摘要

Sharing of Fab 14A Annual Maintenance Report and Replace UPW Main Pipeline

Fab 14A 年度維修報告與純水主管路更新經驗分享

關鍵詞/ 年度歲修16、PLC 升級、保護電驛5、CGIS 氣室露點溫度
Keywords / APM (Annual preventive maintenance)12,PLC upgrade,Relay6,CGIS gas chamber dew point temperature

F14P12 廠務依電力系統歲修規範,在8 月2 日06:00 ~ 20:00 執行低壓電力系統歲修保養,期間維持廠務系統in spec. 運轉,並進行 1/3 低壓電力設備保養,影響工廠共計 435 台機台,救援共計 214 台機台。APM 期間動員 132 名主管與工程師及 550 名廠商,共計進行 74 件保養、維修及改善工程,包含A grade 工程 15 件、B grade 工程 37 件、C grade 工程 22 件。 P12 歲修期間共完成 8 項保養及改善工作,並有 17 項發現,均已改善完成,其中P1 20F NH-208A relay trip 功能未開啟,若故障發生可能越級跳脫造成 2~3 倍低壓盤斷電,將此潛在風險排除改善,達到電力系統穩定運轉目標。水處理系統因先前管路焊道劣化導致生產中斷事件,本次歲修已順利完成 P1 UPW Loop2 CP 管路 tie in;F14P2 pretreatment UPW PLC的 CPU 模組 (1756-L55) 已使用超過 10 年,且此產品已於 2011 年 phase out,為確保 P2 UPW 系統供應穩定,於本次歲修進行 PLC 升級 ( 更新為 1756-L75)。機械系統與氣化系統亦利用此次機會進行維修,處理 AAS 風管腐蝕更換及清潔、 AEX 入口風門及風管更換、BOC IPA CDU Pump Retrofit 、Chem 高風險閥件更換、…等。

F14P34 歲修 2 月 16 日 ~2 月 23 日為小 APM,執行全廠 50% 高壓電力設備保養,歲修期間不影響工廠生產,本次共執行 11 項作業,分為 6 項保養及 5 項改善工程,共保養 467 項設備,此次保養發現 6 項主要缺失 (GIS IN02 SF6 low Alarm無燈號、GIS TIE 儲能 Charger 保護裝置 R/S/T 三相電流設定不同、GIS E07(MTR#4)T 相 Adaptor 固定牙條和螺母異常、 MTR#3 OLTC 保護電驛 (63Q) 動作為 Alarm( 應為 Trip)、CGIS BUS SF6 壓力偏低 ( 查漏為 DS/ES 控制螺桿連接 BUS 氣室 O-ring 劣化 ) 及部分盤氣室露點溫度偏高、G30 發電機保護電驛測試發現 CT/PT 模組異常 ),分析改善並提供建議。

According to the power system annual repair specifications, F14P12 plant carried out the low pressure power system maintenance at 6:00~20:00 on August 2, during which the plant system was maintained in spec. operation, and 1/3 low pressure power equipment maintenance was carried out, affecting a total of 435 units in the factory and rescuing a total of 214 machines. During the APM period, 132 supervisors and engineer and 550 Vendor were mobilized to carry out a total of 74 maintenance, repair and improvement works, including 15 A grade projects, 37 B grade projects and 22 C grade projects. A total of 8 maintenance and improvement works were complete during the P12 repair period, and 17 were found, all of which have been improved complete, among which the P1 20F NH- 208A relay trip function is not enabled, if the fault occurs, it may skip the step and jump and cause 2~3 times the power failure of the low pressure disk, eliminate and improve this potential risk, and achieve the goal of stable operation of the power system. The water Handle system has been successfully production complete P1 UPW Loop2 CP pipeline tie in;F14P2 pretreatment UPW The CPU module (1756-L55) of the PLC has been used for more than 10 years, and this product has been phase out in 2011, in order to ensure the stable supply of the P2 UPW system, the PLC upgrade (updated to 1756-L75) was carried out in this repair. Mechanical systems and gasification systems also took advantage of the opportunity to carry out repairs, Handle AAS duct corrosion replacement and cleaning,
AEX inlet damper and duct replacement, BOC IPA CDU Pump Retrofit, Chem high-risk valve replacement、... etc.

F14P34 years old repair February 16 to February 23 for small APM, the implementation of 50% of the whole plant high voltage power equipment maintenance, the annual repair period does not affect the factory production, this time a total of 11 operations, divided into 6 maintenance and 5 improvement projects, a total of 467 maintenance equipment, this maintenance found 6 major missing (GIS IN02 SF6 low Alarm no light number, GIS TIE Energy Storage Charger protection device R/S/T three-phase current setting is different, GIS E07 (MTR#4) T-phase Adaptor fixed tooth strip and nut abnormal out, MTR #3 OLTC protection electric post (63Q) operation as Alarm (should be Trip), CGIS BUS SF6 pressure is low (leakage detection is DS/ES control screw connection BUS gas chamber O-ring deterioration) and some disc gas chamber dew point temperature is high, G30 generator protection electric station test found CT/PT module abnormal out), analyze and improve and provide suggestions.

