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摘 要:半導(dǎo)體生產(chǎn)制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中起著舉足輕重的作用,相關(guān)企業(yè)的規(guī)模也越來越大。其供配電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)維不僅是其安全生產(chǎn)的基本保證,還關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。而半導(dǎo)體行業(yè)中大部分工藝設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量比較敏感,電壓暫降、諧波等電能質(zhì)量問題會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞、生產(chǎn)材料報(bào)廢等產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,需要對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)裝設(shè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置來監(jiān)測(cè)供電的電能質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體;電能質(zhì)量;電壓暫降;諧波
1 項(xiàng)目概況
在國家政策的引導(dǎo)下,電子行業(yè)發(fā)展迅速,同時(shí)新建了大量電子行業(yè)工廠。工廠用電量大且大部分工藝需要不間斷運(yùn)行,配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)備一旦意外斷電會(huì)導(dǎo)致重大損失,這就需要對(duì)供電可靠性要求非常高,對(duì)故障比較敏感;大部分工藝設(shè)備對(duì)電壓、電流比較敏感,電壓電流的變化會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞、生產(chǎn)材料報(bào)廢等問題;并且工廠電壓等級(jí)比較多,出于供電可靠性要求和工藝設(shè)備需要電壓等級(jí)不同,工廠配電電壓從110kV到66kV、35kV、10kV、0.48kV、0.4kV不等,涉及的各電壓等級(jí)變壓器數(shù)量非常多。針對(duì)以上情況,需要配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置來監(jiān)測(cè)用電電能質(zhì)量情況,為后續(xù)改善電能質(zhì)量提供依據(jù)。
某半導(dǎo)體有限公司成立于2018年05月29日,注冊(cè)地位于四川省成都高新區(qū)。經(jīng)營范圍包括OLED等平板顯示屏材料、電子材料及其相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)、銷售、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)咨詢及其售后服務(wù);提供分撥、保稅倉儲(chǔ)(不含危險(xiǎn)化學(xué)品)、保稅加工服務(wù);國際貿(mào)易、轉(zhuǎn)口貿(mào)易、保稅區(qū)企業(yè)間貿(mào)易以及區(qū)內(nèi)貿(mào)易代理;電子產(chǎn)品及其零部件、相關(guān)化工原料(不含危險(xiǎn)化學(xué)品)的進(jìn)出口、批發(fā)、傭金代理及相關(guān)配套業(yè)務(wù)(國家禁止或涉及行政審批的貨物和技術(shù)進(jìn)出口除外)。
2 項(xiàng)目需求
本次項(xiàng)目為某半導(dǎo)體有限公司10/0.4KV用戶變電站項(xiàng)目,該變電站供電系統(tǒng)為單母線供電系統(tǒng),共設(shè)一面高壓進(jìn)線柜、一面計(jì)量柜、一面母線PT柜和四面專變出線柜。由于該公司主要生產(chǎn)電子材料、芯片等半導(dǎo)體設(shè)備,而半導(dǎo)體芯片制造生產(chǎn)中主要存在以下電能質(zhì)量問題:
1、諧波問題
IC測(cè)試臺(tái)、PLC控制的機(jī)械手、芯片制造用的晶圓機(jī)或變頻控制的半導(dǎo)體機(jī)臺(tái)都會(huì)產(chǎn)生大量的諧波,它們不但會(huì)造成機(jī)臺(tái)設(shè)備自身的壞機(jī)現(xiàn)象,回流進(jìn)電網(wǎng)的諧波電流還會(huì)引起其他回路的發(fā)熱、電子開關(guān)誤動(dòng)作、供電電壓不穩(wěn),甚至引起生產(chǎn)線停線、半成品的報(bào)廢。而且高能設(shè)備如:外延設(shè)備、擴(kuò)散設(shè)備、離子注入設(shè)備的頻繁加卸載,更加重了用電環(huán)境的惡化。
2、電壓暫降及中斷
現(xiàn)代化的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備對(duì)電力品質(zhì)問題非常敏感,相對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)來說,半導(dǎo)體、LCD制造對(duì)電壓暫降非常敏感,持續(xù)16ms的幅值為額定值85%-90%電壓暫降即可能導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。電壓暫降與短時(shí)中斷的差別在于短時(shí)中斷時(shí)負(fù)載一般與供電系統(tǒng)基本斷開(幅值低于額定值的10%),而電壓暫降發(fā)生時(shí)負(fù)載仍與電源連接。對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)而言,兩者均會(huì)造成設(shè)備停機(jī),產(chǎn)生的結(jié)果是相同的,但是電壓暫降發(fā)生的幾率遠(yuǎn)高于短時(shí)中斷會(huì)發(fā)生的幾率。調(diào)查顯示:在所有配電系統(tǒng)事故中,電壓暫降引起的事故占了70%-80%;而在輸電系統(tǒng)事故中,電壓暫降引起的事故所占的比例超過了90%。
