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研究生: 許庭彰
Ting-Zhang Xu
論文名稱: 應用IED及評估分析法於高壓斷路器之狀態維護研究
Apply IED and Evaluative Method for CBM of High Voltage Circuit Breaker
指導教授: 辜志承
Jyh-Cherng Gu
口試委員: 蒲冠志
Kuan-Chih Pu
楊明達
Ming-Ta Yang
吳啟瑞
Chi-Jui Wu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 181
中文關鍵詞: 狀態維護斷路器智慧型電子裝置層級分析法相對劣化度分析失效模式與影響分析
外文關鍵詞: CBM, CB, IED, AHP, RDD, FMEA
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  • 目前大部分的台灣發電廠對於高壓斷路器採取傳統以時間為基礎的定期維護策略,主要關鍵在於沒有安裝具有監視功能的智慧型電子裝置於斷路器,導致無法更加完整地蒐集斷路器維護及運轉資訊。雖然目前台電變電所皆已全面安裝智慧型電子裝置搭配斷路器,但卻普遍沒有將其斷路器維護資訊功能應用於斷路器之狀態維護策略上。
    為解決上述兩項問題,本研究對已經安裝智慧型電子裝置於斷路器之發電廠或變電所,將利用專家問卷得出斷路器各項狀態評估因素及指標之權重,並運用智慧型電子裝置所提供之功能及斷路器歷史維護資料,結合如層級分析法、相對劣化度和模糊理論等評估方法於運轉狀態分析,此結果可了解斷路器進行維護之最適當時機;若尚未安裝智慧型電子裝置於斷路器之發電廠或變電所,本研究將利用斷路器關鍵部件失效模式與影響分析問卷,進而評估斷路器之電驛設備包含機電電驛、數位電驛或智慧型電子裝置其失效模式與風險優先序數之高低,此結果表現出其風險優先序數低於其他斷路器之電驛設備,對於斷路器的維護策略有極大之幫助。
    關鍵字:狀態維護、斷路器、智慧型電子裝置、層級分析法、相對劣化度分析、失效模式與影響分析


    Most of the power plants in Taiwan adopt the traditional time-based maintenance (TBM) strategy for high-voltage circuit breakers (CB). The key lies in the failure to install intelligent electronic devices (IED) with monitoring functions on CB, resulting in the inability to collect CB maintenance and operation information. Although Taipower company have all installed IED with CB, they have generally not applied CB maintenance information function to the condition-based maintenance (CBM) strategy of CB.
    In order to solve the above two problems, this research will use expert questionnaires to obtain the weights of various status evaluation factors and indicators of CB for power plants or substations that have installed IED with CB. The functions provided by the device and the historical maintenance data of CB, combined with evaluative methods such as analytic hierarchy process (AHP), relative deterioration degree (RDD), and fuzzy theory, are used in the analysis of operating status. This result can understand the most appropriate time for the maintenance of CB. If no IED has been installed in the power plant or substation of CB, this research will use the failure mode and effect analysis (FMEA) questionnaire to evaluate the monitoring equipment of CB including electromechanical relays, digital relays or IED. The failure mode and risk priority number (RPN) of the type electronic device are high and low. This result shows that RPN is lower than the monitoring equipment of other CB, which is of great help to the maintenance strategy of CB.
    Keywords:CBM, CB, IED, AHP, RDD, FMEA

