2022 年台積公司年度維修成果觀察與建議

1.前言

有關本年度台積電公司之電力設備APM作業範圍，涵蓋161 kV、69 kV、22.8 kV、11.4 kV、4.16 kV 以及480 V/208 V 等高低壓工業配電系統；電力設備包含油浸式、模鑄式電力變壓器、GIS、VCB、ACB 開關設備、配電盤與保護電驛等；專家團隊受邀擬以同儕評估 (peer review) 的方法，針對本年度APM 執行成效提出檢討與報告事項；有關評估APM 年度檢測維護報告書，係以IEEE Std. 62-1995、ANSI/NETA 等標準為圭臬；而本份IEEE 標準，係電力變壓器現場診斷測試技術指 導書，可以交直流絕緣檢測技術以及量測診斷圖表，呈 現電力變壓器之電磁感應系統，以及絕緣系統性能降低 的現況與趨勢，並據以提出必要的驗證與改善對策。

台積電公司各廠務依據2022 年新版電力系統歲修規範，以統合歲修執行工項、範疇、執行時間、共享歲修資源， 並達成對廠區生產影響降至最低的目標等方案，訂定歲 修計畫；初步估計參加年度歲修的總人力可達2,000 人 / 次，而各廠之廠務工程師APM 作業前，均落實執行工具箱會議(Toolbox Meeting)，為即將進入現場的維護 點檢工作人員進行勤前教育，簡要說明作業範圍、設備 的安全操作步驟、新的工作程序、橫向協同作業介面間 的協調事項、作業安全危害告知等，並清點個人工安治 具以及提醒工安事件發生後的緊急處理方法等:本年度各廠區APM 零事故，係各廠務部門以風險管理為基礎之優異成果，此項工安績效值得推廣與傳承。

本年度台積公司20 個廠區之廠務部門，依據APM 預定進度表，順利完成維護點檢8,341 工項，其中電力設備之嚴重風險有88 項，以及潛在風險有589 項；嚴 重風險包含低壓盤之“錫鬚”、ACB 接點氧化現象、 GCB 或VCB 操作機構潤滑不良等，均已於APM 作業期間完成改善；另APM 當日，因大氣濕度>80%，部分主變壓器之有載分接頭切換器(OLTC) 未施作APM 點檢作業，已標註擇期再作APM；綜合評論本年度各 廠區高低壓配電系統均已於“工安零事故”，達成“年 度預防性保養目標”。

2. APM 效益綜整

2.1 APM、浴盆理論

20 世紀60 年代到70 年代電氣工程界提出預防性維護技術(Preventive maintenance; PM)，預防性維護是以提高電力設備可靠度，預防電力設備發生故障為目的；藉由電力設備之目視點檢、特性檢測之程序，發現潛在的故障徵兆或是不良現象，輔以必要的改善措施，使其恢復正常運轉功能之一種維護活動。預防性維護是 防止設備故障發生的有效手段，其已成為現代製造企業所普遍採用的一種維護方式。

年度預防性維護(Annual Preventive Maintenance; APM) 之核心理念，是以設備可靠度、連續運轉強健度，制定週期性、預防性知設備維護點檢計畫，藉以達到預防事故發生的目的。APM 週期性現場維護作業範圍，包含電力設備之清潔除汙、目視檢查、絕緣特性測試等保養項目；期許日後藉歷次APM 或是同類型電力設備測試報告關鍵性參數之彙整，建立電力設備絕緣系統、電氣電磁系統之老化趨勢分析技術，進階跨入狀態基準維護(Condition-Based Maintenance; CBM) 技術領域中。

預防性維護計畫係依據ANSI / IEEE / IEC 等標準、廠家說明書與高壓工程維護慣例，並參考系統或某特定零組件的平均使用壽命，以及環境中不利維持絕緣性能的濕氣、灰塵、汙染顆粒之汙染情況，以及極化與聚集現象等因素制定；APM 以停電工作為主，故可針對電力設備絕緣物進行表面清潔，以去除環境濕氣可聚集灰塵等 表面汙染物，以及令金屬表面氧化等不利因子，藉以恢 復電力設備既有之絕緣性能，係APM 預防性維護之成效與目標。