停機(jī)的概念在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中只是生產(chǎn)暫時(shí)的中斷,而對(duì)半導(dǎo)體、LCD生產(chǎn)來說就是一次災(zāi)難。因?yàn)榘雽?dǎo)體、LCD生產(chǎn)設(shè)備的停機(jī)會(huì)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(dǎo)體產(chǎn)品硅片損壞和浪費(fèi)、設(shè)備壽命縮短甚至損壞、清理產(chǎn)線的人工成本等。
2)間接損失:重新啟動(dòng)生產(chǎn)線需要的時(shí)間、降低產(chǎn)品品質(zhì)、延誤交貨時(shí)間等。
國家發(fā)改委經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)運(yùn)行局曾開展了電能質(zhì)量經(jīng)濟(jì)性影響調(diào)查,經(jīng)過大量的調(diào)研與分析,都表明電壓暫降與短時(shí)中斷都是顯著的電能質(zhì)量問題,成為供用電雙方共同面臨的挑戰(zhàn)。其中半導(dǎo)體行業(yè)因電能質(zhì)量擾動(dòng)帶來的生產(chǎn)損失占據(jù)高位。
因此,為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電的電能質(zhì)量,在本項(xiàng)目的高壓配電進(jìn)線柜處裝設(shè)一臺(tái)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置APView500,同時(shí)為了保證整個(gè)配電系統(tǒng)日常安全穩(wěn)定運(yùn)行,在每面高壓開關(guān)柜裝設(shè)一臺(tái)AM5系列微機(jī)保護(hù)裝置和一臺(tái)ASD200智能操控裝置;為了監(jiān)測(cè)各回路的電能,在每面高壓開關(guān)柜和低壓柜均配置我司的多功能儀表。各類設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)的功能如下:
產(chǎn)品圖片 | 產(chǎn)品型號(hào) | 主要功能 |
APView500 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置 | 穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù):電壓、電流有效值;有功、無功、視在功率/電能、功率因數(shù);電流、電壓不平衡度;電壓偏差;頻率偏差;2-63次諧波;0.5-62.5次間諧波;高頻次諧波、電壓閃變(短閃變、長閃變)、電壓波動(dòng) 暫態(tài)數(shù)據(jù):電壓中斷;電壓暫降;電壓暫升 瞬態(tài)數(shù)據(jù):電壓瞬態(tài);電流瞬態(tài) | |
AM5-F 線路保護(hù) 測(cè)控裝置 | 三段式過流保護(hù)(可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖)、反時(shí)限過流保護(hù)(可經(jīng)低電壓閉鎖)、兩段式零序I01過流/反時(shí)限過流/后加速過流保護(hù)、兩段式零序I02過流/反時(shí)限過流/后加速過流保護(hù)、重合閘、后加速過流保護(hù)(可經(jīng)低電壓閉鎖)、過負(fù)荷告警、過負(fù)荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、低頻減載/高頻保護(hù)(可經(jīng)滑差閉鎖)、PT斷線告警、控故障告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、非電量保護(hù)、逆功率保護(hù)、零序過壓跳閘、零序過壓告警、過電壓跳閘、過電壓告警、二次諧波閉鎖 | |
AM5-T 變壓器保護(hù) 測(cè)控裝置 | 三段式過電流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖、可經(jīng)二次諧波閉鎖)、反時(shí)限過流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖)、兩段式零序I01過流/反時(shí)限過流保護(hù)、兩段式零序I02過流/反時(shí)限過流保護(hù)、過負(fù)荷告警、過負(fù)荷跳閘、PT斷線告警、控故障告警、非電量保護(hù)、FC回路配合的過流閉鎖功能、二次諧波閉鎖、間歇接地保護(hù) | |
AM5-U1 PT保護(hù) 測(cè)控裝置 | 過電壓告警、低電壓告警、零序過電壓告警、PT斷線告警、母線絕緣監(jiān)測(cè)(自產(chǎn)零序過壓告警) | |
ASD200 智能操控 裝置 | 一次回路模擬圖動(dòng)態(tài)指示;溫濕度測(cè)量與控制功能;斷路器分合次數(shù)計(jì)數(shù);語音防誤提示;斷路器分合閘回路電壓測(cè)量;分合閘回路完好指示;預(yù)分預(yù)合閃光指示功能;人體感應(yīng)自動(dòng)照明控制;人體感應(yīng)安全提示;高壓帶電指示及核相/驗(yàn)電功能。 |
3 系統(tǒng)需求
為實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)配電室的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集,該項(xiàng)目配置一套Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng),其可實(shí)現(xiàn)的功能如下:
1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)。
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