更新時(shí)間(jiān)：2023-05-04 點擊(jī)次數： 1138次
摘 要：半導(dǎo)體生產製造(zào)業在國民(mín)經濟(jì)中起著*的作(zuò)用，相關企(qǐ)業(yè)的規(guī)模也(yě)越(yuè)來(lái)越大。其供配(pèi)電係統穩(wěn)定，可靠(kào)的(dí)運維(wéi)不僅(jǐn)是其安全生產(chǎn)的(dí)基本保(bǎo)證，還關(guān)係(xì)到(dào)產(chǎn)品質量和(hé)生(shēng)產的(dí)順(shùn)利進(jìn)行。而半導體(tǐ)行業(yè)中大(dà)部分工(gōng)藝(yì)設(shè)備對電(diàn)能質量比較敏感，電壓暫降，諧波(bō)等電(diàn)能(néng)質量(liáng)問題會(huì)導致設備損壞，生(shēng)產(chǎn)材(cái)料報(bào)廢等(děng)產生較大(dà)的(dí)經(jīng)濟(jì)損(sǔn)失(shī)。因此，需(xū)要對(duì)半導(dǎo)體行業裝(zhuāng)設(shè)電(diàn)能(néng)質量(liáng)監(jiān)測(cè)裝置來(lái)監測供電的(dí)電能(néng)質量(liáng)。
關鍵詞：半導體(tǐ)；電(diàn)能質量(liáng)；電(diàn)壓暫(zàn)降；諧(xié)波
1，項(xiàng)目(mù)概況(kuàng)
在國家政策的引導下，電子行業發(fā)展迅速(sù)，同(tóng)時新建了大(dà)量電(diàn)子行(háng)業(yè)工廠(chǎng)。工(gōng)廠用(yòng)電量大(dà)且大(dà)部(bù)分工(gōng)藝需要(yào)不間(jiān)斷運(yùn)行，配電(diàn)係統結構復雜(zá)，設(shè)備(bèi)一旦(dàn)意(yì)外(wài)斷(duàn)電會導致(zhì)重大損(sǔn)失，這(zhè)就需(xū)要對供電可(kě)靠(kào)性(xìng)要求非常高(gāo)，對故障比較(jiào)敏感；大部分工藝設備對電壓，電流比較(jiào)敏感，電(diàn)壓電(diàn)流的變化(huà)會(huì)導致(zhì)設備(bèi)損(sǔn)壞(huài)，生(shēng)產材料報廢(fèi)等問題(tí)；並且工(gōng)廠電壓等級比(bǐ)較多，出(chū)於供電可(kě)靠性(xìng)要求和工藝設備(bèi)需(xū)要電壓等級不同，工廠配(pèi)電(diàn)電壓從(cóng)110kV到(dào)66kV，35kV，10kV，0.48kV，0.4kV不等，涉(shè)及的(dí)各(gè)電壓(yā)等級變壓(yā)器數(shù)量非(fēi)常多。針(zhēn)對以上(shàng)情況，需要配(pèi)置(zhì)電能(néng)質(zhì)量監測裝置(zhì)來監(jiān)測用電(diàn)電能(néng)質量(liáng)情(qíng)況(kuàng)，為後(hòu)續(xù)改善電(diàn)能(néng)質(zhì)量提供(gōng)依據。
某(mǒu)半(bàn)導體有限公(gōng)司(sī)成(chéng)立於(yú)2018年(nián)05月(yuè)29日，注(zhù)冊(cè)地位(wèi)於(yú)四川(chuān)省成(chéng)都(dū)高(gāo)新(xīn)區。經營範(fàn)圍包(bāo)括(kuò)OLED等平板顯示(shì)屏(píng)材料，電子材料及(jí)其相關(guān)產(chǎn)品(pǐn)的(dí)研(yán)發(fā)，測(cè)試(shì)，生(shēng)產，銷(xiāo)售，技術(shù)服務，技術咨詢(xún)及(jí)其售後服務(wù)；提供(gōng)分(fēn)撥，保(bǎo)稅(shuì)倉儲（不(bù)含(hán)危(wēi)險化學(xué)品(pǐn)），保(bǎo)稅(shuì)加工服務(wù)；國際貿易(yì)，轉口貿易(yì)，保(bǎo)稅區企業間(jiān)貿(mào)易以及(jí)區內貿易代理；電子產(chǎn)品及其(qí)零(líng)部件(jiàn)，相(xiāng)關化工原(yuán)料(liào)（不含(hán)危險(xiǎn)化學(xué)品）的進(jìn)出(chū)口(kǒu)，批發，傭金(jīn)代理(lǐ)及(jí)相關(guān)配套業務（國家(jiā)禁(jīn)止或涉及(jí)行政審(shěn)批的貨(huò)物和技術進出(chū)口除(chú)外）。