有關台積公司訂定APM 執行頻率的考慮因素如下：

(1)依據電業法訂定3 年之維護週期；(2) 參考設備製造廠 說明書；(3) APM 之執行週期，取決於法規、標準、環境條件、設備運轉狀態等；(4) 標示需要更密集執行 APM 的電力設備，例如關鍵性之480 VAC 低壓配電盤， 在錫鬚、濕氣或及灰塵的環境下，可考慮縮短APM 週 期；建議PM週期可以滾動方式，檢討2 ~ 3 次APM 維護計畫執行成效，再研議執行依法規執行APM 的適當週期，並依據設備可靠性，應用合理的工程經驗，研議更適用、最佳化的APM 維護週期。

典型的預防性維護策略，係以設備可靠性為中心的計畫性維護為主；有關電力設備的故障率，可以浴盆曲線之早期故障、偶發性故障以及老化故障等三時期，表示電力設備之壽命周期；圖1顯示電力設備之浴盆曲線，電力設備各階段之故障機率說明如下：

圖1：電力設備之浴盆曲線

1. 電力設備隨加入系統時間而遞減的故障率，稱為早期故障期(Early failure period) 或稱嬰兒期(Infantmortality)；失效主要來自先天缺陷，可能原因臚列如下：
   • a. 設計上的失誤；
   • b. 製程中的失誤；
   • c. 其他如儲存、運輸、包裝上的失誤；
   • d. 出廠檢驗時的失誤；
   • e. 運轉時的失誤；
   • f. 主要可藉竣工試驗來剔除品質不良之設備；
2. 電力設備於有效壽命時期，係以固定的比率呈現故障率，稱為隨機或偶發性故障期。失效主來自意外事件，可能原因如下：
   • a. 安全係數不足；
   • b. 人為疏失，不當的外部操作因素；
   • c. 天然災害或環境汙染；
   • d. 其他；
     電力設備在此時期，主要藉電力設備製造廠以充分的設計考慮因素、安全裕度(Safety margin) 以及用戶端之定期維護措施，降低事故發生的可能性。
3. 當電力設備運轉年限超過其設計壽命後，故障率在無預警且隨時間遞增的情況下發生故障，此一時期稱為“磨耗期(Wear-out period)”或“老化期(Aging period)”；故障肇因主要來自長期累積的老化因素如下：
   • a. 磨耗；
   • b. 疲乏；
   • c. 腐蝕；
   • d. 脆裂；
   • e. 其他等；

電力設備可以開發階段(development phase)、產品化階段(implementation phase) 以及商品化(commercial phase) 等三階段，描繪其完整的產品壽命週期；開發階段包含技術評估、可行性研究等，如可靠性、損失、可用性等，約需3 年的作業時間；產品化階段含有工程設計、採購與設備生產等要項，亦需3年的開發時程；商品化階段，主要在於電力設備加入系統運轉後，預期具有連續運轉25 年的需求；而設備的運轉壽命，有賴定期維護保養維繫，因此評估電力設備3 年一次的維護週期，可滿足設備預防性維護與可靠性的需求；另在電力設備趨近25 年服役年限前，可視主要零組件取得的程度，規劃延壽計畫，賡續電力設備的穩定性與可靠性；若電力設備原製造廠之主要零組件已停產，則需以設備更新計畫替代。

2.2 已知風險排除：錫鬚

有關2022 年度APM 各廠均特別加強南亞480 VAC 低 壓配電盤，清理其匯流排表面錫鬚(Tin Whisker) 之現象；並針對設備「盲點或死角 / 工具品質 / 人員及線路防護」三關鍵議題，精進錫鬚清除作業之方法；

1. 掌握供電中，檢查工具的盲點或死角，並特別加強死角處的清潔；
2. 要求協力廠商使用高品質清潔毛刷，同時需避免刷毛掉落於盤內；
3. 製作移動式2cm 厚壓克力防護蓋之保安措施，避免 人員進入清潔時，接觸銅排或損及CT 之控制線路；

錫鬚係銅排鍍錫之銅錫介面處，產生介金屬化合物 (Cu6Sn5)，此化合物最後在銅排表面無氧化錫的表面 擠出錫鬚；其關鍵性生成條件與危害，分屬本質因素與環境因素：

1. 本質因素：鍍錫層厚度較薄者，錫鬚易生成並造成危害；
2. 環境因素：相對溼度高者，如環境濕度在37.5 % ~ 50 % 之間者，錫鬚易生成並造成危害；

有關各廠廠務已有共識，將南亞製低壓盤匯流排鍍錫介面之內部錫鬚長度大於7mm 者，定義為“高風險”；低壓盤內部錫鬚長度大於5mm 者為“中風險”；以 F15A 之APM 作業為例，維護前低壓配電盤已列管12 處錫鬚待改善清理，而本次維護共發現盤中50 處錫鬚弱點，其中最長的相間錫鬚已達19 mm；錫鬚清理後，已初步降低或排除潛在的短路事件風險，充分達成 APM 預防性維護之目的。

