Fab 12A 年度維修報告與 ACB 升級經驗分享

1.前言

廠務 APM 保養為依據電力系統歲修 OI 規範，定義各廠電力設備 APM 保養項目與施作週期，排定後逐年規律化執行。APM：三年一輪歲修模式，規劃廠區所有變電站停電保養；其中 2 年分批停電保養高壓變電站 ( 小 P)，工廠單迴路供電可持續生產，範圍為 50% 高壓電力設備保養，第 3 年進行所有低壓變電站停電保養 ( 大 P)；2 中 APM 或 3中APM：其中 2 年分批停電保養高壓變電站( 小P)，低壓變電站可選擇每年執行 1/3 停電保養或其中 2 年執行 1/2停電保養 ( 中 P)。

2023 年的APM，F12P12 為小APM、F12P3 為中APM、

F12P45 為小 APM，F12P12 於 2000 年成廠迄今，23 年進行過 10 次歲修保養，延續去年第一次三年一輪 APM 規劃，2023 年 6 月 27~29 日進行全廠小 APM 執行 50% 高壓電力設備保養。

F12P45 於 2009 年成廠迄今將邁入第 14 年，2023 年 11月07~08 日進行全廠小APM 執行50% 高壓電力設備保養，如圖1所示。

F12P3 廠址區域內還包括 F3E 廠，兩廠為原德碁半導體於 2000 年併入台積公司時，廠區名稱為七廠，因電力架構關係，兩個廠區歲修安排同時進行。

七廠區迄今已 23 年進行過 18 次歲修，因七廠廠區特性有 3 個營運單位，包括 FAB3、F12A 及 AP1，故歲修規劃時須協調 3 個營運單位的產能排程與影響，廠務更是由於環境原因不能全線停電檢修。原計畫執行大 APM，後與工廠協調尚有機台無法在此次停電，因此修改為中 APM。

F12P3 主要施作項目為低壓電盤停電清潔保養，此為 APM 專案組織成立後實施第一次執行中 APM。因此，所有作業流程均在 APM 專案全程指導協調下進行，本廠區電力系統由於分階段各個時期的擴充，低壓電盤廠牌老舊且大於 30 年，架構各有不同，保養及管理上相較其他廠區難以達成一致。

2.歲修計畫

F12P12 小APM，高壓 PM O.I. 保養項目共 16 工項 (GIS、 MTR…等 50% 高壓電力設備保養 )，Day1 發電機系統保養 08:30~16:30，Day2 切換流程 ( 停電 )：06:00-08:00，各工項執行時間：08:00-20:00，切換流程 ( 復電)：20:00- 22:00，Day3 切換流程 ( 停電 )：07:00-08:00，各工項執行時間：08:00-18:00，切換流程 ( 復電 )：18:00-19:00。 F12P45 小 APM，Day1 切換流程( 停電 )：06:30-08:00，各工項執行時間：08:00-16:30，切換流程 ( 復電)：16:30- 18:00。Day2 切換流程 ( 停電 )：08:30-09:00，各工項執行時間：09:00-16:00，切換流程 ( 復電 )：16:00-17:00。

F12P3 2023 年中 APM 保養電力項目共 7 個工項，執行低壓列盤電力設備保養，共 13 套列盤，保養設備包括低壓ACB、保護電驛、列盤清潔、保護電驛及 MCCB 翻新，低壓列盤停電執行範圍及 APM 停電各課人員安排，如圖2及表1 所示，APM 期間 F12P3 區域保留 30% 機台維持 idle，停止 run 貨生產。

2.1 APM 歲修時程

F12P12 工時 36 小時，包含急電設備，分成 6 月 27~29日三天執行，避免長工時造成 PM 不確實，規劃時程如圖3所示；透過變電站工程師依各工項人機料法 Checklist 確保 PM 品質。F12P45 分成 11 月 07~08 日進行小 APM，兩天執行小 APM 工時 20 小時。

F12P3 中 APM 電力部分共 7 項工程，包含 2 項保養工程及 5 項系統宿疾改善工程。主要工作內容為中低壓電力設備保養，及配合停電區域進行系統維修改善，施作時間為 3 月 8 日 06:00-22:00，共花費 16 小時完成。切換流程( 停電 ) 分為上、中、下場次，上場次電力切換 06:00-07:00，