2，項(xiàng)目需求(qiú)
本(běn)次項(xiàng)目為某(mǒu)半導體有限(xiàn)公(gōng)司10/0.4KV用戶變(biàn)電站(zhàn)項目(mù)，該變電站供(gōng)電係統為單母(mǔ)綫(xiàn)供電(diàn)係統，共設一麵高壓進(jìn)綫(xiàn)櫃(guì)，一麵計(jì)量櫃，一麵(miàn)母綫PT櫃和四麵專變(biàn)出綫(xiàn)櫃。由(yóu)於該(gāi)公(gōng)司(sī)主(zhǔ)要(yào)生產電子材(cái)料(liào)，芯(xīn)片等半(bàn)導體(tǐ)設(shè)備，而半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)芯片(piàn)製造(zào)生產(chǎn)中主要存在以(yǐ)下電能質(zhì)量問題：
1，諧波問題(tí)
IC測試(shì)台(tái)，PLC控製的(dí)機(jī)械手，芯(xīn)片(piàn)製(zhì)造用(yòng)的(dí)晶圓機或變(biàn)頻(pín)控(kòng)製的(dí)半導體機(jī)台(tái)都會(huì)產生(shēng)大(dà)量的諧(xié)波(bō)，它們不(bù)但(dàn)會(huì)造成機台(tái)設備自身的壞機(jī)現象，回流進電網的諧波電(diàn)流(liú)還會(huì)引起(qǐ)其他回(huí)路(lù)的發(fā)熱(rè)，電子開(kāi)關(guān)誤動作，供電電壓(yā)不穩(wěn)，甚至引起(qǐ)生(shēng)產(chǎn)綫停(tíng)綫，半成(chéng)品(pǐn)的報(bào)廢。而且(qiě)高(gāo)能設備如(rú)：外(wài)延設(shè)備(bèi)，擴(kuò)散(sàn)設備，離子注(zhù)入設(shè)備的頻(pín)繁加(jiā)卸(xiè)載，更(gēng)加重(zhòng)了(liǎo)用(yòng)電(diàn)環境(jìng)的(dí)惡(è)化。
2，電壓暫降(jiàng)及(jí)中斷(duàn)
現(xiàn)代化的半導體生產設(shè)備對(duì)電力品質(zhì)問(wèn)題非常敏感(gǎn)，相對於(yú)傳(chuán)統工業(yè)來說，半導體，LCD製(zhì)造(zào)對電壓暫(zàn)降(jiàng)非(fēi)常敏(mǐn)感，持續(xù)16ms的幅值(zhí)為額定值(zhí)85%-90%電壓暫降(jiàng)即(jí)可(kě)能導致(zhì)設備停機。電壓暫降與(yǔ)短(duǎn)時中斷(duàn)的差(chà)別(bié)在(zài)於短時(shí)中(zhōng)斷時負載(zǎi)一般(bān)與供(gōng)電係統基(jī)本斷開(kāi)（幅值低(dī)於額定值的10%），而電壓(yā)暫降(jiàng)發生時負(fù)載仍與電源(yuán)連(lián)接(jiē)。對(duì)於半導體(tǐ)行業而言(yán)，兩者(zhě)均會造(zào)成設(shè)備停機(jī)，產生的結(jié)果是(shì)相同的(dí)，但是(shì)電壓暫降發(fā)生(shēng)的幾(jī)率遠高於(yú)短時中(zhōng)斷會(huì)發生(shēng)的幾率。調查(chá)顯示(shì)：在所有(yǒu)配電係統事故中，電(diàn)壓暫降引起的(dí)事故占(zhān)了70%-80%；而(ér)在輸電(diàn)係統事故中，電(diàn)壓暫(zàn)降引(yǐn)起(qǐ)的(dí)事(shì)故所(suǒ)占(zhān)的比(bǐ)例(lì)超過(guò)了90%。
停機的(dí)概念在(zài)傳統(tǒng)產(chǎn)業中隻是(shì)生產(chǎn)暫(zàn)時(shí)的(dí)中(zhōng)斷，而對半(bàn)導體，LCD生產來說(shuō)就是一次災難(nán)。因為(wéi)半導(dǎo)體(tǐ)，LCD生產(chǎn)設備(bèi)的(dí)停機會造成(chéng)大(dà)量(liáng)直接損(sǔn)失和間接損(sǔn)失(shī)。這些損失包括：
