摘要
F12P7於2022年1月12日執行全廠小APM；在不影響工廠生產下，執行25%高壓電力設備保養，總計執行1011項電力開關切換步驟，累計出工廠商65人次及竹科廠務電力人員30人次(含ISEP及APM團隊)。本次APM共執行八個工項保養，總計有890個電氣設備保養檢測，及1項CIT改善與1項T/S改善。其中共有5項異常發現，整體保養異常率為7.7%，包括發現主變壓器PD感測器固定帶斷裂、緊急電變壓器支持礙子絕緣異常、CGIS機構內部髒污、模鑄變壓器N項銅排電蝕現象及高風險電盤錫鬚等嚴重或潛在風險；在執行保養改善後，已避免上述電力設備突然發生事故，異常事故的發生將影響廠務系統供應品質(OOS)與供應量嚴重不足，或在設備端，將造成上百台以上機台供電中斷及超過8小時以上的救援復電時間。
歲修當天系統復原發現頻率差大於限制值，無法回併復原。針對電驛顯示不同步(電壓差/相角差/頻率差)問題進行原理探討與分析，並將其成果分享提供台積各廠區進行同步電驛設定調整。
F12P7 implemented the whole plant APM on January 12, 2022. Without affecting the fab production, and with 65 work shifts of vendors and 30 work shifts of H-site members (including ISEP and APM teams), the maintenance of 25% of the high-voltage power equipment and 1011 system switching steps were carried out. This time, the APM has implemented 8 items, 890 electrical equipment maintenance and inspections, 1 CIT improvement, and 1 T/S improvement. The overall maintenance abnormality rate was 7.7%, and the results showed five abnormalities, including the fixing belt breakage of the MTR PD sensor, abnormal Voltage Insulator of emergency transformer, internal dirt of CGIS components, electrolytic corrosion of copper flat bars in N items of XTR, and tin whiskers of high-risk switchgear, etc. After maintenance and improvement, sudden failure of the above-mentioned electrical equipment can be avoided. The abnormality accidents may affect the supply quality (OOS) of the Facility system and cause severe insufficient supply or may cause the power supply interruption on more than hundreds of tools with more than 8 hours of recovery time at the equipment end.
When the system restored on the day of APM, it was found that the frequency difference value was greater than the limit value and could not be recovered and restored. Therefore, this article will discuss and analyze the principles of asynchronous relay display (voltage difference/ phase angle difference/ frequency difference) and share the results to other TSMC fabs for the synchronization of the relay setting.