2.3 可疑風險確認：急電系統之模鑄式變壓器、支持礙子

有關急電系統之模鑄式升壓變壓器之高壓側絕緣礙子， 係為電木材質，易吸濕，且變壓器放置空間為半戶外 式、粉塵汙染物、大氣環境濕度影響程度相對較高以及加入系統運轉約12 年等因素合成作用下，導致模鑄式變壓器本體、絕緣礙子絕緣劣化；基於APM 之檢測絕 緣礙子絕緣電阻值，不足1000 M Ω者，即利用本次維 護作業時機立即更新，可維持廠區緊急供電系統的可用 性，避免廠區緊急供電系統因異常不可用的風險。建議 電木材質的支持礙子，可考慮採用陶瓷礙子改善吸濕與絕緣降低的問題。

有關模鑄式變壓器PM 之絕緣測試項目，包含介質電力因數試驗(AC PF Test)、直流絕緣電阻測試(DC Insulation Resistance; IR) 絕緣電阻測試、吸收比 (Absorption Ratio; AR)、極化指數(Polarization Index; PI) 測試等；變壓器電磁感應特性試驗包含匝比、 線圈電阻、激磁電流等測試項目。上述模鑄式變壓器之介質功率因數(%PF) 檢測數據不良，需藉預防性維護 (PM) 之AC/DC 絕緣測試數值、激磁電流、匝比、線圈電阻等測試結果，並與歷史測試數據比較趨勢後，綜合 評估模鑄式變壓器的可用性與必要的維護措施。

2.4 Relay 測試檢出未知風險

有關數字型保護電驛內部故障的類型與範圍，涵蓋硬體、韌體與軟體，雖然數字型保護電驛具有自我故障檢測(self checking) 功能，但是不足以周延涵蓋各式故障類型；故需藉由現場測試程序，確認數字型保護電驛的功能性。

有關編寫保護電驛測試程序書，以及應用保護電驛測試儀器之前，測試工程師應先預期電驛特性測試結果與目標；針對特定的保護電驛應用目的，可藉由編寫數位化模擬故障檢測邏輯及程式，進行綜合測試，驗證保護特性與功能；有關保護電驛試驗類型臚列如下：

1. 型式試驗
   型式試驗(Type Testing)主要由製造商執行，除了測試基本的保護特性之外，數字型電驛的電磁相容性亦屬重要的測試項目；製造商藉由通過型式試驗證明保護電驛 軟韌體之規格與品質。型式試驗執行過程有其複雜性， 可用測試模型與檢測結果，評估其在各種運轉與環境條件下，保護電驛具備正確的響應性。
2. 驗收試驗
   保護電驛之驗收試驗(Acceptance Testing)，應針對基本的輸入、輸出、計量、通信、顯示等功能測試外，亦需包含故障偵測所需的阻抗、相位角度、始動、瞬時、 延時動作特性試驗；驗收測試程序書通常可委由製造商提供。執行驗收試驗可確保下列因素：
   • a. 保護電驛具有正確型號與功能；
   • b. 保護電驛性能正常；
   • c. 在運輸過程中，未遭受任何型式的碰撞與損壞；
3. 加入系統試驗
   保護電驛加入系統測試(commissioning testing) 是針對保護電驛標置、單體特性、保護系統組成之比流器、 比壓器二次電路、斷路器跳脫迴路進行必要的特性測試與功能驗證，藉以確認保護系統設計、標置、安裝符合規範^[1]。
   
   保護電驛應根據加入系統測試程序書執行測試，測試程序書可由系統運轉工程師或是設備設計、製造商編寫， 並請系統相關區域調度中心核備；測試項目應包括目視檢查、系統標置、隔離裝置之可操作性與基本功能測試等；並可藉由測試結果驗證保護系統之整合性能。
   
