唐雪陽

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

半導體行業電能質量痛點突出，諧波危害亟待治理

我國半導體行業在政策支持下快速發展，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境。這些諧波不僅導致電網功率損耗增加、設備壽命縮短、中性線電流超標，還可能引發設備損壞、生產線停線、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電能質量監測與治理系統解決方案，貼合行業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標準的高精度監測設備與三電平電力電子驅動治理裝置，可實時監控電壓偏差、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穩定可靠運行提供一站式保障。

安科瑞電能質量監測與治理系統產品選型

(1)集中治理

電子廠房內會使用到如風機、空調等等電器，這些電器分布較為分散，且單一的設備產生的諧波量較少，且為確保無功功率因數達到國標要求值，避免罰款，在配電房處對這些負載產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進行電能質量在線監測，其中包含諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監測等，其集中治理的產品選型見表1。

表1電能質量監測及集中治理產品選型表

(2)就地治理

電子廠房在生產半導體器件的過程中需要使用到可控變流裝置、變頻調速裝置等負荷，這些設備在運行過程中會產生大量的諧波污染電網，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和其他用電設備。

表2 就地治理的產品選型

電能質量監測與治理系統

（1）平臺拓撲

電能質量監測與治理系統系統平臺主要由電能質量治理設備、物理網關、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對數據采集與電能質量補償等，物理網關實現設備與服務器間的數據傳輸以及對設備進行策略功能分配，數據經由服務器*終以服務終端為媒介為用戶提供可視化展示。

（2）平臺展示

電能質量監測與治理系統除作為本地終端為用戶提供電能質量監測、治理與設備運維等功能外，亦可通過接入AcrelEMS企業微電網能效管理平臺，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

廠區概況

配電房信息

配電房設備補償運行狀態

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

電網側2-31次諧波柱狀圖

負載側各相電壓及電流畸變率

電網側側各相電壓及電流畸變率

狀態展示-設備運行

設備補償情況實時監測

設備運行狀態

故障分析及描述

設備展示-運行狀態

電容數據實時監測

投切狀態

江蘇某電子廠房項目電能質量治理項目案例

項目背景

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

治理方案

根據以往測量經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生，供電系統由2臺1200kVA變壓器，采用集中治理+就地治理的方案。

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

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，對其前后波形數據進行對比，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%，提升了電網波形質量，具體效果及參數如下表所示。

表3 治理前后波形數據對比

結論

半導體材料技術在國內的發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生大量的諧波，它們不但會造成機臺設備自身的壞機現象，回流進電網的諧波電流還會引起其它回路的發熱、電子開關誤動作、供電電壓不穩，甚至引起生產線停線、半成品的報廢。因此，安科瑞為電子廠房行業提供了一套完整的電能治理監測與治理的系統解決方案，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。