1）直接(jiē)損失：半導(dǎo)體(tǐ)產(chǎn)品矽(guī)片損壞和(hé)浪費，設(shè)備壽命縮短甚(shèn)至(zhì)損壞，清理產(chǎn)綫(xiàn)的人工(gōng)成(chéng)本(běn)等。
2）間接損失：重新啟(qǐ)動生(shēng)產綫需要的(dí)時(shí)間，降低(dī)產品品質，延(yán)誤(wù)交貨(huò)時間(jiān)等(děng)。
國家發改(gǎi)委經(jīng)濟(jì)調節運(yùn)行(háng)局(jú)曾開展了(liǎo)電能質量經(jīng)濟性影響(xiǎng)調(tiáo)查(chá)，經(jīng)過(guò)大(dà)量的調研(yán)與分析，都表明電壓暫降與短時中斷都是*為(wéi)顯(xiǎn)著(zhù)的(dí)電能(néng)質(zhì)量問題，成為(wéi)供(gōng)用(yòng)電(diàn)雙(shuāng)方共(gòng)同麵臨的挑戰。其(qí)中半導體行業因電(diàn)能質量擾(rǎo)動(dòng)帶來的生(shēng)產損失高居前位。
因(yīn)此，為(wéi)了(liǎo)實時(shí)監測供(gōng)電的電能(néng)質(zhì)量，在本項目(mù)的(dí)高壓(yā)配(pèi)電(diàn)進(jìn)綫櫃處(chǔ)裝設(shè)一台(tái)電(diàn)能質(zhì)量監測裝置APView500，同時為了保證整(zhěng)個配(pèi)電係統(tǒng)日(rì)常安(ān)全穩定運行(háng)，在每(měi)麵高(gāo)壓開關櫃裝設(shè)一台AM5係(xì)列(liè)微(wēi)機保護裝(zhuāng)置(zhì)和一(yī)台(tái)ASD200智能操控裝置；為了監(jiān)測各回(huí)路的(dí)電能，在(zài)每(měi)麵(miàn)高(gāo)壓開(kāi)關櫃和(hé)低壓(yā)櫃均(jūn)配置我(wǒ)司(sī)的(dí)多(duō)功(gōng)能儀表。各(gè)類(lèi)設備(bèi)主要實現(xiàn)的功能如下：
3，係統(tǒng)需(xū)求
為實時監(jiān)視整個(gè)配電室的(dí)運(yùn)行(háng)以及數據采集，該(gāi)項目配(pèi)置一(yī)套Acrel-2000Z電(diàn)力監(jiān)控係統，其可實現(xiàn)的功能如下：
1）實(shí)時(shí)監測：以(yǐ)配(pèi)電一(yī)次(cì)圖的形式(shì)直觀顯示配電(diàn)綫路的運行(háng)狀態(tài)，可以實(shí)時監(jiān)測各回(huí)路電壓，電(diàn)流，功率，功率(shuài)因數(shù)等(děng)電參(cān)數信(xìn)息(xī)，動態監視(shì)各配電回路斷路(lù)器(qì)，隔離開(kāi)關，地(dì)刀等(děng)合，分(fēn)閘狀(zhuàng)態。
圖(tú)1 10kV變電(diàn)站配電監測(cè)界麵(miàn)
圖2 0.4kV配(pèi)電(diàn)室(shì)母綫配電監測界(jiè)麵
2）電參(cān)量(liáng)查(chá)詢(xún)：在配電一次(cì)圖中，可以(yǐ)直(zhí)接查(chá)看該回路(lù)詳(xiáng)細(xì)電(diàn)參量，包(bāo)括三相電(diàn)流(liú)，三相電壓，總(zǒng)有功功(gōng)率，總無功功(gōng)率(shuài)，總(zǒng)功率(shuài)因數(shù)，正向(xiàng)有功電能等。
3）運行報(bào)表(biǎo)： 查(chá)詢(xún)各回路或設備(bèi)時(shí)間的運(yùn)行參(cān)數(shù)，報表(biǎo)中顯示(shì)電(diàn)參量(liáng)信息(xī)應(yīng)包(bāo)括(kuò)：各(gè)相電(diàn)流(liú)，三相電壓(yā)，總功率因數，總有(yǒu)功功(gōng)率(shuài)，總(zǒng)無(wú)功功率(shuài)，正向有(yǒu)功電能(néng)等(děng)，報(bào)表格式(shì)有(yǒu)日(rì)報(bào)表(biǎo)，月報表(biǎo)，年報表(biǎo)等。
圖3 0.4kV電(diàn)參量查詢(xún)界(jiè)麵
4）實時告(gào)警(jǐng)：能(néng)夠(gòu)對配電回路(lù)斷(duàn)路器，隔離(lí)開(kāi)關，接(jiē)地(dì)刀(dāo)分(fēn)，合動(dòng)作等遙(yáo)信(xìn)變(biàn)位，保護動作，事故(gù)跳閘等事件發(fā)出告(gào)警。