   保護電驛加入系統試驗(Commissioning testing) 經常與驗收試驗(acceptance testing) 混淆，但這兩種試驗可以合併為一個測試程序。驗收試驗係為確認電驛未損壞，並保障電驛功能正常；加入系統前測試係為確認保護電驛的保護元件與邏輯標置的正確性與適用性，因此驗收試驗較為通用；而針對特定的保護系統是加入系統前測試的主要標的，在規劃上具有特定性，同時亦屬數 字型保護電驛使用壽命中最重要的測試項目。
4. 維護測試
   維護測試(Maintenance Testing) 於保護電驛加入系統後，以指定的週期、離線方式執行特性試驗，目的在於確認保護電驛加入系統後，可持續維持系統正常之監控狀態與保護功能。
5. 自我故障偵測
   在保護電驛內部設計自我故障偵測(self-checking) 電路，是屬提高電驛可靠性的方法之一，自我偵測元件旨在偵測保護電驛內部電路或元件的故障狀態，並可以警報信號通知運轉人員。
   
   數字型保護電驛之自我故障偵測系統，僅需要短暫地、 周期性運轉運；而其保護系統需要連續運轉與監控系統狀態，係兩者設計邏輯與考慮因素不同之處；自我故障偵測系統可監控關鍵組件，並將偵測狀態顯示於操作螢幕或 LED 燈號上，同時亦可藉輸出接點狀態改變的邏輯，呈現電驛內部故障的情況；保護電驛自我監測功能說明如下：
   • a. 檢測保護模塊的不可用性，如CPU、ROM、RAM、 Modbus 通信異常、PT、CT 信號三相不平衡( 二 次斷線)、Trip Coil 斷線等；
   • b. 減少並防止誤跳脫斷路器的可能性；
   • c. 監控應具有恆定輸出的電路，例如電源，無論保護電驛的輸入條件如何；
   • d. 檢測模塊之間，不合邏輯的動作情況；例如在測距保護中，區域 1 啟動而區域 2 沒有啟動。
6. 故障排除
   通常在保護電驛未正常發出跳脫動作，或是電驛內部電路元件發生故障後，即將執行故障排除 (troubleshooting) 調查作業，以查明保護電驛未按系統預期故障狀態動作的原因。故障排除的第一步是查看事件記錄日誌，應用COMTRADE format 重現事故波形，找出電驛在故障期間的響應情況；後續調查步驟如下述：
   • a. 相對應地修改電驛標置；
   • b. 修訂事件記錄或示波器啟動執行命令；
   • c. 重新測試保護電驛動作特性；
   • d. 測試保護電驛的相關控制邏輯。
   • e. 事件記錄應用電腦輔助測試程式(electronics, computer-assisted testing) 以及COMTRADE format 重現系統故障狀態；

3. 值得推廣的APM 經驗

3.1 模鑄式變壓器介質電力因數負值(PF%) 之檢測經驗

龍潭廠模鑄式變壓器檢測出現“負值”介質電力因數 (%PF)，雖負介質電力因數不合理，但與組合絕緣結 構，如高壓線圈絕緣筒、支持物吸濕或表面汙染之異常 現象有關；開變壓器經重新清潔除汙整備後，%PF檢 測參數恢復“正值”外，其介質電力因數亦恢復正常檢測數值。

有關介質電力因數試驗紀錄，提供有關變壓器與電抗器 組合絕緣的狀態，亦同時指出繞組間與參考接地點間的 絕緣狀態；一般而言，新設油浸式電力變壓器之介質電力因數值，應小於0.5% (20° C)；既設變壓器的介質電力因數，應在0.5% 至1.0% (20° C) 之間；若新設油浸 式電力變壓器之介質電力因數大於1.0% (20° C)，應執行調 查分析其吸濕、絕緣碳化、導電性汙染、接地不良等可能要因，並研提預防矯正措施。

3.2 保護電驛特殊形式之故障類型確認

有關數字型保護電驛可藉自我診斷功能以及定期預防性維護測試，發現其功能異常或是故障之元件，以便採取對應之矯正措施。保護電驛係屬沉默的哨兵，僅在系統故障情況下工作；故於被保護設備故障發生之前，數字型保護電驛需藉由自我故障檢測功能以及定期測試時機，即時發現保護電驛內部異常或是電驛本體之故障情況。

台積電 F15 P12 廠之P2-F16-NH-314 於本年度 APM 測試時間-過電流電驛時，該具時間 - 過電流保護電驛“自我偵測(relay self test)”功能未顯示異常訊號，但是在時間-過電流故障模擬測試中，發現N 相過電流保護單元保護電驛亦未發出跳脫信號外，銀幕亦未顯示 N 相模擬故障測試電流值，檢測結果判定本保護電驛內部故障；而此一異常現象，係保護電驛本體或是輸入/ 輸出電路出現問題的徵兆，亦屬數字型保護電驛執行年度檢測必要性的重要成果，保護電驛I/O 故障之測試經驗值得推廣與傳承^[2]。