1.前言
F12P7於2015年成廠迄今約7年，為新竹廠區第一個導入四顆主變壓器的電力架構，在上述期間內進行過4次高壓設備歲修保養。F12P7廠區前身為力晶半導體在竹科園區三五路計畫開發時所承租的廠址，並已完成部分廠房基礎與鋼構工程，後於2013年轉由台積接手拆除上述部分設施，並重新規畫設計成為台積標準設計廠房。
本次由2021/8月開始規劃，歷經五個月，從工項規劃、PRPO開立、人機料法環Review、全廠切換規劃與跑位、支援人力說明會等。本年度執行保養項目包括161kV氣體絕緣開關設備：2bay/7bay(29%)、161kV保護電驛：3顆/12顆(25%)、主變壓器(MTR)：1顆/4顆(25%)、模鑄式變壓器清潔保養：17顆/58顆(29%)、22.8kV設備機構保養31顆/104顆(30%)和保護電驛特性試驗14顆/52顆(25%)等，如圖1所示。
圖1:2022歲修保養設備數量
本次另外執行1項CIT改善：『模鑄變壓器N項銅排電化學腐蝕處理』，本次更換N項銅排共計17台有明顯的電蝕現象，執行改善後可避免變壓器高溫異常，造成工安或消防風險及廠區機台供電中斷；另外本次還有一項T/S改善：『低壓盤的高風險錫鬚清理』，F12P7低壓盤係採用南亞公司定型盤，自從2018年起，竹中南科陸續發生七件電力停電故，造成廠區消防滅火系統動作、人員受傷及100多台機台無預警停電影響，經廠務兩階段目視與內視鏡檢測，共發現7處高風險(相間錫鬚>7mm)及42處中風險的錫鬚(相間錫鬚>5mm)，需協調工廠部分機台或廠務設施停電進行錫鬚清理，確保供電安全與可靠度。
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2.歲修計畫
F12P7 2022年為小APM，依據廠務PM O.I.規定，預計保養項目六工項，約25%高壓電氣設備保養；本次APM規畫時間12小時，切換流程(停電)：07:00-08:30，各工項執行時間：08:30-16:30，切換流程(復電)：16:30-18:00，如圖2所示。
圖2:歲修範圍示意圖
2.1 APM人員組織架構圖
APM組織分成五組，值班組負責SCADA/廣播/戰報，並將現場狀況彙整給電力組長與總指揮，各組長負責掌控負責系統的保養進度與問題回報，如圖3所示，並準備負責各系統人力的聯繫資料，以便掌控整體工程進度。
圖3:歲修組織圖
本次歲修須在不影響工廠生產下，維持變電站單邊迴路供電，故安排人力進行變電站單邊供電操作，電力開關切換迅速是困難的挑戰之處。為了減少人員移動距離，編列四組(一組兩員)進行電力系統操作，第一組負責CUP棟變電站，第二組負責FAB棟南側變電站，第三組負責FAB棟北側變電站，第四組負責HPM棟，並且變電站恢復雙邊供電時，增加一組人員檢查持壓變壓器。經過多次演練，有效地縮短單邊供電切換時間，如表1所示。
| 07:00~08:30 | 組別 | 切換人員 | 161kV | 22.8kV SWGR | 4.16V SWGR | 480V SWGR | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 操作IE投入 & Main切離 | 第一組 |
陳金龍 / 鄒曜陽 / 林祖蔭 7123212 / 7324538 |
GIS | C5N-7M/8M | C2P-01 |
C2P-01 C5N-01 |
||
| 第二組 |
陳裕純 / 曾煥堯 / 許閔喬 73296622 / 7324486 |
H4L-720 |
F4D-01 F4J-01 H4E-01 H4E-02 H4L-02 |
|||||
| 第三組 |
李承穎 / 林航均 / 莊修銘 7327206 / 7328845 |
F1D-710 |
FBB-01 F1B-01 F1B-02 FBD-01 F1D-01 |
|||||
| 第四組 |
曾嘉宏 / 李柏彥 / 賴建良 7035052 / 7035029 |
F1A-01 F1A-02 F1C-01 F1C-02 |
||||||