PM 作業時間 07:00-11:00( 共 4 小時 )。中場次電力切換 11:00-12:00，PM 作業時間 12:00-16:00( 共 4 小時 )。下場次 16:00-17:00 PM 作業時間 17:00-21:00( 共 4 小時 )。

最後復電為 21:00-22:00，使系統切換不衝突，讓人力的操作更有餘裕，如圖4所示。

2.2 APM 人員組織架構圖

F12P12 小 APM 組織分成四組，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，CUP 161 kV GIS/MTR 組負責 161kV GIS & MTR 保養與回報，CUP/FAB SWGR 組負責各變電站 SWGR/XTR 保養與回報，電力值班組支援當班電力切換，如圖5所示。

F12P45 APM 組織分成六組，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，161 kV GIS 組負責 161kV GIS 保養與回報，MTR 組負責 MTR 及油線溫度計更換與回報，CGIS 組負責 CGIS & 高壓 Relay保養與回報，變電站 XTR 組負責 XTR 保養與回報，機動組負責全廠區支援，如圖6所示。

F12P3 中 APM 停復電的部份皆由本廠區的工程師進行切換，並配上一名他廠支援人力 Two man check，如圖7所示，電力課主要分為變電站操作、FAC 電力備援操作、 Tool 電力備援操作以及戰報加廣播，其中電力課值班需掌控整個 APM 的切換進度及狀況，除了往下對電力課的操作命令、接收現場的狀況、回報進度給指揮官，還需協調機、水、氣停復機的階段，如果其他系統課尚未切換完成就斷電便會造成影響，也就像是整個 APM 操作流程的大腦。各個專案均有工程負責人和現場負責人雙視窗對應指揮中心，由指揮中心統一協調大盤進度。

工程面部分因各變電站皆有工程，需要各廠支援人力進行監工，以確保工程品質，此外還安排了緊急應變小組，如果 APM 進行當中有計畫外的事件，可以有調動的人手去應變，增加對於不確定性的保險，如圖8所示。

2.3 APM Utility 供應狀態表

F12P12 及 P45 小 APM 執行 50% 高壓電力設備保養，過程中進行高壓的切換，不影響下游工廠生產，FAC Utility品質正常。

F12P3 因中 APM，有執行停電，當天 Utility 狀態如表2所示。C-UPS 及 L-UPS 在凌晨三點時工程師陸續將其切至 By Pass，防止停電後放光所有電，使得電池有故障風險；而各系統部分，無塵室環境 within OOS，UPW /LSS /WWT /Special Gas 停止供應，AAS/HVAC/PCW/PV/CV/ CDA 降載供應。

2.4 APM 保養維護工程總表

F12P12 高壓工程項目共 16 工項，涵蓋 GIS、主變壓器、 VCB/GCB、保護電驛、模鑄式變壓器、配電盤等，依據施工前中後 Check SOP 執行施工前切換 / 隔離 /PM/ 施工後交回 / 系統復歸，如表3所示。

而 F12P45 高壓工程項目共 14 項，一樣涵蓋保養及維修部分，如表4所示。

F12P3 本次 APM 工作內容分三大類：保養 7 項、維修 11項、體質改善 14 項， 共 32 項工程，如表5所示。而電力課主要工項為低壓列盤清潔與 MCCB 開關翻新、ACB M-type 汰換 NW-type、系統 1A2B 改善。

2.5 APM 人員管控表

F12P3 中APM 參加人員，如表6所示，總計 1,164 人( 工程師含支援人力共 203 人，廠商含 TXM 961 人 )，透過廠區變電站地圖及電力系統單線圖劃分工程師負責區域，並於各變電站盤面提供各變電站工項的工程進度，如圖9所示，確保當區工程師明確瞭解執行 PM 項目與時間，有效做到 PM 時間控管避免延遲 APM 結束時間，並控管施工人員，避免 MO 風險控管。

2.6 APM 安全宣導

在 F12A 三個廠區 APM 列出 8 點安全宣導事項：包括人員防疫、PIP、安全守則、特殊作業、施工品質等，並於開工前工具箱會議進行兩次宣導，分別由 FAC 和 ERC 宣導，如圖10所示，確保所有施工人員和工程師在施工前強化工安意識，順利達成此次歲修目標。

