电能质量监测装置在半导体行业中的应用——安科瑞 严新亚
摘 要：半导体生产制造业在国民经济中起着举足轻重的作用，相关企业的规模也越来越大。其供配电系统稳定、可靠的运维不仅是其安全生产的基本保证，还关系到产品质量和生产的顺利进行。而半导体行业中大部分工艺设备对电能质量比较敏感，电压暂降、谐波等电能质量问题会导致设备损坏、生产材料报废等产生较大的经济损失。因此，需要对半导体行业装设电能质量监测装置来监测供电的电能质量。关键词：半导体；电能质量；电压暂降；谐波
1 项目概况在国家政策的引导下，电子行业发展迅速，同时新建了大量电子行业工厂。工厂用电量大且大部分工艺需要不间断运行，配电系统结构复杂，设备一旦意外断电会导致重大损失，这就需要对供电可靠性要求非常高，对故障比较敏感；大部分工艺设备对电压、电流比较敏感，电压电流的变化会导致设备损坏、生产材料报废等问题；并且工厂电压等级比较多，出于供电可靠性要求和工艺设备需要电压等级不同，工厂配电电压从110kV到66kV、35kV、10kV、0.48kV、0.4kV不等，涉及的各电压等级变压器数量非常多。针对以上情况，需要配置电能质量监测装置来监测用电电能质量情况，为后续改善电能质量提供依据。2 项目需求谐波问题电压暂降及中断因此，为了实时监测供电的电能质量，在本项目的高压配电进线柜处装设一台电能质量监测装置APView500，同时为了保证整个配电系统日常安全稳定运行，在每面高压开关柜装设一台AM5系列微机保护装置和一台ASD200智能操控装置；为了监测各回路的电能，在每面高压开关柜和低压柜均配置我司的多功能仪表。各类设备主要实现的功能如下：
产品图片产品型号主要功能
https://cn.jsacrel.cn/uploads/allimg/230323/1-23032313194G96.png APView500电能质量在线监测装置稳态数据：电压、电流有效值；有功、无功、视在功率/电能、功率因数；电流、电压不平衡度；电压偏差；频率偏差；2-63次谐波；0.5-62.5次间谐波；高频次谐波、电压闪变（短闪变、长闪变）、电压波动暂态数据：电压中断；电压暂降；电压暂升瞬态数据：电压瞬态；电流瞬态
https://cn.jsacrel.cn/uploads/allimg/230323/1-230323132009521.png AM5-F线路保护测控装置三段式过流保护（可经低电压闭锁、可带方向闭锁）、反时限过流保护（可经低电压闭锁）、两段式零序I01过流/反时限过流/后加速过流保护、两段式零序I02过流/反时限过流/后加速过流保护、重合闸、后加速过流保护（可经低电压闭锁）、过负荷告警、过负荷跳闸、失压跳闸、失压告警、低频减载/高频保护（可经滑差闭锁）、PT断线告警、控故障告警、FC回路配合的过流闭锁功能、非电量保护、逆功率保护、零序过压跳闸、零序过压告警、过电压跳闸、过电压告警、二次谐波闭锁
AM5-T变压器保护测控装置三段式过电流保护（可经复合电压闭锁、可经二次谐波闭锁）、反时限过流保护（可经复合电压闭锁）、两段式零序I01过流/反时限过流保护、两段式零序I02过流/反时限过流保护、过负荷告警、过负荷跳闸、PT断线告警、控故障告警、非电量保护、FC回路配合的过流闭锁功能、二次谐波闭锁、间歇接地保护
AM5-U1PT保护测控装置过电压告警、低电压告警、零序过电压告警、PT断线告警、母线绝缘监测（自产零序过压告警）
https://cn.jsacrel.cn/uploads/allimg/230323/1-230323132032393.png ASD200智能操控装置一次回路模拟图动态指示；温湿度测量与控制功能；断路器分合次数计数；语音防误提示；断路器分合闸回路电压测量；分合闸回路完好指示；预分预合闪光指示功能；人体感应自动照明控制；人体感应安全提示；高压带电指示及核相/验电功能。
3 系统需求为实时监视整个配电室的运行以及数据采集，该项目配置一套Acrel-2000Z电力监控系统，其可实现的功能如下：1）实时监测：以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，可以实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态。https://cn.jsacrel.cn/uploads/allimg/230323/1-230323132104316.png 图1 10kV变电站配电监测界面https://cn.jsacrel.cn/uploads/allimg/230323/1-23032313212BA.png 图2 0.4kV配电室母线配电监测界面2）电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能等。3）运行报表： 查询各回路或设备指定时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等，报表格式有日报表、月报表、年报表等。https://cn.jsacrel.cn/uploads/allimg/230323/1-230323132214F0.png 图3 0.4kV电参量查询界面4）实时告警：能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。5）历史事件查询：能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警信息进行历史追溯，查询统计、事故分析。6）故障录波：能够在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。7）事故追忆：能够自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息，包括开关位置、 保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。8）曲线查询：能够查询实时曲线和历史曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数等所有遥测量。9）用户权限管理：设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员组、工程师组、操作员组等），在每个权限组里分配不同用户，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。10）网络拓扑图：支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。https://cn.jsacrel.cn/uploads/allimg/230323/1-230323132256340.png 图4 网络拓扑图11）遥控功能：根据电力规程要求，可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。12）通信管理：可以对整个配电系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。5 现场运行情况本项目自装设电能质量监测装置起，对电力系统中出现的故障情况均可靠监测，在此过程中，出现多次电压暂降，事件记录如图6。去年2022年10月份由于限电，出现过一次电压暂降，暂降深度为1380V，持续时间为0.039s，如图7；2023年1月23日发生过一次电压暂降，暂降深度为2999V，持续时间为0.620s，由于春节期间，用户单位放假，所有设备均停运，故未造成损失。 https://cn.jsacrel.cn/uploads/allimg/230323/1-230323132551a1.png https://cn.jsacrel.cn/uploads/allimg/230323/1-230323132533338.png图6 电压暂降事件记录 图710月28日电压暂降事件记录6 结语半导体渗透到我们工作、生活的方方面面，随着生活水平的提高，我们对芯片制造需求也越来越多。但伴随信息技术的飞速发展，基于计算机、微处理器的用电设备和各种电力电子设备在电力系统中大量投入使用，它们对系统干扰比机电设备更加敏感，对供电质量的要求也更为苛刻，相对低劣的电能质量严重影响了灵敏设备的安全运行。本文介绍的电能质量监测装置可以针对供电电能质量起到监测作用，为电能质量治理提供可靠依据。安科瑞 严新亚18706160015
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