5）歷史(shǐ)事(shì)件查詢(xún)：能夠對遙(yáo)信變(biàn)位，保護動作，事(shì)故跳(tiào)閘，以(yǐ)及(jí)電(diàn)壓(yā)，電流(liú)，功率(shuài)，功(gōng)率(shuài)因數越限(xiàn)等事件(jiàn)記(jì)錄進(jìn)行(háng)存儲和(hé)管理(lǐ)，方(fāng)便用戶對係統事(shì)件(jiàn)和報警信息進行歷(lì)史追(zhuī)溯，查詢(xún)統計，事故(gù)分析(xī)。
6）故障(zhàng)錄波：能夠(gòu)在(zài)係(xì)統(tǒng)發(fā)生(shēng)故障(zhàng)時(shí)，自動(dòng)準確(què)地記錄故障(zhàng)前，後(hòu)過程的各種電氣量(liáng)的(dí)變(biàn)化情況，通過對(duì)這(zhè)些電(diàn)氣量(liáng)的分析(xī)，比(bǐ)較(jiào)，對分析處理(lǐ)事故(gù)，判斷(duàn)保護(hù)是否正確(què)動(dòng)作，提高電(diàn)力(lì)係統安全運(yùn)行水(shuǐ)平有著(zhuó)重(zhòng)要作用(yòng)。
7）事故(gù)追憶：能(néng)夠自動記(jì)錄事故時刻前(qián)後一段(duàn)時間的所有(yǒu)實(shí)時穩態信息，包括開(kāi)關(guān)位(wèi)置， 保(bǎo)護(hù)動作狀態(tài)，遙(yáo)測量(liáng)等(děng)，形(xíng)成事故分(fēn)析(xī)的(dí)數(shù)據基礎。
8）曲(qū)綫查(chá)詢(xún)：能夠(gòu)查詢實時(shí)曲綫(xiàn)和歷史曲(qū)綫，包括(kuò)三(sān)相(xiāng)電(diàn)流，三(sān)相(xiāng)電壓，有功功率(shuài)，無功功(gōng)率(shuài)，功率因數(shù)等所有遙(yáo)測(cè)量(liáng)。
9）用戶(hù)權(quán)限(xiàn)管理：設置了(liǎo)用戶權限管理功能，通過用(yòng)戶(hù)權(quán)限(xiàn)管理(lǐ)能(néng)夠(gòu)防止(zhǐ)未經授(shòu)權(quán)的操作(zuò)（如(rú)遙(yáo)控(kòng)的操作，數據(jù)庫修改(gǎi)等(děng)）。係(xì)統(tǒng)可以(yǐ)定(dìng)義不同(tóng)操(cāo)作權限(xiàn)的權限組（如(rú)管(guǎn)理(lǐ)員(yuán)組，工程(chéng)師(shī)組，操(cāo)作員(yuán)組(zǔ)等(děng)），在(zài)每個(gè)權限組裏分配不同用戶(hù)，為係(xì)統(tǒng)運行(háng)，維護，管理提(tí)供可靠(kào)的安全(quán)保障。
10）網絡(luò)拓(tuò)撲圖：支(zhī)持實(shí)時(shí)監視(shì)接(jiē)入係(xì)統的各設備(bèi)的(dí)通訊狀態(tài)，能(néng)夠完(wán)整的(dí)顯示整(zhěng)個(gè)係統網絡(luò)結(jié)構；可在(zài)綫診斷設(shè)備通(tōng)訊(xùn)狀態，發(fā)生(shēng)網(wǎng)絡異常(cháng)時(shí)能(néng)自動(dòng)在界麵(miàn)上(shàng)顯示(shì)故障(zhàng)設(shè)備或(huò)元件(jiàn)及(jí)其故(gù)障(zhàng)部位。
圖4 網(wǎng)絡拓撲(pū)圖
11）遙控功能：根(gēn)據電力規(guī)程(chéng)要(yào)求，可(kě)以(yǐ)對整個(gè)配電(diàn)係統(tǒng)範圍(wéi)內(nèi)的設備進行(háng)遠(yuǎn)程遙控操(cāo)作(zuò)。
12）通(tōng)信(xìn)管(guǎn)理(lǐ)：可(kě)以對整個(gè)配(pèi)電(diàn)係統(tǒng)範圍內(nèi)的設(shè)備通信(xìn)情(qíng)況(kuàng)進行(háng)管理，控製(zhì)，數(shù)據的實時監測。
4，現場(cháng)安裝(zhuāng)圖片