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1. 前言

F14A 廠務依據廠務電力系統歲修規範定義各廠電力設備歲修保養 (APM) 項目與施作週期,排定後逐年規律化執行。廠務其他系統歲修、FMCS DCS 系統升級及測試等等,亦同步合併入電力年度歲修時程,以減少對生產線影響。

F14A 機台涵蓋 F14P1~F14P8,主要集中在 F14P12、 F14P34、F14P7 及 F14P8,但從 161KV 電力自備變電所與廠務運轉組織的角度來說,F14A 為 F14P12 & F14P34;而 F14P5、F14P6、F14P7 與 F14P8 則歸為 F14B。

F14P12 自 2002 年成廠自今已持續運轉超過 20 年,期間經歷 5 次歲修保養,2023 年歲修為中 APM 模式,亦即進行全廠 3 分之 1 低壓電力設備保養,事前準備從 2022 年
8 月開始,期間歷經廠商訓練、原廠技術支援、課上人員操作教育訓練、定期工廠 / 廠務會議、低壓負載清查、電力轉供規劃與施工,吸收他廠及過往歲修經驗及專家建議後,於 2023 年 7 月完成歲修準備,並於 8 月 2 日順利完成本次歲修工作。

廠務水處理系統亦從 2020 年補強劣化管路 Support,於 2021 年完成更換管路預置作業,並於 2023 年 5 月開始持續 Rinse,7 月 Rinse 後水質符合投入標準,並完成 P1 Loop2 Submain 管路普查,支援工程師、設備工程師、廠商人員操作教育訓練,與廠商多次探討管路補水排氣手法,並於 8 月 2 日順利完成管路 tie in,大循環投入後 DO 五分鐘即達成 in Baseline,並提前五小時 Release。

F14P34 則於 2010 年完成建廠,持續運轉已超過 10 年,期間歷經 5 次歲修保養,Y2023 歲修為小 APM 模式,進行廠內 50% 高壓電力設備保養,其中 P3 採用傳統高壓盤及低壓盤,P4 則為定型 SF6 瓦斯絕緣高壓盤 (CGIS) 及 Form 4B 設計的定型低壓盤。

本次歲修 F14P34 準備期約 3 個月,期間包括工程訂單確認、施工項目及工法確認、物料預置及準備、跨廠支援人力及廠商人員管控協調、操作 check list 準備、安全教育訓練,有著團隊的分工合作,每週固定會議、電力專家參與討論,才能在 3 個月內將工項都準備完善,並順利完成歲修。

2. 歲修計畫

F14P12 在 2023 年執行的中 APM, 共計進行 74 件保養、維修、改善工程,包含 A grade 工程 15 件、B grade工程 37 件、C grade 工程 22 件,如圖1所示。主要工作內容為 1/3 低壓電力設備保養,範圍包含 F14P1 共計 17 套低壓盤、F14P2 共計 2 套低壓盤,此外亦配合停電區域進行 MEP 各系統保養維修改善, 施作時間為 8 月 2 日 06:00~20:00,共花費 14 小時完成。當天切換流程 ( 電力轉供 ):02:00~04:30,切換流程 ( 低壓盤斷電 ): 06:00~08:00,各工項執行時間:08:00~18:00,切換流程 ( 復電 ):18:00~20:00,切換流程 ( 電力轉供復歸 ): 20:00~22:00。

圖1:F14P12 Y2023 中 APM 工程風險等級

F14P34 Y2023 小 APM,高壓 PM O.I. 保養項目共 6 大類,本次電力工程分為 11 項工項,包含 6 項保養工程及 5 項系統改善,如表1所示,執行 50% 高壓電力設備保養 (F14P34 100/300 迴路及發電機並聯盤 ),預計 Y2023/ Y2025 兩次小 APM 完成全廠高壓設備保養,每次預計 42 小時,本次小APM 分成 2 月 16 日~2 月 23 日四天執行,每天切換流程( 停電):06:00 ~ 08:30,各工項執行時間: 08:30 ~17:30,切換流程 ( 復電 ):17:30 ~ 20:00,避免長工時造成PM 不確實,透過變電站工程師依 Checklist 確保 PM 品質。

表1:F14P34 APM 保養工程統計表
設備類別

Day 1

2/16( 三 )

Day 2

2/17( 四 )

Day 3

2/22( 三 )

Day 4

2/23( 四 )

Period Purpose 類別
發電機      

08:00

18:00

10Hrs 發電機並聯盤、變壓器、開關保養、保護電驛測試 保養
GIS

08:00

18:00

08:00

18:00

    10Hrs 161 GIS 保養工程 保養
MTR

08:00

18:00

08:00

18:00

    10Hrs 161kV 主變壓器保養工程 保養
MTR

08:00

18:00

08:00

18:00

08:00

18:00

  10Hrs 161kV 主變壓器礙子更換、萬向接頭更換 改善
高壓盤

08:00

18:00

      10Hrs P3 高壓傳統盤電力開關保養、保護電驛測試 保養
高壓盤  

08:00

18:00

    10Hrs P4 高壓 CGIS 電力開關保養、保護電驛測試 保養
高壓盤    

08:30

12:00

  10Hrs P3 NH-211 高壓盤固定礙子更換 改善
高壓盤

08:00

18:00

      10Hrs P3 高壓盤保護電驛 IRF 回傳測試工程 改善
高壓盤  

08:00

18:00

    10Hrs P4 NH-300 Relay 更換工程 改善
XTR

08:00

18:00

      10Hrs P3 低壓站模鑄變壓器保養工程 保養

2.1 APM 人員組織架構圖

F14P12 於 2023 年歲修組織圖, 如圖2所示, 在 8 月 2日 APM 當天的工作內,依照每天任務,將課上人員及支援人力進行分組,於 APM 期間主要可分為值班、現場、指揮、機動、與顧問專家共 5 組。