| 16:30-18:00 | 組別 | 切換人員 | 161kV | 22.8kV SWGR | 4.16V SWGR | 480V SWGR | 復電時下游確認人員 | |
| 復電 | 第一組 |
陳金龍 / 鄒曜陽 7123212 / 7324538 |
GIS | C5N-7M/8M | C2P-01 |
C2P-01 C5N-01 |
C2P-01 C5N-01 |
(袁偉捷/林祖蔭) (陳金龍/鄒曜陽) |
| 第二組 |
陳裕純 / 曾煥堯 73296622 / 7324486 |
H4L-720 |
F4D-01 F4J-01 H4E-01 H4E-02 H4L-02 |
F4D-01 F4J-01 H4E-01 H4E-02 H4L-02 |
(張博竣/許閔喬) (張博竣/許閔喬) (葉念祖/莊修銘) (葉念祖/莊修銘) (陳裕純/曾煥堯) |
|||
| 第三組 |
李承穎 / 林航均 7327206 / 7328845 |
F1D-710 |
FBB-01 F1B-01 F1B-02 FBD-01 F1D-01 |
FBB-01 F1B-01 F1B-02 FBD-01 F1D-01 |
(林詩桓/賴建良) (王士瑋/鍾適臣) (王士瑋/鍾適臣) (林詩桓/賴建良) (李承穎/林航均) |
|||
| 第四組 |
曾嘉宏 / 李柏彥 7035052 / 7035029 |
F1A-01 F1A-02 F1C-01 F1C-02 |
F1A-01 F1A-02 F1C-01 F1C-02 |
(曾嘉宏/李柏彥) (曾嘉宏/李柏彥) (曾嘉宏/李柏彥) (曾嘉宏/李柏彥) |
||||
2.2 APM Utility供應狀態表
全廠小APM執行25%高壓電力設備保養，不影響工廠生產，Utility供應狀態正常。執行系統切還前，將預估負載較重的變電站，進行低壓變電站電容盤投入，避免17套變電站於電力開關切換間產生電壓波動，影響工廠生產，投切變電站電容器管控電壓。
2.3 APM 保養維護工程總表
高壓PM O.I.保養項目共六工項，執行25%高壓電力設備保養，保養設備為161KV GIS、主變壓器、22.8KV CGIS、保護電驛、模鑄式變壓器(含N相銅排接觸片更換)，依據施工前中後檢查SOP執行施工前切換/隔離/PM/施工後交回/系統恢復，如表2所示。另外，亦增加兩項改善案，包括半戶外升壓變壓器支持礙子絕緣異常處理及南亞低壓電盤錫鬚風險改善等。
| ITEM | 項目名 | 類別 | 1/12 | 廠商 | 施工人數 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 161kV GIS年度檢測保養 | 保養 | V | 日立 | 14 |
| 2 | 161kV保護電驛檢測作業 | 保養 | V | 高安 | 3 |
| 3 | MTR主變壓器年度檢測 | 保養 | V | 士林 | 6 |
| 4 | CGIS維護保養 | 保養 | V | 西門子 | 13 |
| 5 | 22.8kv CGIS保護電驛檢測 | 保養 | V | 盛英 | 4 |
| 6 | 模鑄式變壓器年度保養 | 保養 | V | 盛英/高安 | 25 |
2.4 APM人員管控表
APM參加人員共85人(工程師共20人，廠商65人)，07:00~18:00，APM時間11小時，APM人員管控，如表3所示。
| 類別 | 課別 | 項目 | 工作項目 | Sponsor | 施工廠商 | 08:00 | 09:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 08:30 | 09:30 | 10:30 | 11:30 | 12:30 | 13:30 | 14:30 | 15:30 | 16:30 | 17:30 | |||||||||||||||
| PM | IE-3 | 1 | 161kV GIS年度檢測保養 | 陳金龍 | Hitachi | |||||||||||||||||||
| PM | IE-3 | 2 | 161KV Protective Relay檢測作業 | 陳金龍 | 高安 | |||||||||||||||||||
| PM | IE-3 | 3 | MTR變壓器年度檢測保養 | 曾嘉宏 | 士林 | |||||||||||||||||||