4. APM 結果分析建議事項

4.1 油浸式電力變壓器OLTC 維護建議事項

油浸式變壓器有載分接頭切換器(OLTC) 故障率，約佔變壓器內部事故34%，因此APM 有關OLTC 元件的維護品質與可靠性至關重要；在變壓器維護預算中， OLTC 佔比相對高於其他元件。

OLTC 的維護議題涵蓋包含機械性與電氣性兩者；機械性質如驅動機構、軸、彈簧等重要組件的故障； 電氣性質則以選擇開關接觸子磨耗(selector switch contacts)、轉換開關接觸子磨耗(Diverter switch contacts)、過渡電阻器燒毀(transition resistors)、絕緣降低等異常現象。

有關接觸子磨耗包含電弧電蝕、表面氧化、有機聚合物的形成、摩擦等現象，因而汙染物質、小金屬顆粒、碳化物質等，可能因介質極化作用，而在絕緣油中形成鏈 狀導電路徑，導致接觸子、分接頭之絕緣間短路；此外， 導電性顆粒、接觸子表面磨耗，可能是局部放電的成因；同時OLTC 於開關操作期間，電弧溫度可導致絕緣油劣化，加速下降其絕緣性能^[3]。

圖2：油浸式變壓器故障分布圖^[3]

圖3：OLTC 之轉換開關、選擇開關、電氣圖^[4]

4.2 模鑄式變壓器之APM 改善建議事項

有關模鑄式變壓器PM 之絕緣測試項目，包含介質電力因數試驗(AC PF Test)、直流絕緣電阻測試(DC Insulation Resistance; IR) 絕緣電阻測試、吸收比 (Absorption Ratio; AR)、極化指數(Polarization Index; PI) 測試等；變壓器電磁感應特性試驗包含匝比、 線圈電阻、激磁電流等測試項目；檢討上述絕緣檢測技術係參考IEEE Std。 43-2000、IEEE Std 62 ™ -1995、 IEEE Std C57.93-2007、ANSI/NETA ATS-2009、 “Doble Testing Basic Theory-Doble-”、“Overview of Testing Methods Required to Maintain Electrical Power Equipment-Megger-” 等標準與技術文獻 ^{[5][6][7][8][9][10]}，相關內容整理說明如下：

1. 絕緣電阻(Insulation Resistance; IR)、吸收比 (Absorption Ratio; AR)、極化指數(Polarization Index; PI) 等絕緣性質定義如下：絕緣電阻是在特 定時間內，對絕緣物施加的直流電壓除以總合成電流(IT) 的商；總合成電流是表面洩漏(surface leakage; IL),、幾何電容(geometric capacitance; IC)、電導(conductance; IG) 與吸收(absorption; IA) 等四種不同性質電流的總和，說明如下：
   • a. 幾何電容電流(IC) 通常不會影響測量結果，因為現代之絕緣材料可於加壓1 分鐘後，所讀取的第一個讀數將消失。
   • b. 吸收電流(IA) 或極化電流以遞減的速率衰減，同時電流與時間是冪函數的關係。
   • c. 表面漏電流 (IL) 隨時間恆定；高表面漏電流，即 低絕緣電阻，通常是由電力設備中存在的濕氣或部分導電污染物引起的。
   • d. 在膠合良好的聚酯纖維與環氧樹酯-雲母絕緣系統中，電導電流(IG) 基本上為零，若其絕緣層在吸濕飽和的影響下，其電導電流(IG) 不為零。
   • e. 吸收比：採用1 分鐘與30 秒( 或15 秒) 時之絕 緣電阻讀數的比值，較僅採用1 分鐘之絕緣電阻值，更易於判斷絕緣是否受潮與污染；一般 AR 值若大於1.25 可被認為乾燥絕緣：當絕緣受潮或污染時，AR值將接近於1。
   • f. 極化指數：旋轉電機之定子線圈適用10 分鐘與 1 分鐘之絕緣電阻讀數的比值，當絕緣受潮或污染時，PI 值將接近於1，乾燥時 PI 大於1.
   • g. 模鑄式變壓器採用樹酯高分子絕緣材料，有關極化指數(PI) 的時間常數，不同於早期使用瀝青、雲母等絕緣材料等旋轉電機；故10分鐘與1分鐘之 絕緣電阻比例值，可修正為60 秒與30 秒 之吸收比表示絕緣吸濕與汙染情況。
2. 建議APM 執行模鑄式變壓器直流電壓之絕緣試驗， 可將60 秒與30 秒之吸收比(Absorption Ratio; AR) 列為允收準則，便於評估絕緣吸濕、表面汙染及其必要清潔與乾燥之矯正措施，恢復絕緣電阻的允收值，如表1 所示；
   表1：吸收比、極化指數允收狀態表