圖2:F14P12 歲修人員組織圖

值班組負責 SCADA 監控、與現場組對操作、廣播、及歲修戰報進度彙整,並將當天大盤狀況彙報總指揮官,機動組負責臨時負載盤查機動任務、IR SCAN、低壓站各式異常 trouble shooting 任務,確保當天系統正常運轉及穩定復電,現場指揮官則安排課上及支援人力資深人員擔任,負責該區域的任務指揮及工作進度回報,並指導該區域同仁各工項該注意事項,現場組員負責各工項的施工前確認、施工中檢查及施工後驗收,最後並邀請電力專家及 APM Team 參與,可適時提供專業建議及協助,確保歲修工作可安全無虞進行。

F14P34 於 2023 年歲修組織共分成 7 組,分為值班組 *1、現場管理組 *5 及機動組,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 & 高壓 Relay 保養與回報,MTR組負責 MTR 保養與回報,CGIS 組負責 CGIS & Relay 保養與回報,變電站 XTR 組負責 XTR 保養與回報,並有現場機動組支援現場工程問題排解,現場指揮官安排課上資深人員擔任,負責該區域的任務指揮及工作進度回報,現場組員負責各工項前中檢查及施工後驗收,最後邀請電力專家及 APM Team 參與,可適時提供專業建議及協助,如圖3所示。

圖3:F14P34 電氣開關操作及歲修組織圖

2.2 APM Utility 供應狀態表

F14P12 中 APM 執行 1/3 低壓電力設備斷電保養,部分 Utility 自 06:00 開始停供,12:00 起 Utility 陸續復歸,20:00 前全數恢復供應,如圖4所示。

圖4:F14P12 歲修 Utility 供應時程大表

F14P34 全廠小 APM 執行 50% 高壓電力設備保養,不影響工廠生產,Utility 正常供應。小 APM 電力系統負載由雙邊供電切換為單邊扛載,為穩定廠內電力供應,透過 SCADA 監控電壓,適時調整 OLTC 檔位達到電壓調整設備無感目標,以及確保各跨廠風險的點位避免施工感電,如圖5所示。

圖5:F14P34 APM 切換管理

本次APM 針對電力穩定的做法:1. 針對U 電tools( 敏感):將 UPS 轉INV 穩壓。2. 針對N 電tools:OLTC 控制BUS電壓,進行 10 次 OLTC 切換操作及電容器投入,穩定低壓站 BUS 電壓。

2.3 APM 計畫性工程統計

F14P12 Y2023 歲修共動員 132 名主管與工程師、550 名廠商,14 小時內完成 74 項計畫性工作,工作內容分為系統保養、異常維修、體質改善三大類,數量分別為 30、 15、29 項,如表2所示。

表2:F14P12 歲修工程總表
系統 分類 總計 Remark
保養 維修 體質改善
FMCS 0 1 2 3 1.Provox 升級為 Delta V 2. 控制器 Highway 接頭通訊改善
GC 10 5 10 25 1.LIT VMB 高風險閥件更換 2.P1 BOC IPA CDU pump 取樣改善
IE 3 1 9 13 1.ACB 保養作業 2. 傳統低壓盤保養檢測作業
ME 17 0 4 21 1.AEX 入口風門更換 2.AAS 風管清潔
WT 0 8 4 12 1.UPW Pre-treatment PLC 升級 2.UPW UPT PUMP VFD 升級
總計 30 15 29 74    

F14P34 Y2023 小 APM 分為 11 項工項,包含 6 項保養工程及 5 項系統維修改善工程,如表3所示,執行 50% 高壓電力設備保養,保養設備為 161kV GIS、161kV 主變壓器、22.8kV CGIS 盤、22.8kV 士林傳統高壓盤、高低壓保護電驛、XTR 清潔 + 測試。5 項電力改善工程,包括 GISE03(MOF) 錶頭更換、P3 NH-211 高壓盤固定礙子更換、 P3 高壓盤保護電驛 IRF 回傳測試工程、P4 NH-300 Relay更換工程、161kV 主變壓器礙子更換及萬向接頭更換工程。依據施工前中後 Check SOP 執行施工前切換 / 隔離 /PM/施工後交回 / 系統恢復。

表3:F14P34 歲修工程控管表
設備類別 Period Purpose 類別
發電機 10Hrs 發電機並聯盤、變壓器、開關保養、保護電驛測試 保養
GIS 10Hrs 161kV GIS 保養工程 保養
MTR 10Hrs 161kV 主變壓器保養工程 保養
MTR 10Hrs 161kV 主變壓器礙子更換、萬向接頭更換 改善
高壓盤 10Hrs P3 高壓傳統盤電力開關保養、保護電驛測試 保養
高壓盤 10Hrs P4 高壓 CGIS 電力開關保養、保護電驛測試 保養
高壓盤 10Hrs P3 NH-211 高壓盤固定礙子更換 改善
高壓盤 10Hrs P3 高壓盤保護電驛 IRF 回傳測試工程 改善
高壓盤 10Hrs P4 NH-300 Relay 更換工程 改善
XTR 10Hrs P3 低壓站模鑄變壓器保養工程 保養