| PM | IE-3 | 4 | 西門子CGIS保養工程 | 陳裕純 | 西門子 | |||||||||||||||||||
| PM | IE-3 | 5 | 全廠Protective Relay檢測作業 | 陳裕純 | 高安 | |||||||||||||||||||
| PM | IE-3 | 6 | 模鑄式變壓器年度檢測保養 | 張博竣 | 盛英 | |||||||||||||||||||
3.執行成果
3.1 APM當日工程進度管控表
本次於1/12保養共執行六項PM作業，實際完成時間與預計時程07:00~16:00符合。管控表顯示實際與規畫的時間於初期是超前60分鐘，最後在執行系統復電操作過程，因為高壓兩側主變壓器負載差異過大，造成系統並聯操作延遲將近30分鐘，若調整同步電驛設定條件，整體時程可以提前60~90分鐘，如圖4所示。
圖4：歲修工程進度管控曲線
3.2 APM FAC Utility品質回線大盤表
全廠小APM執行25%高壓電力設備保養，下游設備進行電力轉供操作，並於低壓站執行電容器投入調整電壓，改善電力負載轉移後，致使單邊變壓器負載過重，末端負載電壓過低情況，歲修期間不影響工廠生產，FAC Utility品質正常。
3.3 APM歲修保養項目完成統計表
本次保養共8大工程項目，保養設備總數578項，其共計5項異常發現，包含主變壓器PD感測器固定帶斷裂、急電變壓器支持礙子絕緣異常、CGIS機構內部髒污、模鑄變壓器N項銅排電蝕現象及高風險電盤錫鬚，如表4所示；而主變壓器OLTC因當天環境濕度大於80%，故無執行吊出檢點作業。
| 保養項目 | 總數 | 本次PM數量 | 完成率(%) | 不良率(%) | Finding(件) | PM異常說明 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| GIS | 7 | 2 | 100 | 0 | 0 | NA |
| RCP Relay | 12 | 3 | 100 | 0 | 0 | NA |
| MTR | 4 | 1 | 1 | 100 | 1 |
R.H>80% PD感測器固定帶斷裂 |
| 22.8kV CGIS | 104 | 31 | 100 | 3 | 1 | CGIS機構內部髒污 |
| 22.8kV CGIS Relay | 196 | 62 | 100 | 0 | 0 | NA |
| XTR | 58 | 17 | 100 | 35 | 17 |
N相接地線過熱變色 N相鋁排接觸片電蝕 |
| 急電系統 | 190 | 190 | 100 | 100 | 1 | 絕緣礙子劣化 |
| 低壓電盤 | 584 | 584 | 100 | 8.4 | 49 | 高/中風險 |
3.3.1 MTR PD感測器固定帶斷裂
F12P7於1/12(三) 順利完成MTR年度保養(依PMOI執行25%高壓電力設備保養，不影響工廠生產)，發現兩項異常，包括(1)高壓側電纜PD感測器固定用束線帶斷裂，如圖6所示；若無進行重新定位，將造成雜訊干擾，無法有效預知系統狀態，目前已改善完成。(2)高壓套管及礙子積塵的清潔，如圖5所示。其中士林執行主變壓器高壓電纜清潔，安排保養專家進行現場巡視及檢查，確認電纜頭及環境無異狀並進行紀錄，提升整體工程品質。
圖5:MTR LV套管及礙子清潔
圖6:MTR PD感測器固定帶斷裂
3.3.2 盛英變壓器N相銅排接觸片電蝕問題
F12P7 XTR年度保養進行變壓器二次N相銅片(鋁-銅-鋁)電蝕改善工程，一台變壓器有6片N相接觸片(三相各兩片)，本次更換16台共更換96片接觸片，觀察更換下來的接觸片皆有輕重程度不一的電位差腐蝕現象，如圖7所示。
圖7:盛英模鑄變壓器N相接觸片更換
導致金屬腐蝕的原因主要有三種：化學腐蝕、電化學腐蝕及生物腐蝕。其中又以「電化學腐蝕」最為常見，即我們一般熟知的氧化反應，也就是金屬本身與空氣中的水和氧反應，最後失去電子、留下氧化物的過程。金屬會失去電子主因為「標準還原電位差」低於氧氣，所以電子會被電位高的氧氣搶走，導致結構受到破壞、影響原有特性。而這種因電位差而造成腐蝕的現象，我們就稱之為「電位差腐蝕」，如圖8所示。
圖8:電位差腐蝕現象
電位差腐蝕容易造成帶電體因阻抗變高造成導體溫度變高，如圖9所示。異常高溫會導致變壓器壽命減少，進而影響供電穩定度。本次將變壓器N相板與N相抽頭間所安裝介質阻板移除，已避免不同材料產生電位差腐蝕影響。
圖9:電位差腐蝕現象產生異常高溫
