臺灣博碩士論文加值系統

中部科學工業園區快速蓬勃發展，園區內用電量也逐年快速成長。而園區內高科技產業的生產設備具有高靈敏、密集生產的特性，對穩定之電力供電及良好之電力品質(Power Quality)有極大之要求。本研究主要以中部科學工業園區某高科技廠為例，藉由電力品質監測系統之建置，並採用SEMI F47管制標準，分析造成電壓驟降(Voltage Sag)之原因及類別，以作為建置改善設備及新建廠之參考依據；進而加裝電壓驟降補償設備，以改善因電壓驟降而造成之損失。此外探討中科超高壓變電所(Extra High Voltage Substation, E/S) 成立前後之電力驟降事故之分析與比較，結果顯示有助於降低用戶側電壓驟降次數與生產損失。

Due to rapid development in the Central Taiwan Science Park (CTSP) of Taiwan, the requirements of electricity consumption grow fast year by year. The high-tech industry has the characteristics of highly sensitive production equipment and intensive production, and thus has great requirements of stable power supply and good power quality. This study is of a high-tech factory in the CTSP as an example, by building power quality monitoring systems, and thus based on the SEMI F47 standard to analyze the reasons and categories of the voltage sags. The results can be as a reference for installing voltage sag improvement equipment and new high-tech factory and power system planning. Further, installing the voltage sag compensation equipment to improve the loss due to voltage sag is illustrated. In addition, the analysis and comparison of the voltage sag events before and after the establishment of the EHV substation (E/S) in the CTSP show the benefits of the E/S on reducing the voltage sag occurrences and the losses of the production.

摘要 i
Abstract ii
謝誌 iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 3
第二章 中科台中園區供電系統架構 5
2.1 中科台中園區供電架構 5
2.2 中科161kV環路改接工程 10
2.3 高科技廠房之電力系統架構 16
2.3.1 N-Power供電系統 16
2.3.2 E-Power供電系統 18
2.3.3 U-Power供電系統 20
2.3.4 SUPS供電系統 21
第三章 電壓驟降概論 22
3.1 電力品質與電壓驟降理論背景 22
3.2 電壓驟降之定義 24
3.2.1 電壓驟降的發生 24
3.2.2 電壓驟降對用戶的影響 25
3.3 電壓驟降管制標準與容忍曲線 27
3.3.1 美國電腦事業設備工會(CBEMA)曲線 28
3.3.2 資訊技術工業協會(ITIC)曲線 29
3.3.3 半導體設備與材料國際組織(SEMI)曲線 30
3.3.4 台電電壓驟降分類標準 32
3.4 電壓驟降監測系統架構 33
第四章 電壓驟降事故統計分析 35
4.1 2005~2010年電壓驟降事故之統計分析 35
4.2電壓驟降時程分佈統計分析 40
4.3電壓驟降幅度分佈統計分析 41
4.4電壓驟降發生月份統計分析 42
4.5電壓驟降依責任歸屬之分析 43
4.6電壓驟降依台電分類標準之統計分析 44
4.6.1 2005年度電壓驟降分佈統計 45
4.6.2 2006年度電壓驟降分佈統計 46
4.6.3 2007年度電壓驟降分佈統計 47
4.6.4 2008年度電壓驟降分佈統計 48
4.6.5 2009年度電壓驟降分佈統計 49
4.6.6 2010年度電壓驟降分佈統計 49
4.7 電壓驟降記錄波形 50
第五章 電壓驟降改善方案與防治設備 51
5.1 台電提升科學園區用戶供電可靠度措施 51
5.1.1 中科E/S 345kV線路採四回線設計 51
5.1.2 161kV BUS區分園區內及園區外供電 51
5.1.3 全面採用高可靠度氣封型開關設備 52
5.1.4 全面採用數位式電驛 52
5.1.5 全面裝設變壓器線上油中可燃性氣體監視 53
5.1.6 實施潛藏性弱點檢查 53
5.1.7 實施設備聯合安全檢查 53
5.1.8 實施紅外線熱影像檢測 53
5.1.9 實施設備局部放電診斷 53
5.1.10 加強設備巡視 54
5.1.11 定期例行性維護及檢測 54
5.2高科技半導體廠房因應電壓驟降的防範策略 54
5.2.1新購設備符合SEMI F47國際標準 54
5.2.2裝設自動電壓補償設備 54
5.3動態不斷電系統(DUPS)系統設備 55
5.4靜態不斷電系統(SUPS)系統設備 61
5.5 DUPS與SUPS之運用比較 62
第六章 結論與建議 64
參考文獻 66