2.4 APM 人員管控表

F14P12 本次中 APM,工程師參加共 10 人,支援工程師共 38 人,參加廠商共 164 人,包含施耐德 117 人、恒揚 47 人,如圖6所示;現場指揮官由副理與資深人員擔任。

圖6:F14P12 人員控管表

F14P34 本次小 APM 考量人員資歷,以五年以上資深人員帶領資淺人員進行歲修保養,各站保養項目進度由指揮官回報,工程師則專心負責保養正確性及施工安全,本次小APM 共進行 4 天,參加工程師共 41 人,參加廠商共 179人,每日施工人員管控,如圖7所示。

圖7:F14P34 每日施工人員管控

3. 執行成果

3.1 APM 進度控管表

F14P12 在 8 月 2 日共 64 項保養及維修改善工程,均於 08:00 開始動工,18:00 收工,在為期 14 小時的工期內,各工項皆順利完成。當日工程進度由各現場指揮官彙整於 Teams 戰情群組,各項工程施工進度,如圖8所示。

圖8:F14P12 工程進度管控表

F14P34 Y2023 APM 共 11 項工程於 2 月 16 日 ~2 月 23日進行,工程 Roll-back Plan,如圖9所示,黃色底為確認時間點,綠色底時間確認時如進度嚴重延遲將判斷收尾復歸作業是否啟動,本次歲修 11 項工程皆在預期時間內完成,進度皆符合原定計畫。

圖9:F14P34 APM 進度管控表

3.2 APM FAC Utility 品質回線大盤表

F14P12 本次中 APM 於上午 6:00 開始執行各系統課工程,於 19:00 前完成各系統工程,晚上 20:00 品質全數回線,如圖10所示。

圖10:F14P12 品質回線大表

3.3 APM 歲修保養項目完成統計表

F14P12 Y2023 歲修於 14 小時內進行 1/3 低壓電力系統斷電保養,準時完成 74 項計畫性任務,落實定期保養以強化運轉穩定性,如表4所示。

表4:F14P12 中 APM 保養項目
分類 系統

A Grade 主要工項

( 共 15 項工作 )

數量

(614)

風險改善內容
保養 ACB 保養及電盤清潔 217 確認 ACB 操作機構及保護電驛功能正常
氣化 三福 CDA/PCDA 電盤 PM 37 三福氣體廠配合 APM CDA/PCDA 用量降低,施作單邊電盤 保養
維修 Provox DCS integ soon ALM 通訊改善 1 控制器 HighWay 通訊接頭改善,降低通訊異常風險
P1 UPW LOOP2 管路改善及 Booster pump 增設 1 改善既有管路 Support 不足及焊道劣化風險
氣化 P2 Thinner-1 Lorry tank 下方 CTU to CDU 改管 1 改善管路異常蓄積氣泡造成補液時間過久
體質改善 廠務電力架構改善 ( 備援 ) 18 Tool 救援迴路增設:5 迴,廠務系統救援迴路增設:13 迴
N 系列 UPS 汰換工程 3 汰換 phase out UPS,提升系統運轉穩定度
Provox 轉載 DeltaV : AAS 223 轉載 phase out DCS,提升系統運轉穩定度
氣化 F14P1 VMB 氣源管改善 20 改善氣源管材質,降低供氣異常風險
P12 Lorry Tank N2 Seal 設置 10 改善 N2 blanket->N2 seal,提升 chemical 品質穩定
P12 VMB 氣動閥 PU 軟管改善 83 改善氣動閥軟管材質,降低供氣異常風險

其中,共發現 32 項缺失,諸如 6S 不佳、盤體組件、ACB機構、Relay 異常等等,將依下列工項逐一分析。

F14P34 Y2023 以系統分類共計 6 類分為:1. 161kV GIS保養共 4 Bay,2. MTR 保養共 2 台,3. XTR 保養共 51 台, 4. CGIS 高壓盤體共 45 套,5. VCB1 保養共 77 顆,6. Relay 保護電驛測試共 221 顆,如表5所示。

表5:F14P34 APM 歲修保養項目完成與異常統計表
項目 系統 總數量 保養數量 本次 APM 異常統計 Finding ( 件 ) 異常說明
1 161kV GIS (Bay) 7 4 28.5% 3
  1. IN02 GIS SF6 Alarm 無燈號
  2. GIS TIE 儲能 charger S 相過電流保護裝置跳脫
  3. GIS E07 連通管漏氣、T 相 adaptor 固定牙條螺絲螺母異常
2 MTR ( 台 ) 4 2 25% 1 P4 OLTC 保護電驛為 ALARM,非 TRIP
3 XTR ( 台 ) 112 51 3% 3
  1. PT100 感溫線劣化
  2. 軸流風扇堵轉
  3. 鐵心耐熱漆剝落
4 CGIS ( 套 ) 134 45 5% 3
  1. NH-302 BUS SF6 壓力低警報
  2. TIE BUS SF6 露點溫度偏高
  3. RELAY IRF 輸出異常
5 VCB ( 顆 ) 138 77 0% 0 NA
6 Relay 電驛( 顆) 1124 221 0% 1 Relay 異常