現在我們把鋁和銅放在一起，由於鋁的電極電勢為-1.662V低於銅的電極電勢+0.337V，因此鋁單質會不斷地被氧化腐蝕，而銅則得到還原。而透過本次APM將N相鋁排之銅屬性的接觸片移除，改用導電膏取代，如圖10所示，改善不同材質造成電化學腐蝕的問題，提高系統運轉穩定度。
圖10:電位差腐蝕改善法
3.3.3 CGIS機構內部髒汙
F12P7於1/12順利完成CGIS年度保養(依PMOI執行25%高壓電力設備保養，不影響工廠生產)，發現一項異常：CGIS機構內部髒污，如圖11及圖12所示。CGIS設備內髒污恐造成機構動作不良，影響上下游保護協調，導致當異常事故發生時，無法有效隔離事故區域，擴大事故影響範圍，目前已改善完成。
圖11:CGIS機構保養
圖12:CGIS設備機構髒汙
3.3.4 半戶外升壓變壓器支持礙子絕緣異常
參考其他廠區執行年度歲修時，發現發電機升壓變壓器絕緣礙子劣化，F12B廠區安排廠內停電自檢，依據用電設備檢驗標準檢測，檢測方式為DC耐壓測試對設備加壓10kV持續1分鐘，使用高壓絕緣電阻量測器(Megger)量測礙子的絕緣電阻，支持礙子共計190顆，當發電機無運轉前，環境濕度大於70%，礙子異常率高達100%；當發電機啟動運轉後，環境濕度降低至65%以下，礙子絕緣異常率降低50%(表5)。
| GEN XTR |
高壓側絕緣礙子 ( 單位 G Ω ); 檢測手法 :10KV 直流耐壓檢測 |
劣化數量(<1.0G Ω ) | 異常率 | 備註 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||||
| R | S | T | N | |||||
| Day1 | 未拆線 | 0.7 | 0.4 | 0.08 | 0.02 | 4 | 100.0% | 環境溫度 27 度 ; 濕度 80% |
| Day2 | 未拆線 | 1.0 | 0.3 | 0.18 | 0.04 | 3 | 75% | 環境溫度 29 度 ; 濕度 79% |
| Day3 | 未拆線 | 2.0 | 1.2 | 0.2 | 0.2 | 2 | 50.0% | 環境溫度 45 度 ; 濕度 65% ( 發電機運轉後量測 ) |
| ※檢驗標準 : 新品驗收 >1.2G Ω ; 良好 >1.0G Ω ; 劣化 0.5~1.0G Ω ; 待檢驗 0.5~0.25G Ω ; 不良 <0.25G Ω | ||||||||
文獻中[10]針對複合型礙子進行試驗(RH:85%-95%)，將礙子分成清潔、人工瑕疵A(導電率300uS/cm)、人工瑕疵B(導電率600uS/cm)，發現加壓初期明顯看出無汙染設備與瑕疵A、B的漏電流的差異，然而當時間環境溫度提升後，其礙子沿面會隨著漏電流產生的熱，形成乾燥區間，故使得礙子洩漏電流下降，但受汙染的瑕疵A及瑕疵B其絕緣能力仍低於無汙染的絕緣礙子，此建置之模型與F12P7發電機升壓器量測之數據相似。
絕緣礙子是電力系統重要的組成元件，若絕緣礙子的選擇與裝設不適當，對於系統的安全性與穩定性有很大的影響，目前世界有三種成熟的絕緣礙子技術應用在電力系統中：陶瓷礙子、玻璃礙子以及複合礙子，F12B發電機升壓變壓器使用的支持礙子為ELEC生產之EL-24產品，其材質為BMC/EPOXY電器絕緣材料屬於複合礙子，而避雷器則採用士林製造之氧化鋅避雷器，如圖13所示。
圖13:升壓變壓器內部示意圖
目前以相同之距離量測避雷器沿面的絕緣電阻，標記三處量測點對應BMC環氧樹脂礙子，發現同時於2015年啟用，使用年限相同之設備應用於同樣環境下，氧化鋅避雷器其表面如陶瓷礙子表面，相較BMC環氧樹脂礙子更是用於發電機的戶外環境，目前請廠商準備陶瓷與樹脂礙子，待採購下單後即可安排廠區更換支持礙子，若持續採用原設計礙子，以下有幾點建議，如表6所示。
| 項目 | 建議改善 | 說明 |
|---|---|---|
| 1 | 環境濕度 | 半戶外環境相對溼度達 80% 以上，增設加熱器 |
| 2 | 盤體防塵 | 盤體對外窗口新增防塵護罩， 避免粉塵汙染 |
| 3 | 礙子保養 | 礙子列入年保養項目， 執行清潔及表面絕緣量測 |
3.3.5 南亞低壓電盤錫鬚風險
變電站低壓盤銅排原始設計銅排為裸銅，南亞配電盤廠因為應台灣海島型氣候易生成銅綠等因素，故將銅排鍍錫進行防護，使用一段時間後因材質內應力會生成錫鬚，如圖14所示。