   
3. 檢討高安、勇帥以及恒陽等機電顧問公司之APM 模鑄式電力變壓器試驗報告內容，建議以標準化( 一 致性) 之直流、交流介質特性試驗報告格式，呈現電力變壓器預防性維護保養成效；如表面汙染、吸 濕、老化、鐵心多重接地、鐵心柱或上下軛鐵(yoke) 位移以及匝間短路等異常現象；修訂事項說明如下：
   • a. 建議試驗報告可於備註欄，增列有關PF Test 計 算參數以及公式；例如介質電力因數以及介質等效電容計算公式臚列如下：
     % Power Factor = (Watts * 10) / Current (mA) Capacitance (pF) = Current (mA) * 265 C_HL= C_H+ C_L
     故試驗報告宜統一格式，方便查核mA、mW、 pF、%PF 等量測值與計算值的正確性，以及評估其絕緣劣化潛在弱點之改善方案。
   • b. 高低壓線圈間介質電容之計算：步驟1 量測 CH+CHL、步驟2 量測CH、步驟3 量測CHL、 步驟4 計算步驟1- 步驟2 之電容值，並與#3 量 測結果評估量測方法與介質電容數值的正確性。
   • c. 建議將激磁電流試驗之激磁電流mA、介電損失 mW、介質電容等量測參數，列入紀錄表格；若激磁電流、介電損失或是介質電容異常時，可藉以評估線圈匝間短路或是鐵心異常之嚴重程度。
   • d. 關於新設電力變壓器，若介質電力因數測試值大於0.5%，需進行完整的綜合絕緣測試以及趨勢分析、內部檢查、乾燥、與製造商協商、其他矯正措施。
   • e. 既設電力設備之定期介質電力因數維護測試記 錄值，除了提供有關變壓器與電抗器之對地、 相間絕緣老化趨勢外，亦包含乾燥指數；其%PF多小於0.5% (20° C)，%PF 在0.5% 與1.0% (20° C) 之間是可被接受的；%PF >1.0% (20° C) 者， 須進一步調查。
   • f. 電力因數試驗報告之MVA、MW、KV、Ydn1，請修正為mVA、mW、kV、Ynd1；並增訂交直流絕緣試驗器廠型與效正日期。

4.3 模鑄式變壓器點檢項目之建議事項

參考ANSI/NETA ATS-2009 測試標準之允收準則，大型、風冷之模鑄式變壓器，所使用的絕緣支持物與導體連接形式，與油浸式變壓器不同；因而兩者之高低壓線圈對地之CH、CL 以及CHL 介質電力因數(cos θ ) 或消散因數(tan δ ) 允收值亦不相同；因高低線圈間的介質等效電容CHL 係由CH、CL 合成，故模鑄式變壓器之CHL 介質電力因數允收值，以及匝比、激磁電流、 繞組電阻、鐵心對絕緣電阻值，應符合以下要求：

1. 模鑄式電力變壓器：%PF 小於2.0%；
2. 模鑄式配電變壓器：%PF 小於5.0%；
3. 由變壓器製造商或測試設備製造商提供的允收值；
4. Tip-up 測試，%PF >1.0% 者，應進行調查；
5. 匝數比測試結果與出廠測試值( 名牌值) 之偏差值應<1.0%；
6. 三隻腳鐵心柱變壓器的典型激磁電流測試數據，是兩個相似的電流讀數與一個較低的電流讀數組成之；
7. 繞組電阻測試值與先前測試結果比較，R ( Ω ) 變動值應小於1.0%；
8. 在高阻計500 VDC 測試電壓下，鐵心對地絕緣電阻值不得小於1 M Ω；

