摘要
如何建置大十二廠高壓電力備援系統
電力系統能提供穩定及足夠的供應電力，是讓公司生產運作之最基本的原動力。如何建置一個穩定可靠的電力系統？將是我們的任務。十二廠P1/2,P4/5,P6,P7 四個廠區以地理位置的優勢，整合所有電力系統資源[圖一]，包含緊急發電機及161kV變壓器電力資源，作最有效之運用，達到跨越廠區之間的電力備援，以提供最佳化的電力供應。
圖一、大十二廠平面位置圖
何謂電力備援？
電力備援：當供電線路(設備)有異常無法供電時，有第二電源能夠繼續提供電力，即是電力備援。
台灣電力公司提供廠區電源電壓為161kV，經過廠內變壓器轉換為配電電壓22.8kV，再以線路連結廠內各區域22.8kV配電變電站轉換電壓為480V，供應所有生產用電設備。廠內配電變電站設計是採用100%全容量備援設計，即表示廠內配電變電站任一22.8kV線路(設備)有異常時，廠內第二組電源有能力100%備援供電。
當161kV線路(設備)發生異常或維護時，廠內所有22.8kV配電電源將無電力供應，僅存在約30%~40%緊急發電機電力供應廠區基本維生系統及重要設備電源。需等待161kV線路(設備)修復完成，才能恢復100%供電容量。
大十二廠(P1/2,P4/5,P6,P7) 22.8KV高壓電力備援系統的設計，就是要克服161kV線路(設備)發生異常或維護時，廠內所有22.8kV配電電源將維持正常電力供應。
如圖二(大十二廠電力備援單線圖)所示，F12P1/2與F12P4/5有兩迴路市電22.8kV連絡線路，F12P4/5與F12P6有一迴路市電22.8kV和一迴路急電22.8kV連絡線路，F12P4/5與F12P7有一迴路市電22.8kV和一迴路急電22.8kV連絡線路，F12P6與F12P7有一迴路市電22.8kV和一迴路急電22.8kV連絡線路，將大十二廠的四個廠區以連絡線路連結在一起。
圖二、大十二廠電力備援單線圖
平時各廠區電力系統獨立運作，若發生重大電力系統異常，無法正常供應電力時，就可以啟動電力備援系統，使廠區內損失降低至最小。
如何建置？
如表一，大十二廠四個廠區現有與未來的緊急發電機裝置數量及容量，以及各廠區最終用電容量。說明電力系統會發生的三種狀態，電力如何備援？
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FAB |
F12P1/2 |
F12P4/5 |
F12P6 |
F12P7 |
|---|---|---|---|---|
|
最終用電容量 |
70MW |
80MW |
74MW |
88MW |
|
發電機數量 |
18台 |
21台 |
8台 |
24台 |
|
發電機容量 |
30.6MW |
35.7MW |
13.6MW |
40.8MW |
A. 單一廠區161kV歲修或停電
當遭遇預期性台電停電(年度歲修)或不預期台電停電時，大十二廠四個廠區之任何一廠間需轉換至跨廠區緊急電力備援。探討以不造成市電超約供電為原則下，檢討四個廠區緊急發電機供應電力容量及緊急電力潮流方向。如表二。
FAB12 Family 電力支援評估：One site 停電之緊急發電機支援
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Need to Support FAB |
台電核准容量 |
最終用電容量 |
發電機容量 |
鄰廠急電支援容量 |
整體緊急電力 |
鄰廠支援方向 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
F12P1/2 |
125 |
70 |
30.6 |
0 |
44% |
|
|
35.7 |
95% |
(P4/5) → P1/2 |
||||
|
49.3 |
114% |
(P4/5+P6) → P1/2 |
||||
|
F12P4/5 |
110 (144) |
80 |
35.7 |
0 |
45% |
|
|
30.6 |
83% |
(P1/2) → P4/5 |
||||
|
44.2 |
100% |
(P1/2+P6) → P4/5 |
||||
|
54.4 |
113% |
(P6+P7) → P4/5 |
||||
|
F12P6 |
50 |
74 |
13.6 |
0 |
18% |
|
|
35.7 |
67% |
(P4/5) → P6 |
||||
|
76.5 |
122% |
(P4/5+P7) → P6 |
||||
|
F12P7 |
140 |
88 |
40.8 |
0 |
46% |
|
|
35.7 |
87% |
(P4/5) → P7 |
||||
|
49.3 |
102% |
(P4/5+P6) → P7 |
當F12P1/2歲修或停電：跨廠區緊急電力備援潮流方向為(F12P4/5+F12P6)供應緊急電力至F12P1/2，供電容量達100%以上。
當F12P4/5歲修或停電：跨廠區緊急電力備援潮流方向為(F12P6+F12P7)供應緊急電力至F12P4/5，供電容量達100%以上。
當F12P6歲修或停電：跨廠區緊急電力備援潮流方向為(F12P4/5+F12P7)供應緊急電力至F12P6，供電容量達100%以上。
當F12P7歲修或停電：跨廠區緊急電力備援潮流方向為(F12P4/5+F12P6)供應緊急電力至F12P7，供電容量達100%以上。
B. 台電一次變電所(Primary Station)停電：
如表三，大十二廠四個廠區現有與未來的161kV/ 22.8kV電力變壓器最高可以支援容量表。
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FAB |
F12P1/2 |
F12P4/5 |
F12P6 |
F12P7 |
|---|---|---|---|---|
|
變壓器容量 |
120MW |
150MW |
120MW |
240MW(估) |
|
最終用電容量 |
70MW |
80MW |
74MW |
88MW |
|
變壓器支援最高容量 |
50MW |
70MW |
46MW |
152MW |
|
