保障大型芯片制造厂供配电系统安全稳定运行的电能质量监控方案

时间:2022-01-28 点击：次分类:行业应用解决方案

一、半导体芯片制造工厂供配电系统所面临的问题

大型芯片生产制造厂房作为芯片生产的重要场所，保障厂房供配电系统安全稳定运行是很为重要的管理项目之一。因为整个工厂的能源动力都是通过电力电网提供的，而东部沿海地区夏季经常会遇到台风、雷暴等极端天气，会导致电网供电异常，一次短暂的电压暂降、暂升事件就可能导致工厂的生产暂停，短暂断电会使历时长月的芯片制造毁于一旦，甚至设备损坏，给企业带来巨大的经济损失。因此成功的半导体芯片厂是通过缜密设计，对关键生产设备的供电系统24小时不间断监测，可应对未来趋势的配电基础设施，确保可靠的电力供应。
芯片制造工艺极为复杂，芯片中电路的制作需层层迭代、环环相扣，整个芯片加工过程有上百道工序，任何一道工序的加工失误均会导致整个芯片的报废。断电或电压骤降等供电问题都能导致成批半导体作废，断电代价相当高昂。因此，芯片制造企业的供配电的电能质量需达到较高的水平，通过更完善的电源管理，可以减少此类非预期的停工状况，进而避免意料之外的制造成本。拥有可靠、具弹性调度的电力，是避免电源干扰、降低成本、增进效率与产能的关键。
目前，国内供电部门由于缺乏对半导体芯片制造工厂内部生产情况缺乏了解，只能按照一般的标准提供供电方案，但半导体芯片制造工厂的供电电能质量要求较高，因此企业内部负责管理工厂能源动力的部门，一般都会在现有供配电和标准监测系统基础上，再加装第三方专业厂商提供在线电能质量监控系统。只有当半导体芯片工厂可以从本身的配电网络取得高可靠度、高品质、高可供性的电力时，才能更快速地应对千变万化的需求。
目前，半导体芯片制造企业均有成熟的供电系统方案，例如采用双路电源供电，厂内自备应急电源（柴油发电机后备电源或者不断电系统UPS）等降低供电问题影响。半导体厂也可利用电力监视解决方案与电力计量提升性能。除此之外，专业全面的电力监视可以提供电力系统状况、能源效率和电能质量管理的进一步信息，协助半导体芯片厂做出改善性能的决策。设施的计量架构可以优化读取设施各部分的信息，例如，电力计量与监视解决方案可以针对目标，关注与半导体制造设备有关之能源当量值（kWh）的消耗量，并确认能源效率的改善；工厂能源动力管理部门可通过电能质量实时监测，在电力系统出现微小电能质量事件或问题，能提前发现，防患未然。

二、半导体芯片制造工厂供配电系统监控要求

1、半导体芯片制造厂电气系统监控解决方案：在线电能质量监控
根据半导体芯片制造厂的大小，有必要在所有受保护的供电区域或备用电源系统的电源上监控电力公司的供电（公共耦合点PCC），符合供电标准（EN50160）。
只有连续监视，才能以及早发现电能质量的下降并寻找原因。

2、半导体芯片制造厂电气系统监控解决方案：RCM故障电流监控
通过监测供电回路的漏电流RCM数据，以及接地故障电流数据，可以在设备老化、电缆线损以及接地绝缘失效等故障发生前及时报警，避免事故及生产损失。

应用示例:结合剩余电流监测(RCM）和接地导体电流监测进行电源质量评估分析

3、半导体芯片制造厂电气系统监控解决方案：能耗监控

芯片工厂在生产中会消耗巨量的电能，有效的能耗管理将为企业带来巨大的经济效益。

三、德国GMC-I 半导体芯片制造工厂 24/7全天候供配电系统监控方案

1、PQ系列认证级在线电能质量分析仪：PQ3000 / PQ5000 / LINAX PQ5000-19”Rack

电能质量分析，包括能量和差分电流监控。
使用合适的电流互感器/传感器可满足各种应用。一体集成！
高达精度——满足IEC 61000-4-30 Ed.3标准的CLASS A级
权威认证——获得IEC 62586-1/2 Ed.2 标准第三方独立认证
在能源效率方面支持DIN EN 50600，TIA-942
无需额外的软件即可出报告

2、AM系列故障录波仪：AM1000 / AM2000 / AM3000

电力系统中的电量测量和监控

按电能标准记录电压故障波形

RCM故障电流监控
同时支持4路电流与电压输入
支持标准以太网通信，可实现网页浏览，测量显示，系统进程控制，维护服务固件升级
可自由扩展数据存储

3、ENERGYSENS 多回路电量采集装置：易于改装的能源记录仪

搭建能源管理系统，采集企业当前能流数据往往面临现场电气回路的改动，新增独立接入的测量设备，施工布线、工程安装都将增加成本与工时，并且原有线路会变得更加复杂，潜在的故障风险也随之提高。理想的解决方案是在不影响现有结构的同时，通过简单增加ENERGYSENS 多回路电量采集装置即实现能源流向的可视化监测。

ENERGYSENS 多回路电量采集装置，基于德国工业4.0 的先进技术，以很简单快捷的方式，在不改动目前电气回路的情况下，实现电能管理透明化、可视化，配合软件系统寻找节能的潜力和途径；ENERGYSENS 可以同时测量多条回路的电能、功率、电流、电压、频率等电量参数，安装方式简单似带帽穿衣，极低的自身能耗，极精致的体积，轻松安装在电气柜断路器位置即可实现能源数据的采集监控。