3.執行成果

F12P12 本次保養預計執行 16 項 PM 作業，因為轉供單邊扛載時發生 C2K-1M 電盤異音，依據STOP&FIX 觀念，其中 4 項未執行 (GIS/MTR 相關保養 )，將順延至明年 APM執行，最終實際執行 12 項，全數順利完成且過程無時程延宕。總計 Finding 共 49 筆，當下已完成改善 41 筆 ( 其餘 8 筆列入追蹤改善 )，改善率 84%。而 F12P45 本次共執行 14 項 PM 作業，皆順利完成。
 
F12P3 於 3 月 8 日順利完成 F12P3 中 P 停電歲修。動員外部人力共 1,164 人完成 32 項工作項目。主要改善重點項目，如：低壓列盤清潔與 MCCB 開關翻新、VMB 梭動閥加裝工程、UPW 控制盤元件更換及分散工程、Exhaust風管破損維修等，均已測試完成上線。

3.1 APM 當日工程進度管控表

F12A 為了保證 APM 工程進度在管控限值內，如圖11所示，各課工程負責人提前做了大量工作協調和準備，特別在可能影響整體進度的 bottleneck，以 F12P3 為例，廠務四個課對於各系統提供保姆級保障，即時按照計畫，對廠務設備進行啟停切換。工程進度在中場次轉場 (11:00~15:00) 系統切換期間影響 PM 整體時間稍微 Delay，利用下場次 PM 熟悉度提升，將進度補回後準時交回另一方面，APM 前分別和工廠端召開過 10 次協調會，根據製造部生產恢復的優先秩序為原則，確定變電站停電的順序，如圖12所示。

3.2 APM FAC Utility 品質回線大盤表

本次 F12P3 執行中 APM，有真正執行停電，LV SWGR停電PM 共 13 套盤，03 月 08 日 06:00 ~ 22:00 準時交回， FAC 負責 In-line Quality Data：16 系統，288 項目，而 CHAD/OQOE 負責 Off-line Quality Data：7 系統，329 項目，FAC Inline Data 與 CHAD/OQOE Offline Data 皆於計畫內時間 within Baseline，如表7所示。

期間順利完成 APM 期間存放 Wafer 區域，F12P3A Etch區溫溼度 in OOC 的艱鉅任務，該區域有機會影響到溫溼度的設備，歷時一個月提前再 APM 前完成迴路改接，並逐台停機保養、無塵室人員 / 施工管制，減少任何會影響到溫溼度的不確定因素，專人全程監控，預先判斷外氣變化，提前手動介入調整。

3.3 APM 歲修保養項目完成統計表

F12P1/2 實際執行 12 項工程，F12P45 執行 14 項工程；F12P3 於 2023 年 03 月 08 日進行全廠中 APM 執行 70% 全廠停電電力設備保養，16 小時內準時成功完成 32 項計畫性任務，A Grade 主要工項共 7 大項，如表8所示。

3.3.1 F12P3 低壓電盤 ACB 汰換升級及保養

配合低壓電盤停電執行ACB 開關檢測保養，如圖13所示， 2023 年保養 68/116 顆開關 ( 含 F3E)，PM 內容：ACB 機構清潔點檢、接觸電阻測試、絕緣電阻測試、動作時間測試。

F12P3( 運轉 30 年 ) 建廠至今第一次執行低壓電盤全停電保養，因 LV SWGR ACB 首次執行低壓電盤停電全規格保養，由施耐德原廠組織設備和專業技術人員進行保養。針對 Master pact M-type 於 2003 年 10 月 1 日停產，目前廠區已經無備品可以替換，F12P3 本次更換 3 顆，建議修改為NW-type，框架可以沿用，換下舊品可當緊急備品使用。

3.3.2 F12P3 低壓電盤清潔保養及 MCCB 開關翻新

F12P3 本次保養 13 套低壓列盤，此次歲修完成盤體及銅排清潔保養及 MCCB 開關翻新盤清潔維護保養 100% 完成，同步發現盤內異物清除 ( 螺絲、螺母、套筒扳手、銅排夾具等 )，如圖14及圖15所示。