4.4 GIS、CGIS 維護保養之建議事項

1. SF₆ 含水量迅速升高：有關69 kV GIS SF₆ 含水量年度內迅速升高之GIS 氣室，建議可與原廠共同檢討氣體回收車與SF₆ 水分之關聯性，及其維護保養紀錄，釐清SF₆ 含水量遞增之可能因素與肇因排除。
2. 監視斷路器接觸子磨耗狀態：建議開啟IED 保護電驛之I2t 斷路器起斷能量統計副程式，藉以評估斷路器接觸子、消弧室磨耗因子。
3. 斷路器同步性操作之維護基準：建議增設斷路器三 相投入、啟斷操作同步性之評估項目，如投入時間差需小於<1/4 周波(4.167 ms)，啟斷時間差需小於<1/6 周波2.778 ms)；依上述原則，可令斷路器啟閉之極間暫態電壓、暫態恢復電壓特性維持在2.5 p.u. 範圍內；降低斷路器啟閉之戰太過電壓與發生重燃弧及再襲之可能性 ^[11]。
4. 建議通盤檢討11.4 kV VCB 加入系統運轉已逾25 年之久，已有機構性能降低趨勢，建議後續依VCB 零組件取得的難易程度，評估本項VCB 執行延壽計畫或是設備更新為CGIS 的汰換計畫。

4.5 SF₆ 絕緣氣體檢測項目

建議台積電公司161/69 kV 各級變電所GIS、CGIS 之 SF₆ 絕緣氣體之含水量、純度與SO₂ 氣體之檢測允收 值、檢測週期，可參考台電公司SF₆ 絕緣氣體維護準 則訂定允收值；台電公司SF₆ 絕緣氣體維護準則，如 表2 所示；建議台積電公司各級變電所GIS、CGIS 新 建工程以及定期維護項目與週期，如表3 所示；定義 161/69 kV 之GIS、11.4/22.8 kV CGIS 之開關設備，斷路器(CB)、隔離開關(DS)、接地開關(ES) 等氣室，歸類為CB 區間；另將EBG電纜接續匣、避雷器、比壓器、 比流器、計費電表盤(MOF)、匯流排等元件分類為其他 類氣室，藉以管理其竣工試驗、定期維護有關SF₆ 絕 緣氣體之品質；有關SO₂ 氣體在CB 區間檢出值以< 5.0 ppmv 為限，其他區間以< 1.0 ppmv 為限；建議每5 年訂定其檢測週期，其中新設備加入系統後，第3、6、 12 個月執行SF₆ 含水量、純度、SO₂ 等檢測作業。

表2：台電公司GIS、CGIS 之SF₆ 檢測週期與準則表

5. APM 規劃建議事項

5.1 可靠度導向規劃

因不同設備之故障型態、老化特性及風險程度皆不相 同，對所有設備採固定檢測維護周期及內容之APM， 會有過度維護、維護不足及可靠度不足的問題，而以增加可靠度作為APM 規劃的準則即是為解決前述問題。所謂可靠度導向規劃，主要是根據設備故障影響 程度及設備故障風險進行維護週期及內容之調整。因 此對於故障影響重大之設備應進行更詳細之維護檢測； 對於設備檢測數值紀錄不佳、有較高故障機率紀錄及使用時間較久之設備，應進行更密集之維護檢測。圖4 為建議之可靠度導向APM 規劃及執行流程圖，其中於 「設備風險分析」時應同時考慮設備故障風險機率及故障影響程度，而執行「APM 分年規畫調整」時則依據風險分析結果調整設備之檢測項目及檢測週期。

圖4：可靠度導向APM 規劃及執行流程圖

5.2 數位化規劃與執行

本次為第一次執行大規模APM，各廠依據自身熟悉或 參考其他廠區之作業模式，各自實施APM所需之各面向規劃、執行及分析，也皆能順利及有效地完成APM 作業，但也耗費相當多的時間及人力。雖然各個廠區系統特性及設備會有所差異，但就 APM 之規劃模式、規劃進程、模擬計算分析、執行準備、作業管控、及數值紀錄分析等面向仍然相似。因此就後續整體 APM 之執 行，如能以系統性數位化方式進行 APM 各面向之規劃、 作業及分析，因有利於規劃模式廠際共用及整體資料共用分析，對於增加各廠區 APM 之規劃執行效率及數值分析效益，會有相當大的助益。圖5 為建議之 APM 數位化規劃架構圖。如 圖26 所示，OLTC 油品檢驗報告報告，如圖27 所示，當日完成 MTR 復歸。經檢討， 原測試方式僅含就地投切測試，應增加遠方模式投切測試，保障無此類事件再發可能。