3.3.1 電力課

●    F14P12_ 傳統低壓電盤保養

F14P12 低壓盤主要可分為士林及亞力盤,總數 57 套低壓盤,本次施作共計 19 套,其中包含 15 套士林盤、4 套亞力盤,保養期間發現部分低壓盤內多處異物,並立即進行移除,亦同步改善盤內多處異常,如:螺絲鬆脫、盤體型鋼鬆脫等,盤體清潔後再行匯流排 DC 耐壓絕緣測試、綜合接觸電阻測試,確保匯流排絕緣及銅排導體接合正常,如圖11所示。

圖11:F14P12 士林 & 亞力低壓傳統盤保養

●    F14P12_ACB 保養作業及 OCR 跳脫機構移除

本次APM 共計保養ACB*206 顆,含 M-type*140 顆、NW type*66 顆,完成平時無法施作之 feeder ACB 跳脫機構移除,並首次實施 M-type ACB 跳脫機械結構壓板剪除,如圖12所示。

圖12:F14P12 ACB 保養及跳脫機構移除

●    F14P12_M-type ACB 汰換

F14P12 廠區使用之 ACB 皆為施耐德 M-type ACB 已完全停產,故安排逐年汰換停產ACB,本次共計汰換 5,000A*1顆、4,000A*3 顆、1,250A*16 顆,並於歲修前事先確認新舊型號點位對應及線靶,使APM 當日順利完成全數汰換,如圖13所示。

圖13:F14P12 M-type ACB 汰換

●    F14P12_ 低壓站電氣設備檢測

F14P12 低壓盤保護電驛主要共有兩種型號:SPAJ140C、 REF610,本次 APM 主要測試 Main、Tie、feeder ACB 迴路跳脫功能,並於ACB 上架後實際跳脫執行連動測試,共計測試 188 迴,並於工程師測試 FAT 時協助於上游 VCB保護電驛 REF541 灌注模擬故障電流跳脫,如圖14所示。

圖14:F14P12 低壓盤保護電驛測試

●    F14P34_161kV GIS 保養及錶頭更換工程

F14P34 的 GIS 共 7 Bay,Y2023 施作 4 Bay (1710/1500/1650/1670),如圖15所示;PM 內容:SF6 相關檢測 ( 各氣室 SF6 露點、純度、SO2 含量、含水量 )、CB 機構相關測試、DS/ES 機構相關檢測、變壓器警報連動跳脫檢測、本體開關/DS 連鎖測試、接觸電阻量測等,如圖16所示。

圖15:F14P34 GIS 施作範圍

圖16:F14P34 GIS 保養

由於先前有檢測出 GIS E03 Bay 錶頭有呆滯的現象及 E07 Bay 錶頭與 adaptor 銜接處有洩漏現象,如圖17所示,安排於本次歲修進行錶頭更換,E03 Bay 及 E07 Bay 至歲修後有持續做每日巡檢,錶頭數值皆正常。

圖17:F14P34 GIS 錶頭

●    F14P34_MTR 維護保養及支持礙子、萬向接頭更換

F14P34 的 MTR 共 4 顆,Y2023 APM 施作 2 顆 (MTR#1/MTR#3),PM 內容:主變壓器清潔保養、保護電驛測試、OLTC 吊出點檢與絕緣油更換、絕緣電阻試驗、介質電力因數試驗、匝比量測等,如圖18所示。

圖18:F14P34 MTR OLTC 吊出檢點及量測

MTR#1 PD 定位於支持礙子及螺絲有外部放電訊號,安排本次歲修將廠內的 MTR 一併更換,如圖19所示;MTR#2巡檢發現 OLTC 定位指示器的指針有偏離,後來查修確認為指針後的萬向接頭有斷裂,亦在本次歲修安排更換,如圖20所示。

圖19:F14P34 MTR 支持礙子及螺絲更換 (PD ISSUE)

圖20:F14P34 MTR#2 萬向接頭異常造成 OLTC 定位指示偏移

●    F14P34_ 高壓傳統盤保養、IRF 回傳檢測、銅排支持礙子更換

F14P34 配合 PM O.I. 進行高壓傳統盤保養,高壓傳統盤共 138 盤,Y2023 共計施作 77 盤,PM 內容:盤體清潔、匯流排 DC 耐壓絕緣電阻、綜合接觸電組量測、比流器、比壓器試驗、斷路器機構潤滑作業及量測,如圖21所示;先前巡檢有發現現場高壓 Relay 有觸發 IRF,但 SCADA 端卻沒收到警報,檢修發現 Relay 後面的接線有錯造成警報未回傳,安排本次歲修進行全檢;傳統高壓盤 (200 側) 二次測銅排支持礙子有 PD issue 安排本次歲修進行礙子更換。

圖21:F14P34 傳統高壓盤清潔及開關保養

●    F14P34_CGIS 維護保養、異常 relay 更換

F14P34 CGIS 盤廠內共計134 盤,Y2023 預計施作45 盤, PM 內容:斷路器機構檢查保養及量測、SF6 露點檢測、 SF6 氣體純度檢查、確認氣室、SO2 含量檢測等,如圖22所示;先前 P4 NH-300 REF543 觸發 IRF 警報,Relay 自動重新啟動後復歸,檢查 alarm code 7033 為軟體異常,屬於低風險,安排歲修更換。

圖22:F14P34 CGIS 保養

●    F14P34_ 高壓電氣設備檢測保養

配合高壓盤保養施作保護電驛測試及停電區域的電纜健康度檢查 ( 極低頻測試 ),如圖23所示;依照 APM Team 所規劃 Power APM Ground Rule 執行項目,以符合相關電力法規與原廠手冊要求,Y2023 預計高壓 Relay 檢測及連動測試施作 122 點,電纜檢測共 84 條。