發電機容量 |
30.6MW |
35.7MW |
13.6MW |
40.8MW |
目前台電規劃大十二廠四個廠區161kV電源分別竹科161kV第二環路及竹科161kV第四環路。
F12P1/2與F12P6 161kV電源來自竹科161kV第二環路(龍松變電所)，F12P4/5與F12P7 161kV電源來自竹科161kV第四環路(龍梅變電所)。
當台電有一個變電所或一個環路停止供電，大十二廠有兩個廠區電力供應會受到影響，正常供電環路兩個廠區將支援供電，並啟動市電超約支援供電，如表四。
台電161kV二環路(龍松變電所)停止供電：四環支援供電(P4/5→P1/2 & P7→P6)
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Need to Support FAB |
台電核准容量 |
最終用電容量 |
發電機容量 |
鄰廠急電支援容量 |
變壓器支援容量 |
鄰廠支援方向 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
F12P1/2 |
125 |
70 |
30.6 |
35.7 |
3.7 OK |
(P4/5)四環 → (P1/2)二環 |
|
F12P6 |
50 (80) |
74 |
13.6 |
40.8 |
19.6 OK |
(P7)四環 → (P6)二環 |
台電161kV四環路(龍梅變電所)停止供電：二環支援供電(P1/2→P4/5 & P6→P7)
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Need to Support FAB |
台電核准容量 |
最終用電容量 |
發電機容量 |
鄰廠急電支援容量 |
變壓器支援容量 |
鄰廠支援方向 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
F12P4/5 |
110 (144) |
80 |
35.7 |
30.6 |
13.7 OK |
(P1/2)二環 → (P4/5)四環 |
|
F12P7 |
140 |
88 |
40.8 |
13.6 |
33.6 OK |
(P6)二環 → (P7)四環 |
如圖三，當台電161kV二環路(龍松變電所)停止供電，F12P1/2與F12P6停電，四環路廠區(F12P4/5與F12P7)支援供電，支援電力潮流方向及容量：P4/5(四環) → P1/2(二環)，P4/5變壓器支援容量(即超約容量)需3.7MW。P7(四環) → P6(二環)，P7變壓器支援容量(即超約容量)需19.6MW。
圖三
當台電161kV四環路(龍梅變電所)停止供電，F12P4/5與F12P7 停電，二環路廠區(F12P1/2與F12P6)支援供電，支援電力潮流方向及容量：P1/2(二環) → P4/5(四環)，P1/2變壓器支援容量(即超約容量)需13.7MW。P6(二環) → P7(四環)，P6變壓器支援容量(即超約容量)需33.6MW。
C. 台電全停電：
台灣電力公司供電歷史上最嚴重供電危機，1999年7月29日一座南電北送345kV鐵塔倒塌，造成北部電力不足限電。1999年9月21日台灣中部發生芮氏規模7.3大地震，622座鐵塔倒塌，新竹科學園區全部停電7天，7天後限電僅供電25%，直到一個月後才恢復正常電力。
當台電全停電的狀況再次發生時，大十二廠四個廠區的全部緊急發電機併聯運轉，併聯後最高容量達120MW，形成大十二廠緊急電力電網，緊急電力電網供應三個廠區基本維生系統供電及一個廠區全容量供電。如表五。
FAB12 Family 電力支援評估：台電全停電之急電容量
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FAB |
最終用電容量 |
發電機容量 |
廠內維生用電容量 |
急電可輸出支援容量 |
|---|---|---|---|---|
|
F12P1/2 |
70 |
30.6 |
9.8 |
20.8 |
|
F12P4/5 |
80 |
35.7 |
11.2 |
24.5 |
|
F12P6 |
74 |
13.6 |
10.36 |
3.24 |
|
F12P7 |
88 |
40.8 |
12.32 |
28.48 |
Keep AnyOne Site Normal
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Need to Support FAB |
最終用電容量 |
發電機容量 |
鄰場急電支援容量 |
整體緊急電力 |
|---|---|---|---|---|
|
F12P1/2 |
70 |
30.6 |
56.22 |
124% |
|
F12P4/5 |
80 |
35.7 |
52.52 |
110% |
|
F12P6 |
74 |
13.6 |
73.78 |
118% |
|
F12P7 |
88 |
40.8 |
48.54 |
102% |
建置時程
大十二廠(P1/P2/P4/P5/P6/P7) 22.8KV高壓電力備援系統建置時程，將分三階段完成，
第一階段：F12P4/5與F12P1/2 22.8KV高壓電力備援系統，已於2009年5月F12P4 Project完成。
第二階段：F12P6與F12P4/5 22.8KV高壓電力備援系統，定於2012年5月F12P6 Project完成。
第三階段：F12P7與F12P4/5，F12P7與F12P6 22.8KV高壓電力備援系統，定於F12P7 Project完成。
結論與建議
跨越廠區電力備援的設計概念，於2008年興建F12P4廠房時已經實現F12P1/2與F12P4/5電力備援。緊接著F12P6及F12P7兩座廠房位置的確定，可以讓跨越廠區電力備援方案擴大成為大十二廠四個廠區的電力備援，實現大十二廠緊急電力電網架構，充分有效利用緊急電力資源，以最經濟的建置成本，達到最高容量的緊急電備載能力。
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