3.3.3 F12P3 廠務 L-UPS 整併翻新工程

F12P3 已經持續運轉近 30 年，UPS 面臨 Phase out 無備品可維修的困境，UPS 為單電源輸入，上游電力異常無備援機制，有運轉風險。廠務 UPS 利用率均未超過 20%，且現況下游盤已無點位可利於未來擴增使用，造成 UPS 利用率不佳。除了每月、季、對系統所有設備加強巡檢頻率外，根據運轉經驗和原廠建議整併小容量 UPS 提高利用率且有備機支援，如圖16所示。

3.3.4 F12P3 VMB 梭動閥加裝工程

F12P3 VMB 藉由此次停止供氣期間，氣動閥新增梭動閥，可改善單氣源供應為雙氣源，大大降低斷氣風險，加上本次更換的材質特意挑選不鏽鋼 304 材質 ( 避免塑材老化破裂斷氣 )，氣源管也更換成 PFA 而非 PU，更能降低年久老化龜裂漏氣風險，加強供應可靠度，如圖17所示，本次新增梭動閥 269 顆，驅動氣源更換 737 處。

3.3.5 F12P3 UPW 控制盤元件更換及分散工程

F12P3 UPW 後段控制器 /Power supply/ATS 已使用大於 12 年，且先前已有 ATS 故障案例，為避免再次故障風險，將 UPW 控制盤元件進行翻新及分散控制，避免損壞時影響系統，如圖18所示。而背壓閥僅單一控制器，新增Dual 控制器作切換，使未來控制器真的故障，可立即切換至另一顆控制器，使影響系統時間縮短，以確保機制正常，更換數量 ATS 控制器共 1 顆 /SDC 控制器共 6 顆 /Power supply4 顆 /PLC 電池共 5 顆。

3.3.6 F12P3 Exhaust 風管破損維修

F12P3 原 VEX 風管厚度不足僅 1t，且直角處焊道強度度不足，長期運轉後，因震動導致焊道產生破裂，如圖19所示，此為處為VEX 共管管路，在平時運轉無法停機期間，僅能使用鐵板覆蓋補強防漏，如完全破管將造成停線且有環境排放問題，歲修停機時將 1,450mm 主管 9 米全數換新，且依照新工標準使用 2t 厚度風管。

3.3.7 F12P12 MTR#1 & MTR#2 AVR PM

F12P12 於 2023 年初 MTR#1 & MTR#2 並聯供電時 (For翻新XTR) 發現 AVR#2 偶發與 AVR#1 OLTC TAP 切換不同檔位異常現象 ( 例如 AVR#1 維持檔位 1，但 AVR#2 自動由 1 切至 2)，搭配本次小 P 於全廠並聯供電時進行控制線路點檢查修，如圖20所示。

3.3.8 F12P45 161kV GIS 維護保養

F12P45 GIS 共 5 Bay，2023 年施作 1 Bay(1650)，主要施作內容為電氣點檢測試、機械保養測試、SF6 氣體檢測、 CB 動作時間、接觸電阻量測，其中 SF6 氣體檢測須檢查各氣室的水份 ( 露點 )、純度、壓力、SO2 含量，當下如有異常必須抽真空並灌充新的 SF6 確保 GIS 後續投切時，維持在絕緣良好的狀態。如圖21所示為此次 GIS 保養範圍。

4.檢討傳承

4.1 F12P3 低壓電盤 ACB 汰換升級測試要點

本次 F12P3 升級 3 顆 (Main-Tie-Main)，其中因新舊 ACB框架、銅排、控制皆點不一樣，須先執行框架的更換，且新框架後方銅排不吻合原先銅排，也需一併修改框架銅排，並將原先控制接點接進行轉換至新 ACB，如圖22所示。 ACB 的測試在進廠前須確保控制接點至端子台正確性，與控制盤 Tie in 後，除了基本功能 Safety Interlock、電控功能檢測、投入、儲能、跳脫、ON/OFF 狀態點、SCADA ON/OFF 訊號檢查等等外，最後市電投入後盤與盤控制邏輯也需要測試，也就是 Auto-Tie 及 FAT，全數測試完成才能確保爾後運轉無虞。

