而且高能設備如：外延設備、擴散設備、離子注入設備的頻繁加卸載，更加重了用電環境的惡化。

2、電壓暫降及中斷

現代化的半導體(ti) 生產(chan) 設備對電力品質問題非常敏感，相對於(yu) 傳(chuan) 統工業(ye) 來說，半導體(ti) 、LCD製造對電壓暫降非常敏感，持續16ms的幅值為(wei) 額定值85%-90%電壓暫降即可能導致設備停機。電壓暫降與(yu) 短時中斷的差別在於(yu) 短時中斷時負載一般與(yu) 供電係統基本斷開（幅值低於(yu) 額定值的10%），而電壓暫降發生時負載仍與(yu) 電源連接。對於(yu) 半導體(ti) 行業(ye) 而言，兩(liang) 者均會(hui) 造成設備停機，產(chan) 生的結果是相同的，但是電壓暫降發生的幾率遠高於(yu) 短時中斷會(hui) 發生的幾率。調查顯示：在所有配電係統事故中，電壓暫降引起的事故占了70%-80%；而在輸電係統事故中，電壓暫降引起的事故所占的比例超過了90%。

停機的概念在傳(chuan) 統產(chan) 業(ye) 中隻是生產(chan) 暫時的中斷，而對半導體(ti) 、LCD生產(chan) 來說就是一次災難。因為(wei) 半導體(ti) 、LCD生產(chan) 設備的停機會(hui) 造成大量直接損失和間接損失。這些損失包括：

1）直接損失：半導體(ti) 產(chan) 品矽片損壞和浪費、設備壽命縮短甚至損壞、清理產(chan) 線的人工成本等。

2）間接損失：重新啟動生產(chan) 線需要的時間、降低產(chan) 品品質、延誤交貨時間等。

國家發改委經濟調節運行局曾開展了電能質量經濟性影響調查，經過大量的調研與(yu) 分析，都表明電壓暫降與(yu) 短時中斷都是顯著的電能質量問題，成為(wei) 供用電雙方共同麵臨(lin) 的挑戰。其中半導體(ti) 行業(ye) 因電能質量擾動帶來的生產(chan) 損失占據高位。

因此，為(wei) 了實時監測供電的電能質量，在本項目的高壓配電進線櫃處裝設一台電能質量監測裝置APView500，同時為(wei) 了保證整個(ge) 配電係統日常安全穩定運行，在每麵高壓開關(guan) 櫃裝設一台AM5係列微機保護裝置和一台ASD200智能操控裝置；為(wei) 了監測各回路的電能，在每麵高壓開關(guan) 櫃和低壓櫃均配置我司的多功能儀(yi) 表。各類設備主要實現的功能如下：

3 係統需求

為(wei) 實時監視整個(ge) 配電室的運行以及數據采集，該項目配置一套Acrel-2000Z電力監控係統，其可實現的功能如下：

1）實時監測：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，可以實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態。

圖1 10kV變電站配電監測界麵

圖2 0.4kV配電室母線配電監測界麵

2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能等。

3）運行報表： 查詢各回路或設備相應時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等，報表格式有日報表、月報表、年報表等。

圖3 0.4kV電參量查詢界麵

4）實時告警：能夠對配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。

5）曆史事件查詢：能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警信息進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。

6）故障錄波：能夠在係統發生故障時，自動準確地記錄故障前、後過程的各種電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力係統安全運行水平有著重要作用。

7）事故追憶：能夠自動記錄事故時刻前後一段時間的所有實時穩態信息，包括開關(guan) 位置、 保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

8）曲線查詢：能夠查詢實時曲線和曆史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數等所有遙測量。

9）用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。係統可以定義(yi) 不同操作權限的權限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個(ge) 權限組裏分配不同用戶，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

10）網絡拓撲圖：支持實時監視接入係統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個(ge) 係統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界麵上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖4 網絡拓撲圖

11）遙控功能：根據電力規程要求，可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的設備進行遠程遙控操作。

12）通信管理：可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的設備通信情況進行管理、控製、數據的實時監測。

4 現場安裝圖片

本項目各類設備均就地安裝於(yu) 開關(guan) 櫃中，電力監控係統主機放置於(yu) 高壓配電房值班室內(nei) 中，現場安裝圖片如下。

圖5 現場圖片

5 現場運行情況

本項目自裝設電能質量監測裝置起，對電力係統中出現的故障情況均可靠監測，在此過程中，出現多次電壓暫降，事件記錄如圖6。去年2022年10月份由於(yu) 限電，出現過一次電壓暫降，暫降深度為(wei) 1380V，持續時間為(wei) 0.039s，如圖7；2023年1月23日發生過一次電壓暫降，暫降深度為(wei) 2999V，持續時間為(wei) 0.620s，由於(yu) 春節期間，用戶單位放假，所有設備均停運，故未造成損失，如圖8；圖9為(wei) 2月9號電力係統發生故障造成的電壓暫降事故監測界麵，暫降深度為(wei) 3453V，持續時間為(wei) 0.637s，造成現場所有變頻器均停機，且照明燈也出現閃變的現象，該事件記錄的時間和故障類型均和電力公司反饋的情況吻合，得到用戶的認可。

圖6 電壓暫降事件記錄                    圖7  10月28日電壓暫降事件記錄

圖8  1月23日電壓暫降事件記錄          圖9  2月9日電壓暫降事件記錄

6 結語

半導體(ti) 滲透到我們(men) 工作、生活的方方麵麵，隨著生活水平的提高，我們(men) 對芯片製造需求也越來越多。但伴隨信息技術的飛速發展，基於(yu) 計算機、微處理器的用電設備和各種電力電子設備在電力係統中大量投入使用，它們(men) 對係統幹擾比機電設備更加敏感，對供電質量的要求也更為(wei) 苛刻，相對低劣的電能質量嚴(yan) 重影響了靈敏設備的安全運行。本文介紹的電能質量監測裝置可以針對供電電能質量起到監測作用，為(wei) 電能質量治理提供可靠依據。

參考文獻

[1] hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.6月版

[2] hth下载地址用戶變電站綜合自動化與(yu) 運維解決(jue) 方案.2021.11月版