圖14:南亞低壓配電盤錫鬚生成
南亞低壓電盤錫鬚問題，先後造成台積電北中南廠區發生多次電力事故，嚴重影響廠區生產。為改善盤體設計的風險，已導入內視鏡檢查電盤錫鬚鑑別風險，同時與廠區協調停電時間，安排高風險南亞電盤清潔錫鬚，以避免盤內銅排因錫鬚短路，造成開關跳脫使得機台停電；其風險定義依據錫鬚長度進行分類，如表7及圖15所示。
| 南亞電盤風險 | 高(點) | 中(點) | 低(點) | 高(盤) | 中(盤) | 低(盤) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 高風險處理前 | P7 | 7 | 42 | 535 | 6 | 19 | 27 |
| 高風險處理後 | P7 | 0 | 36 | 469 | 0 | 19 | 27 |
|
|||||||
圖15:南亞盤銅排間距示意圖
F12P7經過全面檢查針對高風險電盤改善電盤6盤(7點)，如圖16及表8所示，已於11/1已完成改善，剩餘中低風險電盤預計於Y2023 APM進行改善。
圖16:南亞盤高風險電盤清潔前後對比照
| item | ACB | SWGR | 位置 | 風險 | 狀況 | 錫鬚照片 | IR 照片 | 風險照片 | 日期 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 475 | FBJ-01D-N4-02 | FBJ-01D | 外側 | 中 | 一次側 R 相對地有一根錫鬚約 6mm( 寬邊 ) |  |
 |
 |
5/31 |
| 481 | F1J-01C-N4-03 | F1J-01C | 相間 | 中 | 一次側R 相對S 相有一根錫鬚約 8mm( 窄選) |  |
 |
 |
5/31 |
| 484 | F1J-01C-N4-06 | F1J-01C | 外側 | 中 | 一次側 R 相對地有一根錫鬚約 6mm( 窄邊 ) |  |
 |
 |
5/31 |
| 486 | F1J-01C-N4-08 | F1J-01C | 外側 | 中 | 一次側 R 相對地有一根錫鬚約 6mm( 窄邊 ) |  |
 |
 |
5/31 |
| 491 | F1J-01D-N4-09 | F1J-01D | 相間 | 中 | 一次側R 相對S 相有一根錫鬚約 6mm( 窄邊) |  |
 |
 |
5/31 |
| 492 | F1J-01D-N4-08 | F1J-01D | 外側 | 中 | 一次側 T 相對地有一根錫鬚約 7mm( 窄邊 ) |  |
 |
 |
5/31 |
| 494 | F1J-01D-N4-06 | F1J-01D | 相問 | 中 | 一次側R 相對S 相有一根錫鬚約 6mm( 窄邊) |  |
 |
 |
5/31 |
4.檢討傳承
4.1 主變壓器負載差異造成電壓相角差
F12P7 APM 於歲修工程結束後，進行系統復原操作過程，依據操作程序書執行22.8kV CGIS連絡斷路器投入，將#7主變壓器(MA)及#8主變壓器二次側並聯運轉(MB)，但因連絡斷路器之同步電驛同步失敗，現場人員確認保護電驛顯示之同步參數(電壓差/相角差/頻率差)，發現電壓差及頻率差皆小於限制值，然而相角差為5度達成限制條件，造成斷路器無法投入，如圖17所示。
圖17:系統操作架構圖
分析22.8kV聯絡斷路器兩側負載差異，發現#7主變壓器於復電當下為無負載狀態，#8主變壓器的視在功率(S)為42.7MVA，且功率因素(P.F)為0.99，其中變壓器電路特性含電抗成份，將其電路等效至二次後，如圖18所示，無載時(I=0A)負載端電壓與輸入端電壓相同；重載時則會造成負載端電壓與輸入端電壓產生電壓差與相角差。
圖18:變壓器等效電路
依據原廠提供的變壓器資料與技師事務所提供計算書，使用ASEPN建立電力系統模型，導入本次的負載參數，模擬負載潮流的變化，結果顯示相角差為4.8度，接近保護電驛設定同步條件5度，如圖19所示。(電驛原廠手冊0.5度/Step)
圖19:ASEPN模擬負載潮流
研究相關文獻以及台電專家經驗，同步條件大部分設置於發電廠以及高壓線路保護電驛並聯，且同步設定的無標準規範。F12P7系統架構與台電配電變電所D/S架構相同，而台電系統於連絡斷路器無設置同步電驛，兩側系統差異在於台積電系統有設置緊急發電機系統，原設計在發電機CGIS已經有連絡斷路器設置，因此不會透過#7主變壓器與#8主變壓器二次側執行兩側發電機的並聯，故連絡斷路器設置同步電驛設定可進行調整。