圖目錄

圖1-1 中部科學工業園區台中園區廠家位置圖 2
圖2-1 中科E/S 建築外觀 5
圖2-2 中科台中園區161kV供電系統架構圖 6
圖2-3中科台中園區台電變電站位置圖 7
圖2-4中科E/S 345kV系統圖 7
圖2-5(a) 中科D/S 161kV系統圖-1 8
圖2-5(b) 中科D/S 161kV系統圖-2 8
圖2-5(c) 中科D/S 161kV系統圖-3 9
圖2-6 航太D/S 161kV供電架構系統圖 9
圖2-7(a) 第一階段中科161kV環路系統改接圖 11
圖2-7(b) 第二階段中科161kV環路系統改接圖 11
圖2-7(c) 第三階段中科161kV環路系統改接圖 12
圖2-7(d) 第四階段中科161kV環路系統改接圖 12
圖2-7(e) 第五階段中科161kV環路系統改接圖 13
圖2-7(f) 第六階段中科161kV環路系統改接圖 13
圖2-7(g) 第七階段中科161kV環路系統改接圖 14
圖2-7(h) 第八階段中科161kV環路系統改接圖 14
圖2-7(i) 第九階段中科161kV環路系統改接圖 15
圖2-7(j) 中科161kV環路系統改接完成圖 15
圖2-8 N-Power供電系統圖 16
圖2-9 161kV GIS layout圖 17
圖2-10 161kV GIS 外觀圖 17
圖2-11 E-Power供電系統圖 18
圖2-12 發電機系統圖 19
圖2-13 發電機系統外觀圖 19
圖2-14 U-Power供電系統圖 20
圖2-15 DUPS系統外觀圖 21
圖3-1 電力品質波形示意圖 23
圖3-2 電壓驟降原因 25
圖3-3 CBEMA曲線 29
圖3-4 ITIC曲線 30
圖3-5 SEMI F47電壓驟降測試特性曲線圖 31
圖3-6 台電SEMI F47電壓驟降分類圖 33
圖3-7 電壓驟降監測系統裝設位置示意圖 34
圖3-8 電壓驟降監測系統架構圖 34
圖4-1 電壓驟降次數統計圖 35
圖4-2 電壓驟降時程分佈圖 40
圖4-3 電壓驟降幅度分佈圖 41
圖4-4 電壓驟降發生月份統計分析圖 42
圖4-5 電壓驟降責任歸屬統計圖 43
圖4-6 電壓驟降類別統計圖 44
圖4-7 2005年電壓驟降統計圖 45
圖4-8 2006年電壓驟降統計圖 46
圖4-9 2007年電壓驟降統計圖 47
圖4-10 2008年電壓驟降統計圖 48
圖4-11 2009年電壓驟降統計圖 49
圖4-12 2010年電壓驟降統計圖 50
圖4-13 電壓驟降記錄波形圖 50
圖5-1 DUPS主要元件圖 56
圖5-2 DUPS單線圖 57
圖5-3 DUPS運轉原理圖 57
圖5-4 DUPS供電系統圖 58
圖5-5 用電系統平衡圖 59
圖5-6 2005~2010年DUPS 緊急啟動次數統計圖 59
圖5-7 SUPS系統圖 61
圖5-8 SUPS外觀圖 62
圖5-9 DUPS與SUPS之運轉成本比較圖 63

表目錄

表3-1 電力品質之污染源及受害對象 23
表3-2電壓驟降對用戶的影響 26
表3-3 SEMI F47 電壓驟降測試特性規範表 32
表4-1 2005年電壓驟降統計表 36
表4-2 2006年電壓驟降統計表 36
表4-3 2007年電壓驟降統計表 37
表4-4 2008年電壓驟降統計表 38
表4-5 2009年電壓驟降統計表 38
表4-6 2010年電壓驟降統計表 39
表4-7 2005~2010年電壓驟降時程分佈統計表 40
表4-8 2005~2010年電壓驟降幅度分佈統計表 41
表4-9 電壓驟降發生月份統計表 42
表4-10 電壓驟降責任歸屬統計表 43
表4-11 電壓驟降分類等級統計表 44
表4-12 2005年C類電壓驟降原因統計表 45
表4-13 2006年C類電壓驟降原因統計表 46
表4-14 2007年C類電壓驟降原因統計表 47
表4-15 2008年C類電壓驟降原因統計表 48
表4-16 2008年D類電壓驟降原因統計表 48
表4-17 2009年C類電壓驟降原因統計表 49
表5-1 2005~2010年DUPS 緊急啟動次數統計表 60
表5-2 DUPS與SUPS之運用比較表 63

[1] 曾威能，「中科供電系統電壓驟降事故之分析與改善」，國立彰化師範大學電機工程學系，2010年6月。
[2] 張志聲，「台電中科超高壓變電所簡介」，中科誌，2011年。
[3] 台灣電力股份有限公司，輸配電工程處中區施工處，「中科E/S 161kV電纜線路改接工程」施工說明會，2009年7月。
[4] 江榮城，電力品質實務(二)，全華科技圖書，2002年5月，第9-1~9-7頁。
[5] 洪穎怡，張錦程，「電力系統電壓驟降」，電機月刊，第143期，2002年11月號，第174~175頁
[6] 王瑋民、張忠良、謝建賢、林安志、洪瑤、李芸芬、張德福，「南科鄰近線路事故對電壓驟降影響之分析」，第二十五屆電力研討研討會，2004年12月。
[7 ] 黃瓊誼、李清雲，「電壓驟降分析與改善」，台電工程月刊657期，2003年5月，第21~30頁。
[8] European standard EN-50160, voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems, CENELEC, Brussels, Belgium, 1994.
[9] IEEE recommended practice for monitoring electric power quality, IEEE Std. 1159-1995, New York: IEEE, 1995.
[10] IEEE recommended practice for evaluating electric power system compatibility with electronic process equipment, IEEE Std. 1346-1998, New York: IEEE, 1998.
[11] SEMI F47-0200, Specification for Semiconductor Processing Equipment Voltage Sag Immunity, SEMI 2000.
[12] ITIC (CBEMA) Curve Application Note, Published by Technical Committee 3(TC3) of the Information Technology Industry Council, Revised 2000.
[13] 黃瓊誼、李清雲、蔣純衡，「高科技工業電力品質之分析與改善對策研究」，台灣電力股份有限公司1999年度研究專題。