圖23:F14P34 保護電驛測試及極低頻測試

3.3.2 機械課

●    F14P12_ AAS 風管腐蝕更換及清潔

F14P12 共有P1-1F-S07/S08、P2-1F-S01、P2-2F-V01、P2-3F-S13 DIFF LSC Exhaust 等管路鏽蝕,為避免因鏽蝕破損導致失壓而影響生產而進行管路更換。更換處皆為主風管,下游銜接多台設備,皆於 APM 期間更換完成,如圖24所示。

圖24:F14P12 風管鏽蝕改善

●    F14P12_ AEX 入口風門及風管更換

F14P1 AEX 入口風門因連桿無法完全關閉至定位,導致風車停機時風門洩漏造成短流,影響 Head 壓力波動 (>OOC),因更換入口風門需進行風管盲封作業,將造成Head 壓力震盪,因此規劃於 APM 時進行施作,如圖25所示。

圖25:F14P1 AEX 風門鏽蝕更換

●    F14P12_ 冰機水泵不斷水新增閥件

FF14P12 9SCP-13 水泵入水關斷閥件故障無法關死,需不斷水工法新增閥件,避免欲維修泵浦時無法止水,二次泵為冰機冰水供應最末端,需供應穩定的溫度及管壓給下游設備,施工風險較大,故於 APM 時進行施作,如圖26所示。

圖26:F14P12 APM PCW DP 閥件開關說明

3.3.3 水處理課

●    F14P12_ UPW Pre-treatment PLC upgrade tie in

FCUP 1F P2 UPW PLC panel 升級、Remote I/O 站更換 CN2R 卡片,共計 9 處需更換 1756-CN2R 卡片,共計 1 處升級 PLC (EP4100),共計 1 處需進行 PLC 切邊測試 (EP4100),如圖27所示。

圖27:F14P12 UPW Pre-treatment PLC upgrade

●    F14P12_ UPW UPT PUMP VFD 升級

F14P12 UPW VFD 1336 II 已 phase out,至今已使用多年,廠內已無備品,為維持系統供應系統穩定,避免異常無料更換風險,進行更換新型號 VFD 753,F14 P2 UPW VFD 1336 共 4 組,已於 Y2019 更換 2 組,於 2023 APM 全數更換完成,如圖28所示。

圖28:F14P12 UPW UPT PUMP VFD upgrade

●    F14P12_ UPW Loop2 CP 管路 Tie in

FY2009 & Y2019 F14P1 UPW CP 管路斷裂兩次造成生產中斷 MRB 事件 ( 共報廢 1,130 片晶圓 ),Y2020 會同 NFDD 及 GF 原廠全檢後共發現 95 處高風險管路與劣化焊道,2021 年已完成 P1 Loop 2 CP 管路重置作業,於 2023 年 APM 完成 Tie in,如圖29所示。

圖29:F14P12 UPW Loop2 CP 管路 Tie in

本次改善管路支撐依原廠標準使用 GF Guide support,閥件支撐依照新廠設計使用 Fixed support,如圖30所示,並提前 2 個月進行預製管路 Flush 及檢測水質,確保 APM施工後水質正常。排氣手法部分也進行改善,以前使用大流量帶氣泡,氣泡卡在高點或是彎頭處不易排乾淨,本次拉設水源由低點補水高點排氣,氣泡順利排出,如圖31所示,加上支援工程師及廠商合作,APM 水質快速回線,溶氧於 5 min 快速復歸,系統提前 5 小時復歸上線,如圖32所示。

圖30:F14P12 Guide support & Fixed support

圖31:F14P12 補水排氣手法改善

圖32:F14P12 APM 水質快速回線

3.3.4 氣化課

●    F14P12_ BOC IPA CDU Pump Retrofit

F14P1 BOC IPA CDU 無PUMP 取樣路徑,新增Pump 後取樣路徑並執行Pump retrofit (Yamada to Turber) 系統一致性,如圖33所示。

圖33:F14P12 BOC IPA CDU 新增 Pump 取樣路徑

●    F14P12_ Chemical 高風險閥件更換

F14P12 利用 APM 更換 4 顆 LIT Chemical VMB 高作動閥件 ( 超過原廠 Spec, >1M 次 ),減少平時對產能的影響,如圖34所示。

圖34:F14P12 LIT chem 高風險閥件更換

4. 檢討傳承

F14P12 Y2023 APM 規劃為低壓電力設備 1/3 保養,由於 F14P12 成廠至今已運轉 20 年,在低壓電力系統的斷電與復電切換中,往往存在著過往經驗累積之邏輯連鎖及 interlock、盤內螺絲鬆脫或異物殘留、ACB 機械動作不順及輔助接點異常的突發狀況,遭遇到復電操作不順利的情況發生時,也仰賴著充足的備品事前準備及電力專家的協助,將問題迎刃而解,順利完成斷電保養與復電操作。為傳承好的經驗及檢討不好的規劃避免下次再發,茲將弱點及優點整理如所示。

F14P34 全廠小 APM 執行 50% 高壓電力設備保養,不影響工廠生產。於 2 月 23 日(四) 順利完成全廠小 APM( 依 PM O.I. 執行 50% 高壓電力設備保養,不影響工廠生產 ),本次保養共執行 11 項工程 (6 項 PM 作業,5 件系統改善 ),如表6所示。