依據建立變壓器數學模型，進行變壓器高低壓側電壓角度差異計算，結果當變壓器於滿載狀況下90MVA(PF=0.98)，得到其無載與滿載相角差最大為9.4度，如表10所示，故將原設定5度調整至10度，避免同步電驛造成操作失敗，縮短整體復電時程。
| 設備 | 變壓器廠牌 | 電壓等級 | 負載容量 (MVA) | Δδ () |
|---|---|---|---|---|
| MRT | 士林 | 161kV/22.8kV | 15 | 1.54 |
| 30 | 3.09 | |||
| 45 | 4.66 | |||
| 60 | 6.25 | |||
| 75 | 7.84 | |||
| 90 | 9.44 |
4.2低壓變電站電壓改善
執行電力切換過程，規劃將負載轉移給備援端，分析原因為單邊承載後，負載電流上升，當負載電流經主變壓器、線路電纜及模鑄式變壓器的壓降會提升，為避免變電站電壓過低影響機台，改善策略如表 11表所示，當日變電站電壓變化，如圖20所示。共23套低壓列盤投入進行電壓調整，共計投入55段電容進行電壓改善，變電站當日電壓維持常態運轉電壓483V，避免因電壓不足造成下游機台FDC Alarm。
| 步驟 | 方法 | 說明 |
|---|---|---|
| 1 | 低電壓警報設置 | 分析三月各變電站電壓分布， 常態運轉電壓為 483V |
| 2 | 電力系統切換前 | 依據變電站電壓投入電容器調整電壓 |
| 3 | 電力系統切換後 | 觀察系統電壓，調整電容器投入段數 |
| 4 | SCADA 污班人員 | 注意系統警報，觸發低電壓後請負責人員調整段數 |
圖20:電壓分布Box Chart
4.3 APM創新手法--TEAMS會議電話方式
F12P7APM切換全程採用TEAMS會議電話方式聯絡，如圖21所示，中控室SCADA人員指揮統一現場切換人員，確保每個執行動作正確，上下游人員都能及時掌握現場狀態，避免誤操作風險。
圖21:TEAMS會議電話
5.結論
依據FAC Power APM Ground Rule，F12P7首次執行三年一輪歲修模式，預計12小時，如果不考慮高壓兩側主變壓器負載差異過大，造成系統並聯操作延遲將近30分鐘，本次APM可提前1小時結束，總共花費時間11小時，順利完成停電保養作業；本次分為八大項保養項目，共計890項電氣設備，異常件數69項，其中以低壓盤高中風險錫鬚及模鑄式變壓器N相銅排電化學腐蝕現象最為嚴重，改善後可避免電力事故，造成機台設備電力中斷，提升系統運轉可靠度。
本次APM由2021/8月開始規劃，歷經五個月，從工項規劃、PRPO開立、人機料法環Review、全廠切換規劃與跑位、支援人力說明會等，一切都要感謝同仁的團隊分工與長官們的經驗傳承與技術指導，一步步照著規畫，按部就班順利執行。此外，感謝 F12B 同仁在切換與保養工項上強力支援，讓此次APM順利完成，畫下完美的句點。
參考文獻
- F-GEC-99-03-010, TSMC FAC POWER APM GROUND RULE O.I., 2022
- 用戶用電設備檢驗辦法(台灣電業法第32條第5項)電力設備和系統驗收測試規範標準(美國國家標準學會-ANSI/NETA MTS-2019)
- 電力設備預防性試驗規程(中國電力行業標準DL/T596-2021)
- ABB GIS原廠設備保養手冊
- 西門子CGIS原廠設備保養手冊
- 士林MTR原廠設備保養手冊
- F12P7竣工資料，2015
- Study on Equivalent Circuit of Epoxy Resin Insulators based on Leakage Current Waveforms Under Clean Fog Conditions
- Leakage Current on Porcelain and Silicone Insulators Under Sea or Light Industrial Pollution
- Performance of 20 kV Epoxy Resin Outdoor Insulator Under Various Environment Conditions
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