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電力品質與電力事件

「電力品質」對電力供應商而言，是指供電系統提供給用戶端不受干擾的標準電源的能力；對用戶而言，是指負載運轉時不會干擾或降低供電電源效率的能力；對用電設備則可能造成立即性的故障，或累積一段時日後才損壞，不能使用。由此可知，要提升電力品質，需得從供電端、用戶端和設備本身，三方著手。

造成電力品質不良的可能因素頗多，例如難以預期的雷擊、鹽霧害、鳥獸害、風害等自然事件或外物碰觸。曾經在竹科便發生過，某公司週年慶用的彩帶纏住高壓線路導致短路跳電，造成上億元的損失。事後，台電與園區將架空線路改為地下電纜，以減少此類短路事件的發生機率。此外，人為因素、設備劣化和電路問題等都可能造成電力品質不良。

電力品質問題反應出來的現象有：一、開關切換或雷擊造成的暫態(transient)。二、電壓驟降(voltage sag)或驟升。三、不平衡負載及故障引起的三相不平衡。四、電力諧波。五、電壓閃爍。六、電磁干擾。七、接地與雜散電流等。其中，又以電壓驟降為最典型的電力事件。據ABB自動化與驅動控制事業部電能轉換單元負責人吳文銓表示，電壓驟降造成的損失不若大規模停電來得嚴重，但發生的次數頻繁，多數廠商每個月至少會遇到兩至三次的壓降事件。每次復機所耗費的時間，短則幾分鐘，長則數小時，對產線的影響不容小覷。

辨別電壓驟降與斷電

當發生接地故障、設備絕緣失效、外物碰觸、自然事件等狀況所引發的電力事件時，在保護電驛檢出故障及斷路器動作清除故障前的短暫時間內，故障點鄰近用戶所發生的電壓降低現象，稱為「電壓驟降」。一般來說，電壓驟降指電壓有效值下降至標稱值的10%至90%之間，持續時間在半個週波到數秒。而電壓有效值下降至標稱值的10%以下，稱為「瞬間斷電」。兩者皆會造成設備當機，但斷電時，負載與供電系統完全切離；電壓驟降時，負載仍與供電源相連，而且電壓驟降發生的機率遠大於斷電，是以電壓驟降為提升電力品質首要因應的技術問題。

ABB自動化與驅動控制事業部電能轉換單元業務副理許雅妤說明：「電壓閃爍、三相不平衡是供電波型改變，透過電力調節即可回復高品質供電。電壓驟降則需考慮降幅、持續時間與相位移。當降幅超過標稱值60%以下或達到斷電標準，就需要立即採取電力保護措施。」

吳文銓進一步補充：「電力事件的起因與種類眾多，並非加裝電力調節設備或不斷電系統後，都可百分之百解決電力品質問題。遇到如九二一大地震般的災難型事件時，電力保護設備的成效亦是有限。」據台電分享，要有效解決電力品質問題，需要三方齊心合作。電力公司致力於減少電力事件發生機率，用戶端可增設電力保護設備以提高對壓降事件的因應能力，機台設備商則需滿足SEMI F47(Semiconductor Equipment and Materials International, SEMI)對電壓驟降的耐受要求。

技術對策

針對電壓驟降等電力品質問題，用戶端的技術對策略分為二。首先，在機台設備採購上，選用符合SEMI F47標準的產品。SEMI F47意即設備對電壓驟降的耐受時間需達到以下能力：當電壓在50%標稱值時為0.05到0.2秒；在70%標稱值時為0.2到0.5秒；在80%標稱值時為0.5到1.0秒。換言之，符合SEMI F47標準的製程設備，在遭逢F47型電壓驟降事件時，能繼續運作，不中斷生產程序。

其次是從用戶本身的系統進行預防與改善。一般而言，用戶端可加裝不斷電系統(Uninterruptible Power Supply ,UPS)、動態電壓調節器(Active Voltage Conditioner ,AVC)、靜態轉供開關(Static Transfer Switch, STS)等設備，來提升對電壓驟降或驟升的耐受能力。許雅妤解釋，概略來看，電壓降幅在40%以內且持續時間在一秒以下的壓降事件，可藉由成本較低的動態電壓調節器來進行補償，以回復穩定供電；而一秒以上的瞬間斷電，則需透過不斷電系統來暫時供應電力。

許雅妤分享，ABB的動態電壓調節器PCS100 AVC具備98%以上的高效率表現，可快速精準地修正波形，體積更只有一般不斷電系統的三分之一。PCS100 AVC兼具極省電、佔地面積小、無電池維護成本、動態響應快等特點。種種優勢獲南部某封測大廠見證，以今年2月的台南地震為例，當時電壓擾動的情況驟增，但PCS100 AVC卻成功守護該廠產線，使其運轉無虞。

位於南科的某面板製造商表示，由於南部電網供電的不確定性較高，因此選擇內含儲能元件的PCS100 UPS-I做為電力保護措施之一。PCS100 UPS-I是工業級的大功率UPS，能在1.8毫秒內完成電壓補償，且具備208V電壓規格產品以滿足高科技產業的特殊需求。許雅妤說明，ABB的模組化設計可讓用戶端進行冗餘配置時節省建置成本。「以100kVA的應用來說，以往會配置兩台100kVA的UPS，做為備援。但模組化的PCS100 UPS，每個儲電單元可獨立運行，因此僅需要一台100kVA的UPS，再加上兩個10kVA的小功率UPS模組即可。」另外，可熱插拔維護、全模組不用旁路、較少的自發性熱能、平均修復時間(Mean Time to Repair, MTTR)30分鐘等都是其特色。

掌握關鍵時刻，守護高科技廠房

許雅妤分享用戶端回饋，廠商一般都會自主進行廠內電力事件分析，以了解供電系統發生電力事件的頻率與可能原因，進而研擬防範對策。「作為電力調節與電力保護產品供應商，ABB建議用戶端可從當地供電情況與電力事件的歷史紀錄出發，全面評估新增設備的佔用空間、包含空調等的總用電量、維修保養成本、售後技術支援服務，以及考慮儲能元件衰減後的中長期產品效能與可靠度等面向，以做為增添電力保護設備的綜合性考量。」

ABB電力保護產品於全球高科技產業的累積裝機量已超過800MVA，在鄰近的日、韓、中國以及台灣都有豐厚實績，舉凡晶圓廠、封測廠、面板廠、資料中心等，都有ABB為高科技廠房守護每個關鍵時刻。