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电能质量产品及解决方案

新能源之单晶硅制造电能质量

发布时间:2015-12-29 点击次数:3068次 来源: 类别:解决方案

新能源之单晶硅制造电能质量特点   

    单晶硅晶体材料的重要组成部分,处于新材料发展的前沿,可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有重要地位。

    生产单晶硅过程使用到大量电器设备如中频炉、单晶炉、多晶炉、线切机等带来了带量的谐波,可能引起跳闸等问题。


典型负载

    点焊机:点焊机一般是先将400V电压转变成交流330V或者取单相220V交流电压再通过整流来实现工作需要的直流电压。自动点焊机许多电气功能是依靠温度继电器来实现的,所以点焊机在工作的时候电流变化很大。通过测量过不同厂家的点焊机总结出来,点焊机产生的谐波主要为571113次谐波,5次谐波最大能达到45%左右。

照明设备:由于单晶硅制造厂内部使用大量的节能荧光灯具,因此会产生大量的谐波电流,荧光灯接成三相四线负载时,中线上就会流过很大的三次谐波电流;

单晶炉以及石英坩埚等:单晶炉是一种在惰性气体环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。单晶炉是非线性的负载,在生产过程中,势必会产生谐波电流而冲击电网,影响整个用电系统,导致用电环境不稳定,单晶炉谐波次数主要为571113次谐波。

多晶炉:多晶炉电源主要也是整流电源,一般6脉动的比较多,所以产生的谐波也主要为5711次谐波。

线切机:通过测量数据分析,如果线切机生产厂家在机器设计原理上没有采取滤波措施的话,一般谐波含量大概能达到15%左右。谐波分布主要在5711次。


产生危害

 1、对于工厂的整个配电系统

1)谐波较大,电容器组和系统电路可能会发生的并联谐振而引起的烧毁,影响无功补偿柜的正常运行,使得整个配电系统的效率降低;

2)谐波增加线路损耗,提高配电线缆的温升,减小线路带载能力;

3)增加控制设备和继电保护装置误动作或拒动作的概率,影响供电的安全和可靠性;

4)3次谐波增加线路供电不平衡,增加变压器和线路的铜损以及中线电流,降低供电质量;

5)增加变压器的附加损耗,加大噪声,减小变压器的带载能力;

6)其他任何由谐波导致的问题。

2、对于工厂产品的生产的影响

谐波会影响电机的正常运转,加大电机的损耗,增加电机的噪音,引起电机振动。影响线切机刀具的精确度,从而导致产品次品率上升。


治理方案

1利用APF实现谐波治理

单晶硅的生产工艺分熔融加热和直流加热,熔融加热多采用中频加热炉,直拉式单晶多采用直流加热炉。生产单晶硅的过程中主要用到的设备有单晶炉和石英坩埚。而单晶炉非线性的负载,运行时,在消耗大量电能的同时伴随产生高次谐波。  

治理谐波的最佳解决方案是采用有源滤波技术,一般而言,该补偿原理是产生与负荷的谐波电流大小相同相位相反的补偿电流,以此来消除负荷产生的谐波对配电网的影响。

APF选型:

有源滤波器的设计容量=运行电流*电流畸变率

注:为了使补偿效果更佳,一般留有裕量,因此一般在计算容量乘以1.2作为最后的配置容量。


项目配置方案

设备名称

安装位置

治理方式

解决问题

有源滤波器

负载进线断路器下端

集中治理

滤除谐波电流,提高供电系统可靠性。

小结:本装置投入使用后不仅可以保证配电系统的谐波电流下降幅度非常明显而且可以提高现场的功率因数,在容量足够的情况下,现场的电流畸变率将会由30%下降至5%左右。

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