    中文摘要 I Abstract V 誌謝 VII 目錄 IX 圖目錄 XV 表目錄 XV 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究內容及步驟 4 1.4 論文架構 5 第二章 斷路器之維護與IED之介紹 7 2.1 前言 7 2.2 電力設備維護之發展趨勢 7 2.2.1 事後維護 9 2.2.2 定期維護 9 2.2.3 狀態維護 11 2.2.4 可靠度為中心維護 11 2.3 斷路器簡介 12 2.3.1 磁吹式斷路器 12 2.3.2 真空斷路器 14 2.3.3 氣體斷路器 15 2.4 IED簡介 16 2.4.1 IED功能簡介 18 2.4.2 SEL-351A之CB壽命評估 23 2.4.3 日亞之GCB壽命評估 26 2.4.4 華城之VCB壽命評估 28 2.5 本章小結 29 第三章 斷路器故障統計及狀態評估參數 31 3.1 前言 31 3.2 斷路器常見故障情況統計 31 3.2.1 斷路器常見故障原因及處置 33 3.2.2 運轉中異常發生的原因及處置 35 3.3 斷路器維護週期簡介 36 3.3.1 巡視檢查 37 3.3.2 外部檢查 38 3.3.3 內部檢查 39 3.4 維護週期調整之參考原則 40 3.5 斷路器狀態評估指標說明 41 3.5.1 電氣與機械特性之指標 42 3.5.2 IED監視之指標 47 3.5.3 運轉維護之指標 48 3.6 本章小結 50 第四章 斷路器之專家問卷調查 51 4.1 前言 51 4.2 斷路器之專家問卷步驟 51 4.3 斷路器之專家問卷設計 52 4.3.1 斷路器之專家問卷編製 53 4.3.2 斷路器之專家問卷對象 55 4.3.3 斷路器之專家問卷回收 55 4.4 斷路器之專家問卷填答說明 56 4.4.1 示範填答勾選方式 57 4.4.2 合理值及無效值說明 59 4.5 本章小結 60 第五章 斷路器狀態維護之評估方法 61 5.1 前言 61 5.2 斷路器維護決策分析系統架構 61 5.3 層級分析法 63 5.3.1 層級結構模型 65 5.3.2 配對比較矩陣 66 5.3.3 權重計算與一致性檢驗 67 5.3.4 專家調查法權重計算 68 5.4 相對劣化度 69 5.4.1 應用相對劣化度之指標說明 72 5.5 模糊理論 73 5.5.1 模糊化 75 5.5.2 歸屬函數 75 5.5.3 解模糊化 78 5.6 斷路器狀態维護决策方法 79 5.7 失效模式與風險優先序數 81 5.7.1 失效模式與風險優先序數評度 82 5.8 本章小結 85 第六章 專家問卷調查與案例分析 87 6.1 前言 87 6.2 斷路器之專家問卷統計 87 6.3 層級分析法分析結果 91 6.3.1 斷路器狀態評估因素權重計算 91 6.3.2 斷路器狀態評估指標權重計算 94 6.3.3 各評量指標之權重 95 6.3.4 專家調查法分析結果 97 6.4 相對劣化度分析 98 6.4.1 案例一:北部變電所23kV GIS/VCB 98 6.4.2 案例一之相對劣化度分析結果 99 6.4.3 案例二:北部變電所69kV特高GIS/GCB 103 6.4.4 案例二之相對劣化度分析結果 104 6.5 模糊理論分析結果 106 6.6 斷路器狀態維護評估結果 109 6.6.1 案例一和案例二之狀態維護評估結果 110 6.6.2 案例三和案例六之狀態維護評估結果 112 6.6.3 案例七和案例八之狀態維護評估結果 114 6.7 運用模糊規則於斷路器失效模式與影響分析 116 6.7.1 各種情境之說明 116 6.7.2 情境一之分析結果 117 6.7.3 情境二之分析結果 119 6.7.4 情境三之分析結果 121 6.7.5 風險優先序數之分析結果 122 6.8 本章小結 125 第七章 結論及未來研究方向 127 7.1 結論 127 7.2 未來研究方向 128 參考文獻 129 附錄A 斷路器狀態評估之專家意見問卷 133 附錄B 斷路器關鍵部件失效模式與影響分析之專家意見問卷 139 附錄C 案例三到案例八之狀態維護評估計算過程 153 C.1案例三與案例四之狀態維護評估計算 153 C.2案例五與案例六之狀態維護評估計算 155 C.3案例七與案例八之狀態維護評估計算 157

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    無法下載圖示 全文公開日期 2025/06/17 (校內網路)
    全文公開日期 2025/06/17 (校外網路)
    全文公開日期 2025/06/17 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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