圖5：APM 數位化規劃架構圖

6. APM 結果分析建議事項

6.1 檢測數值分析

1. 散佈分析：
   同樣的設備因製造品質差異及使用環境之不同，其特性及故障風險亦會有所不同，又進行 APM 時可能會對同一設備進行一至數項檢測，加上廠務電力系統中同一設備通常數量眾多，同一款設備檢測數值之比較對於判定設備故障風險有甚大的助益。在檢測數值比較方面，利用散佈圖顯示數值分佈情況最為直接清楚， 圖6 為一維及二維散佈分析示意圖，一維散佈分析可以清楚顯示是否有設備之參數離群，或與標準值間之差異；而二維散佈分析因同時顯示兩種檢測數值，可以更清楚地分類出設備特性差異，甚至檢討檢測數據之參考效益。此次 APM 已有數個廠區採用一維散佈分析，建議未來可依據設備評估需求，擴展至二維散佈分析。

   圖6：一維及二維散佈分析示意圖

   
2. 趨勢分析：
   設備特性會隨著使用時間之增加而逐漸老化，但同樣因製造品質差異及使用環境之不同，同一款設備之特性劣化速度並不完全相同，過快的劣化通常代表該設備可能有潛在故障因子。因此即使尚在標準範圍之內，當一設備的檢測數據在不同的檢測時間點快速劣化時，即代表其有較高之故障風險。圖7為一維及二維設備趨勢分析示意圖，數個設備同時進行趨勢比較，可以清楚顯示設備之趨勢發展是否有離群現象。此次 APM 已有數個廠區採用趨勢分析，建議未來除增加更多設備之趨勢分析外，也盡量標準化檢測方法及檢測設備規格，讓不同時期的檢測數值比對更具有效度。

   圖7：一維及二維設備趨勢分析示意圖

   

6.2 Finding 分析

1. 專題式分析：例如F15P34 之錫鬚分析
   建議針對具有重大或高機率風險事故之議題，委由廠內同仁配合外部專家或單位組成小組進行專題式分析，對形成風險的成因進行深入的探討研究，並依據分析結果提出改善策略。建議之分析模式如下：
   本次APM 範例：鍍錫銅排之錫鬚成長分析
   • A. 小組成員：F15P34 同仁/ 協力廠商檢驗單位
   • B. 分析資料：不同盤體之錫鬚長度及相對濕度/ 檢測數據
   • C. 成因結論：相對濕度高則錫鬚成長速度快
   • D. 改善策略：加溫降低箱體相對濕度
   • E. 專家建議：根據錫鬚長度/ 盤體年度算出錫鬚每年成長速度，確認 APM 保養清除錫鬚之年度間隔妥善性。
2. 跨廠協作分析：例如緊急發電機變壓器礙子
   建議 APM 中普遍於各廠出現之風險議題，組成跨廠小組進行協作分析，統整各廠檢測數據進行整體性之探討研究，並依據判定成因提出同時適用於各廠之改善策略。建議之分析模式如下：
   本次 APM 範例：緊急發電機升壓變壓器絕緣礙子絕緣不足
   • A. 小組成員：各廠同仁/ 升壓變壓器絕緣礙子供應商
   • B. 分析資料：各廠急電升壓變壓器絕緣礙子絕緣阻抗/ 絕緣礙子絕緣合格數據
   • C. 成因結論：急電升壓變壓器位處半開放空間易受外部粉塵汙染
   • D. 改善策略：建置隔絕粉塵之密閉空間設施
   • E. 專家建議：建議依據APM 保養間隔之升壓變壓器絕緣礙子汙染隔絕需求，建置適當之隔離設施。

7. 結論

台積公司依據“電業設備檢驗維護辦法”訂定高低壓配電設備之年度預防性檢驗維護計畫，並於2022 年排 定20 廠區高低壓電力設備之點檢範圍與項目；各廠務部門皆依據其APM預定進度表，如期如質的順利完成高低壓電力設備8,341 項維護保養工項，其中具有嚴重風險的電力設備計88 項，具有潛在風險者為589 項，均已於各廠區APM 作業期間完成改善；同時各廠區高低壓配電系統均以“工安零事故”之優異表現，達成 “年度預防性保養目標”。

在已知風險議題上，廠務團隊充分利用 PM 作業期間，應用目視檢查、除汙、勞務清潔、綜合絕緣測試等方法，改善480 VAC 低壓匯流排銅錫介面錫鬚之潛在的短路事件風險；另於未知風險議題上，例如PM 檢測出急電系統模鑄式變壓器及其支持礙子絕緣不良、PM檢測出數字型保護電驛(Relay) 內部故障( 非屬自我偵 測故障範圍外) 等，均屬達成 APM 預防性維護目標之優良事蹟與貢獻。