信息技术已经广泛深入应用到工业领域的生产、运营、管理等各个环节,工业生产正向精细化发展,各种高端、精密设备大量投入使用。集成电路晶圆代工企业的精密设备,大型钢铁集团轧钢厂所采用的自动化进口设备,海洋作业和船舶的通讯、导航系统,石油化工企业生产线所用的自动控制设备、DCS、计算机等,即便是短暂的电压闪变、跌落或瞬时供电中断也会造成整个生产过程的停滞、产品报废,甚至设备损坏。因此,提升系统的可靠性,是工业企业在动力平台建设过程中首先考虑的问题。

进入21世纪,半导体器件更是无处不在,已成为构筑信息化社会的基石。半导体技术正扮演着多元应用的智能核心,成为一切智能制造的“大脑”。芯片对于一个国家的战略意义是不言而喻的。尤其是随着互联网时代的到来,各行各业对于芯片的需求量也是越来越大,不管是物联网、云计算还是大数据,亦或是其他什么依托于互联网的产业,其背后最大的功臣都是小小的芯片。因为芯片是信息存储的载体,有了芯片才有信息从存储和交互,而随着时代的发展,对芯片的需求量越来愈大,对其质量要求也越来越高。

1 概述  随着工业规模的扩大和科学技术的发展,新工艺、新技术广泛应用于工业生产和人民生活的各个方面,越来越多的用户采用了性能好、效率高,但对电源特性变化敏感的高科技设备,电力用户对电能质量的要求在不断提高。  据统计,在欧洲和美国,电力部门与用户对电压暂降的关注程度比对其他有关电能质量问题的关注程度要高得多。根据美国电科院的统计,90%以上的电能质量问题是由电压暂降引起。专家们认为,电压暂降已上升为最重要的电能质量问题,已成为信息社会对供电质量提出的新挑战。

使用环境和负载是选配工业 UPS 需要考虑的两大因素

随着半导体产业的快速发展,对于电力供应的需求也是与日俱增。如果电力供应跟不上,那么半导体产业的发展也必将会受到巨大的阻碍。就像近日发生的东芝工厂停电事件,虽然停电仅持续了短短十三分钟,但是由于硅晶圆的特性,停电时处于生产工序中的晶圆几乎全部报废,因此东芝的损失非常巨大。

  2 电压暂降的定义  电压暂降是指供电电压有效值在短时间内突然下降之后又恢复到正常运行状态的现象。对于电压暂降的指标,国际上至今尚未有统一标准定义。国际电气与电子工程师协会(IEEE)将电压暂降定义为供电电压有效值下降到额定值的90%~10%,持续时间为10ms~1min;国际电工委员会(IEC)将其定义为下降至额定值90%~1%,持续时间为10ms~1min。

物理环境通常在工业企业选配 UPS
时被忽略。由于受生产、制造现场因素的影响,工业应用环境中普遍存在着高温、潮湿、粉尘量大、空气污染严重等问题。在特殊工业场合,环境中的空气还可能含有腐蚀性气体,或者在震动的情况下发生机体倾斜,这些都容易造成
UPS内部部件短路而发生供电故障。因此,这就要求UPS
具有超强的环境适应能力,以综合的高性能表现来应对恶劣环境的考验。

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  3 电压暂降产生的原因及过程  供电系统任意点上发生的电气短路是公共电网上观察到的电压暂降主要来源。短路故障在电力系统中是不可避免的,引发的原因有很多。短路会发生在相线与相线之间,相线与中线之间或者相线与大地之间,也包括任何多相短路,这导致电压暂降在相量上的复杂性。  发生短路时,在短路点上电压几乎完全突降为零。同时,所有其他点降低的程度按离短路点的远近依次影响减小。  供电系统所配备的保护装置将短路从电源上断开。断开一旦发生,断开点以外的每一点上的电压立即恢复到接近于原先值,而被断开的负荷将停电。然而,大部分故障可以自行清除,因此通过自动重合闸的作用,负荷也将很快恢复供电。刚刚描述的这种电压突然降低,随后恢复的现象称为电压暂降。  大负荷的切换,变压器的充电,大型电动机的直接启动以及某些负荷特性造成的大幅度电压变动,都可以产生与短路电流效果类似的大电流变化。尽管通常这类现象对发生点的影响一般不如短路严重,但是这类情况也可以划分为电压暂降。

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永利国际网站 ,一、即使半导体行业再厉害也离不开供电设备的有力保障

  4 电压暂降的危害  电压暂降带来的危害与行业性质和负载有关。下表为部分设备对电压敏感程度的说明:

作为高端制造行业,半导体行业使用了大量高精密仪器设备,生产过程中通过中央信息系统发出指令由机台设备自动运行。但是,这些高精密生产机台设备很容易受电压暂降和市电断电影响,导致停产、废料、设备损坏等灾难发生。每一次由于断电造成的停机事故,都有可能给半导体行业带来不可估量的经济损失。

  (1)对生产造成的影响  a.影响设备的正常运行,造成产品质量下降;  b.精密产品的损坏和浪费,原料报废;  c.自动化装置停顿或误动作,变频调速器停顿;  d.引起接触器脱扣或低压保护启动,造成电动机,电梯等停顿;  e.引起高温光源(碘钨灯)熄灭;  f.使生产线紊乱或中断,且跌落后的无序启动比计划断电后的有序恢复造成危害及损失大得多;  g.延误交货时间。

因芯片在生产过程中,一旦发生断电,就意味着生产线上所有的晶圆可能全部都要报废。首先,芯片Fab的生产需要超净生产环境,任何自然灾害对建筑的晃动都有可能造成超净环境被污染,而维持超净环境本身也是需要消耗大量电力。而一旦停电,超净环境就可能会被污染,整个产线上的晶圆可能就要报废。同时,芯片生产设备的断电将会带来更大的损失。所以该行业对电能质量要求极为严苛,可靠、稳定、智能、绿色的电力保障是半导体企业数字化高效运转的重要保障。

  (2)对电气设备造成损害  a.计算机系统失灵、数据丢失、生产线上电机停顿、变频器失压保护动作、可编程逻辑控制器(PLC)失灵等;  b.医院中用计算机控制的脑外科,心血管外科,眼科手术等,电压跌落而造成的设备不能正常工作时带来严重后果;  c.是电气设备寿命缩短甚至损坏。

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  (3)对公司财政造成影响  a.降低1-2%工厂效率;  b.降低劳动工时利用率;  c.设备投资回报率低;  d.加大维护费用;  e.增加额外备品备件支出。

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