唐雪陽

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

半導體行業(yè)電能質量痛點突出，諧波危害亟待治理

我國半導體行業(yè)在政策支持下快速發(fā)展，本土廠商逐步打破國外壟斷，但半導體廠房的單晶爐、多晶爐等設備屬非線性負荷，會產(chǎn)生以6N±1次為主的大量諧波，同時變頻設備頻繁加卸載進一步惡化用電環(huán)境。這些諧波不僅導致電網(wǎng)功率損耗增加、設備壽命縮短、中性線電流超標，還可能引發(fā)設備損壞、生產(chǎn)線停線、火災隱患及通信干擾，嚴重影響精密設備運行與生產(chǎn)安全，亟需針對性的電能質量治理方案。

安科瑞定制化解決方案，筑牢供配電安全防線

安科瑞電氣推出半導體行業(yè)電能質量監(jiān)測與治理系統(tǒng)解決方案，貼合行業(yè)高電能質量要求與諧波特征，采用“集中補償+就地補償"策略，搭配符合IEC61000-4-30標準的高精度監(jiān)測設備與三電平電力電子驅動治理裝置，可實時監(jiān)控電壓偏差、諧波等指標并精準治理。方案支持本地運維與AcrelEMS-SEMI平臺遠程管理，能生成診斷報告、優(yōu)化能耗，有效降低設備故障率，解決諧波干擾與誤跳閘問題，為半導體廠房供配電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行提供一站式保障。

安科瑞電能質量監(jiān)測與治理系統(tǒng)產(chǎn)品選型

(1)集中治理

電子廠房內(nèi)會使用到如風機、空調(diào)等等電器，這些電器分布較為分散，且單一的設備產(chǎn)生的諧波量較少，且為確保無功功率因數(shù)達到國標要求值，避免罰款，在配電房處對這些負載產(chǎn)生的電能質量問題進行集中治理，同時也可對整個低壓供配電系統(tǒng)進行電能質量在線監(jiān)測，其中包含諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測等，其集中治理的產(chǎn)品選型見表1。

表1電能質量監(jiān)測及集中治理產(chǎn)品選型表

(2)就地治理

電子廠房在生產(chǎn)半導體器件的過程中需要使用到可控變流裝置、變頻調(diào)速裝置等負荷，這些設備在運行過程中會產(chǎn)生大量的諧波污染電網(wǎng)，如果不從源頭治理會影響到電壓的畸變率，*終會造成其他負載的損壞。針對以上負載情況，建議在各重要設備的配電箱增加電能質量補償設備進行就地治理，達到終端治理諧波的目的，避免諧波影響到整個配電系統(tǒng)和其他用電設備。

表2 就地治理的產(chǎn)品選型

電能質量監(jiān)測與治理系統(tǒng)

（1）平臺拓撲

電能質量監(jiān)測與治理系統(tǒng)系統(tǒng)平臺主要由電能質量治理設備、物理網(wǎng)關、服務器及服務終端四部分組成，其中電能質量治理設備作為基礎實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集與電能質量補償?shù)龋锢砭W(wǎng)關實現(xiàn)設備與服務器間的數(shù)據(jù)傳輸以及對設備進行策略功能分配，數(shù)據(jù)經(jīng)由服務器*終以服務終端為媒介為用戶提供可視化展示。

（2）平臺展示

電能質量監(jiān)測與治理系統(tǒng)除作為本地終端為用戶提供電能質量監(jiān)測、治理與設備運維等功能外，亦可通過接入AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺，為用戶提供遠程在線服務。

功能展示-可視化管理

項目站點信息

廠區(qū)概況

配電房信息

配電房設備補償運行狀態(tài)

語音報警

故障信息彈窗

效果對比-治理分析

負載側2-31次諧波柱狀圖

電網(wǎng)側2-31次諧波柱狀圖

負載側各相電壓及電流畸變率

電網(wǎng)側側各相電壓及電流畸變率

狀態(tài)展示-設備運行

設備補償情況實時監(jiān)測

設備運行狀態(tài)

故障分析及描述

設備展示-運行狀態(tài)

電容數(shù)據(jù)實時監(jiān)測

投切狀態(tài)

江蘇某電子廠房項目電能質量治理項目案例

項目背景

江蘇某電子廠房內(nèi)除生產(chǎn)半導體的核心器件外，還有傳送系統(tǒng)，水凈化系統(tǒng)，風冷系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等，對電能質量要求非常高。這些設備皆屬于非線性負載，在使用過程中會產(chǎn)生大量諧波并注入系統(tǒng)中;如果不進行諧波治理，對電網(wǎng)造成嚴重的污染，也影響電子廠房中其他敏感設備的誤動作、中斷甚至癱瘓，降低了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性。

治理方案

根據(jù)以往測量經(jīng)驗進行諧波分析與估算，諧波主要由單晶爐、晶圓機和一些非線性負載產(chǎn)生，供電系統(tǒng)由2臺1200kVA變壓器，采用集中治理+就地治理的方案。

集中治理：電子廠房內(nèi)空調(diào)、風機設備的分布很廣，因此在每臺變壓器下加裝400A有源諧波治理系統(tǒng)裝置，由兩臺150A模塊和一臺100A模塊并機實現(xiàn)，型號為整柜式AnSin400-G Ⅰ型，自動跟蹤補償負載產(chǎn)生的諧波電流，保證供電系統(tǒng)安全可靠運行。

就地治理：單晶爐是該中心*惡性的負載，因此需要在配電末端對其產(chǎn)生的諧波電流進行治理，避免干擾其他用電設備，因此在使用單晶爐的配電間安裝壁掛式ANAPF600-380/BBL有源電力濾波器，就地治理單晶爐產(chǎn)生的諧波污染。

治理效果

選取該廠房單晶爐出線端配電箱，對其前后波形數(shù)據(jù)進行對比，通過裝設壁掛式ANAPF600-380/BBL有源電力濾波器裝置后，電壓畸變率以A相為例從10.45%降值5.58%，電流畸變率從28.94%降值5.67%，提升了電網(wǎng)波形質量，具體效果及參數(shù)如下表所示。

表3 治理前后波形數(shù)據(jù)對比

結論

半導體材料技術在國內(nèi)的發(fā)展促使很多半導體加工設備投入使用，這些設備普遍采用了電力電子變流和控制器件。這些設備在工作的同時也會產(chǎn)生大量的諧波，它們不但會造成機臺設備自身的壞機現(xiàn)象，回流進電網(wǎng)的諧波電流還會引起其它回路的發(fā)熱、電子開關誤動作、供電電壓不穩(wěn)，甚至引起生產(chǎn)線停線、半成品的報廢。因此，安科瑞為電子廠房行業(yè)提供了一套完整的電能治理監(jiān)測與治理的系統(tǒng)解決方案，使電子廠房的電能質量問題得到了有效的治理。從成本、性能、可靠性等角度綜合考慮，該方法具有較高的性價比。

低壓供配電系統(tǒng)電能質量在線監(jiān)測

低壓供配電系統(tǒng)電能質量在線監(jiān)測