本(běn)項(xiàng)目各類(lèi)設(shè)備均就(jiù)地安裝(zhuāng)於開關櫃(guì)中，電(diàn)力(lì)監(jiān)控係統(tǒng)主機放(fàng)置(zhì)於高壓(yā)配電(diàn)房值班(bān)室(shì)內中，現(xiàn)場安裝圖片(piàn)如下。
圖5 現(xiàn)場圖片(piàn)
5，現(xiàn)場運行情況
本項目自裝設電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)監測(cè)裝(zhuāng)置起(qǐ)，對電力係(xì)統中出(chū)現的故(gù)障情況均(jūn)可(kě)靠(kào)監測，在(zài)此過(guò)程中，出現多次電(diàn)壓(yā)暫(zàn)降(jiàng)，事件記(jì)錄如(rú)圖6。去(qù)年(nián)2022年10月份由(yóu)於限電，出現過(guò)一(yī)次電壓暫降，暫(zàn)降深(shēn)度為1380V，持續時間(jiān)為0.039s，如(rú)圖7；2023年(nián)1月23日(rì)發(fā)生過一次電壓(yā)暫(zàn)降(jiàng)，暫降深度(dù)為(wéi)2999V，持續(xù)時間為0.620s，由於春(chūn)節(jié)期(qī)間(jiān)，用戶(hù)單位放假，所有設備(bèi)均(jūn)停運，故未造成損失，如圖8；圖(tú)9為2月9號電力係統發(fā)生故(gù)障(zhàng)造成(chéng)的(dí)電(diàn)壓(yā)暫降事故監測(cè)界麵，暫降深度為3453V，持續時(shí)間(jiān)為(wéi)0.637s，造成現(xiàn)場所有變(biàn)頻(pín)器(qì)均停(tíng)機，且(qiě)照明燈也出現閃(shǎn)變的(dí)現象，該(gāi)事(shì)件記錄的(dí)時(shí)間(jiān)和故(gù)障(zhàng)類(lèi)型均和(hé)電(diàn)力(lì)公司反(fǎn)饋(kuì)的情況(kuàng)吻(wěn)合，得(dé)到(dào)用戶的認可(kě)。
圖6 電壓(yā)暫降事件記(jì)錄(lù) 圖7 10月(yuè)28日電(diàn)壓(yā)暫降事(shì)件記(jì)錄
圖8 1月(yuè)23日(rì)電(diàn)壓暫降(jiàng)事件記(jì)錄(lù) 圖9 2月9日電壓暫降(jiàng)事(shì)件記錄
6，結語(yǔ)
半導(dǎo)體滲(shèn)透(tòu)到我(wǒ)們工作，生(shēng)活的(dí)方(fāng)方麵麵(miàn)，隨著(zhuó)生活(huó)水平的(dí)提高，我們(mén)對芯片(piàn)製造(zào)需求(qiú)也越(yuè)來越多(duō)。但伴隨(suí)信息技術(shù)的飛(fēi)速發展，基於(yú)計算機，微處理器(qì)的(dí)用(yòng)電(diàn)設(shè)備和各種電(diàn)力電子(zǐ)設(shè)備在電力係統中大量(liáng)投入(rù)使(shǐ)用(yòng)，它(tā)們(mén)對係統幹擾比(bǐ)機(jī)電設備(bèi)更(gēng)加(jiā)敏感(gǎn)，對(duì)供(gōng)電質(zhì)量(liáng)的(dí)要(yào)求也更為(wéi)苛刻，相(xiāng)對(duì)低劣(liè)的電能(néng)質量嚴重(zhòng)影響了(liǎo)靈(líng)敏設(shè)備(bèi)的(dí)安全運行(háng)。本(běn)文(wén)介(jiè)紹的(dí)電能質(zhì)量(liáng)監測裝置(zhì)可(kě)以(yǐ)針(zhēn)對(duì)供電電能質量起(qǐ)到(dào)監(jiān)測作(zuò)用(yòng)，為電(diàn)能(néng)質量治理提供(gōng)可靠依據。
參考文(wén)獻(xiàn)
[1] 安科瑞(ruì)企業(yè)微電(diàn)網(wǎng)設(shè)計與(yǔ)應用(yòng)手(shǒu)冊.2020.6月(yuè)版
[2] 安(ān)科(kē)瑞用戶(hù)變電(diàn)站綜(zōng)合自動(dòng)化(huà)與運維解(jiě)決方(fāng)案(àn).2021.11月版
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