4.2 F12P3 中 APM 期間廠區用電量變化

F12P3 APM 期間 (3 月 8 日 06:00~22:00, 共計 16 小時)，F12P3、F3E 及 AP1 維持 idle，停止 run 貨生產， 保留30% 機台維持 idle 停止 run 貨生產，其餘機台停機。廠區總用電量 41,580 - 21,058 kW( 下降 49%); 用電量變化可供後續執行大 APM 廠區參考及電力備援負載量評估，如圖23所示。

4.3 F12P3 低壓自切功能 (Auto Transfer) 測試失效檢討

F12P3 APM 期間執行低壓變電站 Auto Transfer 功能測試，發現編號 F5/F6 低壓列盤低壓盤電驛跳脫功能測試 50/51Trip 時，Main CB Trip 後 Tie CB 卻投入，原因為當天上游 GCB OFF，UV 接點導通且 FAT_S9A/B(4&3) 帶電與TIE 盤形成共點，造成 Main A/B 任一顆投入即形成迴路造成 TIE CB 投入。所以測試邏輯方式調整為 : 低壓列盤測試需把上游 GCB 送下來為正確邏輯。

4.4 F12P12 GCB CT 異音、Bushing 電暈痕跡

F12P12 執行第二天歲修單邊電力轉供，操作 1M-NH-M單獨扛載時，負載由 800A 拉升至 1,600A，盤體發出嚴重異音聲響，APM 團隊以「電流注入法測試」找出癥結，異音確認 為 T 相 CT，細部查修發現 Bushing 電暈痕跡，立即停止單邊扛載，著手進行備品採購，預計隔年大 APM執行 CT 更換，如圖24所示。

4.5 F12P12 VCB 電控投入失效

F12P1B VCB 保養後無法使用電控方式將開關投入，造成開關切換時延宕一小時進行故障查修，原因為VCB 保養完畢時未使用專用台車 ( 採用人力搬移 ) 將 VCB 定位至高壓盤，造成 VCB 底部定位開關 (Limit Switch) 位置偏移，無法正常將開關投入，後續調整底部定位開關後復歸，如圖25所示。為此進行 PM Check list 進版，新增使用台車定位VCB、Relay 電控VCB 投切測試，為之後PM 增進品質。

4.6 F12P45 小 APM 系統切換電壓管理細緻化

因應製程演進，機台對電壓變動要求日益緊縮 (FDC Alarm設定± 2%)，執行高壓電氣設備維護保養 ( 小 APM) 時，系統進行單邊供電切換，強化電壓波動管理，建立電力切換SCADA 電壓 in-line 警報管控，藉由 MTR OLTC 調整，變電站低壓電容盤局部投切，敏感機台 UPS 切 INV，電壓變化率改善 77% ( ± 2.2% →± 0.5%)，成功將機台警報降至 0，如圖26所示。

5.結論

依據 FAC Power APM Ground Rule，2023 年是 F12A 第二年執行三年一輪歲修模式，透過每次各廠區的 Lesson learn 及檢討，一步步精煉廠區的操作流程及人員專業度，例如 F12P12 高壓開關數量多，2022 年 APM 時程便應轉供操作而延宕，由本次改為調度 3 組操作人員同步執行，大幅縮短操作時間。且 F12P3 首次執行停電中 APM，這是廠區三十年運轉的重要里程碑，透過電力備援 SCADA化及分組分工切換，於時間內順利完成全廠 70% 停電保養，成功完成 32 項計畫性 PM 任務，為工廠解決運轉風險及異常改善。
 
這次 F12P3 中 APM 可發現廠區用電量於 APM 期間 Tool停 70% 總用電量下降 49%，此數據可供後續執行大 / 中 APM 廠區評估停電歲修對工廠生產的影響及機台回線的狀況；另外，透過此次的ACB 升級，降低老舊ACB 運轉風險。

最後感謝 APM 專案團隊支援低壓電盤 PM 所需廠商的調度；新工、竹科廠區同仁在切換或保養上強力支援，讓此次 APM 順利完成，同時有效緩解困擾老廠多年的產能緊張和設備運轉風險。