4.1 APM Lessons learned_ 應變得宜

本次 F14P12 歲修共發現 2 項須立即處理之潛在風險:

  1. 本 次 汰 換 M-type ACB 為 NW-type ACB, 因 大 容 量 (4,000A/5,000A) 之 M-type ACB 既有銅排相間間距較 NW 大,故於轉接銅排設計時會出現銅排折角,造成 ACB 一二次側銅排相間距離縮短之現象,如圖35所示,故汰換時需特別注意以 BBIT 絕緣包覆 ACB 一/ 二次側銅排,避免間距過小易發生故障。

    圖35:F14P12 汰換 ACB 轉接銅排相間間距過近

  2. 本次 APM GC 於交機時發生 CHAD 分析儀器異常,原預計造成交機時程延 緩,但因 Offline 送樣檢測 N+3(F14P6/F14P1/F18/F15),讓當天歲修復機仍可準時完成量測需求。

4.2 APM Lessons learned_ 好的規劃

除了上述發現外,本次 F14P12 歲修也建議保持 4 項優良傳統,如表6所示,建議未來規劃歲修時可持續維持並加入考量和精進:

表6:F14P12 中 APM lesson learn
tem Sys Description Prevention & Follow up
1 IE 斷電下游負載有 TLC 氣瓶櫃電源,廠務需求無 Tool ID   後續新增重要負載 FSR 需求隨機台配電及命名,不明的負載反應至工廠
2 應變得宜 :M type ACB 汰換 ACB 一二次 4000A/5000A銅排間距 <2 公分,立即以 ACB 一二次側絕緣防護包覆 ACB 更換作業前備料需確認原廠絕緣隔板安裝干涉
3

備品準備充足 : ACB 保養發現異常,立即更換備品,系統準時交回

低壓電站保養備品數量準備充足,於保養時間發現異常立即改善
4 現場標示整齊劃一,電盤防護非常到位 ( 連 LXTR/ LUPS 也有 ) 事前電盤警示防護確實避免廠商誤開盤體,造成感電危害
5

ME

風管更換作業提前完成,使工廠提前回線時程   利用施工架、升管車並提前修改干涉管路優化更換風管搬運手法、路徑
6 廢棄風管包覆防護完整,避免廢液、結晶逸散至環境   安全防護完整,確保施工人員安全
7 施工人員 / 工具準備齊全,APM 分工完整 ( 每人都清楚職責 )、施工狀況良好。 施工前多次現勘,重複確認人機料法環,規劃完整以至於工作順利沒有意外
8 現場管路 / 斷電標示清楚,縮短人員作業流程。     做好管路標示、提前預置作業縮短確認時間
9 WT

好的工法 :F14P1 L2 CP Tie in 提前 2 個月進行 Flush並量測水質,施工期間拉其他水源補水管進行排氣、架設回水溶氧備機

提前進行 Flush 並量測水質,確保 APM 當日水質不受影響 ;排氣手法改善,加速復歸時間回水溶氧備機,對於回水狀況掌握度提高
10 GC 應變得宜 :CHAD 分析儀器發生異常應變仍可準時完成交機時程 CHAD 分析儀器於歲修時間發生異常,因Offline 送樣檢測 N+3 (F14P6 / F14P1 / F18 / F15),當天仍可準時完成量測需求
11 好的規劃 :CQC rack 因 APM 期間 ME exhaust 降載導致interlock shutdown 與ME 確認exhaust 降載70%,CQC rack Exhaust interlock shutdown 設定60Pal 預防性調整至30Pa,既保有安全機制又可使CQC 穩定分析
12 好的機制: 控管APM 後線上機台會有大量異常排放H2SO4 導致管路增溫 事前針對W-H2SO4 drain 管圖控更新並直觀化,可快速於1min內辨識異常排放機台,避免全廠化學品管路融斷而洩漏的工安事件
13 FMCS DCS MQ 系統升級會比MD+ 大3~5 倍的時間( 約30~50 分鐘) 依此經驗提供下一個廠區再進行DCS 安排升級規劃上做參考

 

  1. IE ACB 備品準備充足,使歲修當天保養發現異常可立即更換備品,系統準時交回。
  2. WT P1 Loop2 CP Tie in 提前 2 個月進行 Flush 並量測水質,確保 APM 當日 TOC 及 metal 不受影響;排氣手法改善,解離管路高點進行補水排氣,讓管路迅速滿水;架設 DO 備機至回水,對於回水溶氧掌握度提高,以及協助設備教育訓練,APM 期間關閉 DP 盤,使無塵室內管路皆無空管,加速水質復歸。
  3. GC CQC rack 因 APM 期 間 ME exhaust 降 載 導 致 interlock shutdown, 與 ME 確 認 exhaust 降 載 70%, CQC rack Exhaust interlock shutdown 設定 60Pa,預防性調整至 30Pa,既保有安全機制又可使 CQC 穩定分析。
  4. GC 控管 APM 後線上機台會有大量異常排放 H2SO4 導致管路增溫,事前針對 H2SO4 drain 管圖控更新並直觀化,可快速於 1min 內辨識異常排放機台,避免全廠化學品管路融斷而洩漏的工安事件。

4.3 APM 創新手法

本次 F14P12 歲修共有兩點創新手法,可供參考:

