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谐波监测与治理系统在半导体行业的应用——安科瑞 严新亚

2023-03-02 09:56 作者:acrel-yxy  | 我要投稿

1.概述

半导体是许多工业整机设备的核心,普遍应用于计算机、通信、消费电子、汽车、工业/医疗、军事/政府等核心领域。为鼓励半导体材料产业发展,突破产业瓶颈,我国出台等多项政策支持半导体行业发展,为半导体材料产业的发展提供良好的发展环境。为应对国外技术出口管制风险,多家中国半导体企业也增加了材料国产化率要求,加快了国产半导体材料研发进度。生产半导体的厂房使用到的大部分电子产品采用了非线性的可控变流装置、变频调速装置等负荷,其产生的谐波问题导致了公用电网电能品质降低。若不治理,不仅会影响设备的正常运行,严重时甚至会威胁患者的生命安全,因此对半导体厂房供配电系统电能质量治理的深入分析研究势在必行。

2.谐波对于电气设备产生的影响

第一,电力电容器产生的影响。而电容器在电网无功配置容量中占有比重很大,其中少数电容器安排只参照无功补偿量,不会参照装置点电能质量现实存在的污染状况。至此,运行点电能质量标准过低,经常出现意外损失,比如:安装不了补偿装置、分开电容器保护熔丝,恶劣情况下会出现串联并联谐振,造成电容器谐波过电压与过电流,导致电容器开裂。
第二,变压器产生影响。谐波电流在变压器中发生,致使铜耗提高,造成局部过热、震荡、声音增大、绕组附加过热等。其变压器中的谐波电流被励磁电流所包含,致使合闸涌流之后谐波电流提升,出现的谐波电流导致谐振问题,结果造成变压器的日常运行有风险。
第三,同步发电机产生的影响。在系统里面的同步发电机中流入负序电流与谐波电流,造成多余的损耗,导致发电机局部过热,绝缘力度降低。由于多余谐波分量在输出电压波形产生,导致扭振现象在负载同步发电机转子中发生,运用时间缩短。
第四,断路器产生的影响。局部断路器磁吹线圈不能正常运行是由谐波造成的,致使遮断能力降低,不能遮断波形畸变率大于一般控制的故障电流,导致中压断路器阻止电流,则会使谐频涌波电压与重燃情况发生,导致断路器触头断开。
第五,自动控制器产生的影响。现如今,数字控制技术已投入到更加广泛领域,诸多精细负载针对受电电能质量指标有更高要求。基于此,电能质量被沾上脏物则会导致设备的监测模块中引发畸变量、扰乱一般分解计算、造成出错的输出结果的损害。

3.安科瑞电能质量监测与治理产品选型

3.1 集中治理

电子厂房内会使用到如风机、空调等等电器,这些电器分布较为分散,且单一的设备产生的谐波量较少,且为确保无功功率因数达到国标要求值,避免罚款,在配电房处对这些负载产生的电能质量问题进行集中治理,同时也可对整个低压供配电系统进行电能质量在线监测,其中包含谐波分析、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测等,



01电能质量在线监测装置

110kV及以下供电系统谐波分析、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制等功能为一体

02APM系列多功能网络仪表

全电量测量、电能统计、电能质量分析(包括谐波、间谐波、闪变)、故障录波功能(包括电压暂升暂降中断、冲击电流等记录)、事件记录功能及网络通讯等功能,主要用于电网供电质量的综合监控。


03有源谐波治理系统

采用DSP+FPGA全数字控制方式,并联在系统中,兼补谐波和无功;

04有源无功补偿系统

具备无功功率线性补偿、三相电流平衡治理和稳定电压的功能,同时可滤除5、7、11、13次以内的谐波;


05混合动态谐波无功补偿系统

同时具备谐波治理、无功功率线性补偿与三相电流平衡治理和稳定电压的功能;

谐波补偿次数:2-51次,可对2次~31次谐波电流进行全补偿,或仅对指定谐波进行补偿;

3.2 就地治理

电子厂房在生产半导体器件的过程中需要使用到可控变流装置、变频调速装置等负荷,这些设备在运行过程中会产生大量的谐波污染电网,如果不从源头治理会影响到电压的畸变率,最终会造成其他负载的损坏。同时如电子厂房

针对以上负载情况,建议在各重要设备的配电箱增加电能质量补偿设备进行就地治理,达到终端治理谐波的目的,避免谐波影响到整个配电系统和其他用电设备。



01有源无功补偿系统装置

具备无功功率线性补偿、三相电流平衡治理和稳定电压的功能,同时可滤除5、7、11、13次以内的谐波;

具备自动检测运行、测量监视和定值设定功能

02中线安防保护器

DSP+FPGA控制方式,响应时间短,全数字控制算法;

末端治理,可滤除中性线中由3N次谐波或三相不平衡造成的过大电流;


03谐波保护器

吸收3kHz~10MHz频率各种能量的谐波干扰;

消除高次谐波、高频噪声、脉冲尖峰、浪涌等干扰;

矫正电压、电流波形,克服由于高频谐波污染引起的干扰,保障设备的安全运行。

04源谐波治理系统装置

壁挂式,可进行末端谐波治理;

功能设置:只补偿谐波、只补偿无功、既补偿谐波又补偿无功;

保护类型:直流过压保护、IGBT过流保护、装置过温保护、输出限幅保护等;


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