  1. Teams 軟體已於公司內部成為主流通訊軟體多時,本次歲修因斷電低壓盤套數較多 (19 套),於停復電操作時共分 5 組同步執行操作,各組由副理或資深工程師帶領,如由值班一指令一動作依序操作 19 站過於費時,故特此建立 5 組 Teams 操作群組,並吸取 F18P2 APM 經驗,由各組值班人員操作前啟動會議室並以電話方式邀請現場人員加入,除可方便各組人員同步操作與資訊傳遞,亦可讓指揮官迅速掌握各組現場進度,Teams 群組,如圖36所示。

    圖36:F14P12 APM 創新手法分享 - Teams 操作分組同步執行

  2. F14P12 為運轉 20 年之老舊廠區,部分設計與實際情形於 20 年間或已失傳,為驗證各低壓盤 RTU 邏輯功能與反應時間,特此設計 RTU 測試邏輯一條龍,除驗證基本正常供電時 Tie ACB 會自動切離,同時可驗證 Auto Tie、UV/AR…等邏輯功能是否正常,及反應秒數是否設定正確。為驗證此 SOP,於 8/2 APM 前特地拜訪中科廠務學院取經,在結合設計者與前輩的經驗傳承下,及實際驗證確保 3 分鐘內可完成測試不耽誤 APM 進行,得出此一 SOP,如圖37所示。

    圖37:F14P12 APM 創新手法分享 - 低壓盤 RTU 邏輯測試

4.4 161 KV GIS 備品清單建立

F14P34 歲修保養 GIS 除輔助電驛更換外,採用 APM Team及原廠西門子的建議,建立備品清單項目為 SF6 Alarm E-card 電路板( 現場遙控盤 SF6 Alarm)、儲能馬達 (CB 機構儲能)、儲能 charger 保護裝置( 保護用電力元件)、DS/ ES 機構箱( 遠端及現場操作用) 及 thermal relay,一般常備品再加上先前廠務針對 GIS 大型備品( 已購買共用備品庫並統一存放於 F15P5,緊急時可調撥使用 ),可更完善 GIS 如發生異常,可更快復原系統,以上針對 GIS 備品供他廠參考,如圖38所示。

圖38:161kV GIS 常備品清冊

4.5 F14P34 電力系統切換經驗分享

本次 F14P34 歲修規劃為高壓電力設備 50% 保養,由於 F14P34 成廠至今已運轉 10 年以上,在高壓電力系統的切換時,多少都會存在過往設計經驗而累積下來的邏輯連鎖,或者年限久了的機械動作不順所造成的突發狀況,遭遇到切換操作不順利的情況發生,非常仰賴充足的事前準備及電力專家的協助,才可以將問題迎刃而解,順利完成的完成電力切換。

5. 結論

2023 年為 F14P12 首次執行中 APM 斷電 1/3 低壓站的歲修模式,F14P12 為運轉 20 年之廠區,早期迴路和盤體設計與新廠相去甚遠,同樣負載下盤體數量相對新廠較多 (57盤 ),所幸在許多以前亦曾維護 F14P12 運轉的前輩們協助下,得以於 8 月 2 日順利完成 19 套 (1/3) 低壓盤斷電保養與各項溯及改善工程,並趁本次斷電實際測試各式邏輯功能,如 RTU/FAT 實際測試、ACB 風管干涉無法 PM、 feeder ACB 完全保養、停產 ACB 汰換、低壓盤斷電保養清潔…等,讓為期一天共計 20 小時的歲修得以順利收穫與落幕。

水處理系統的 UPW CP 管路重建為全台積公司首次執行,必須考量 tie in 後對水質 DO、TOC、阻值等影響,與廠商多次溝通探討施工手法、施工順序及前置的 Flush 準備工作來使水質在 15 小時內回到 baseline,準時交還給設備端,使後續復歸流程順利執行。也感謝各單位及專業廠商的共同協助,才能使本次歲修圓滿結束。

2023 年亦為 F14P34 首次執行三年一輪的歲修模式,已順利完成 50% 高壓設備停電保養,跟以往歲修不同的是,必須要不影響工廠運轉及維持 Utility 供應的前提下完成,仰賴配合 OLTC 電壓調整、電容器投入、UPS 切換至 INV模式,達到 APM 操作使設備端無感。感謝 APM team 分享各廠的經驗,大幅減少了 APM 事前準備的時間,有幸與 APM Team 及電力專家共同討論,得以順利完成為期四天的歲修。
 

參考文獻

  1. F-GEC-99-03-010,TSMC FAC POWER APM GROUND RULE O.I.
  2. 士林原廠設備保養手冊
  3. 亞力原廠設備保養手冊
  4. 施耐德 ACB 原廠設備保養手冊
  5. 施耐德 ACB 原廠 M to NW 汰換手冊
  6. F14P12 竣工資料, 2002
  7. F-GEC-99-03-010,TSMC FAC POWER APM GROUND RULE O.I.,2023
  8. 用戶用電設備檢驗辦法 ( 台灣電業法第 32 條第 5 項 )
  9. 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)
  10. 電力設備預防性試驗規程 ( 中國電力行業標準 DL/T596-2021)
  11. Siemens GIS 原廠設備保養手冊
  12. ABB CGIS 原廠設備保養手冊
  13. 士林原廠設備保養手冊
  14. 盛英原廠設備保養手冊
  15. F14P34 竣工資料
     

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