電力工程 103 年輸配電學概要考古題

試分別敘述輸電與配電的功能及其主要設備。（20 分）

三相、60 Hz、345 kV 輸電線長300 公里，每相輸電線電感為0.98 mH/km、每相輸 電線電容為0.0114 µF/km，假設為無耗損輸電線。 試求輸電線相位常數β 、突波阻抗 c Z 、傳播速度v及輸電線波長λ 。（12 分） 受電端在345 kV 時，其額定負載為400 MW、功率因數0.8 落後，試求受電端電 流大小及送電端電流大小。（8 分）

試繪出一條中程輸電線路（medium-length transmission line）之公稱T（nominal T） 等效電路模型，接著推導該電路模型之送電端電壓、電流相量（VS、IS）以其受電 端電壓、電流相量（VR、IR）、串聯總阻抗Z、相至中性點總並聯導納Y 所表達之 方程式，最後求出該線路之電壓調整率（voltage regulation）表示式。（20 分）

依輸電線路長短以及電容在線路上的效應，試說明輸電線路三種電路表示法。（15 分）

若已知某一不平衡三相Ｙ接電壓源之電壓如下所示： ° ∠ = 0 554 an V V 、 ° − ∠ = 120 520 bn V V 及 ° ∠ = 115 590 cn V V，此Ｙ接電壓源經過線路阻抗供電給一平衡三 相Δ 形負載，已知三相Δ 形負載每相阻抗為 Ω ° ∠ = Δ 40 30 Z ，而介於電源及負載間之 線路阻抗每相為 Ω ° ∠ = 85 1 L Z 。若已知電源中性線直接接地，試求a相電源電流aI 之： 零相序成分 0 aI 。（6 分） 正相序成分 1 aI 。（7 分） 負相序成分 2 aI 。（7 分）

一部三相、15.5 kV、65 MVA、60 Hz、Y 連接、次暫態電抗Xd”＝0.12 標么之大型 同步發電機，連接到一具三相、15.5/120 kV、65 MVA、Δ-Y 連接、漏電抗0.1 標么 電力變壓器之低壓側。取65 MVA 為基準值，假設該同步發電機故障前的電壓為 1.0 標么，若電力變壓器的高壓側發生三相接地對稱故障時，試求： 變壓器兩側之次暫態對稱故障電流之實際值及標么值。（10 分） 直流波電流分量的可能最大標么值，以及發生直流波電流分量為最大值時之瞬間 最大總電流標么值。（10 分）

試說明並比較： 斷路器、隔離開關； 標稱電壓、供電電壓、用電電壓。（25 分）

有一阻抗為2 + j4 Ω的三相線路示於下圖中。此線路饋電給兩個並聯連接之平衡三相 負載。第一個負載為Y 接，其每相阻抗為30 +j40 Ω。第二個負載為Δ 接，其每相 阻抗為60 – j45 Ω。在此線路左側送電端施加一線對線電壓415.7 V 的三相正相序平 衡電源。取送電端相電壓 A V 為參考，試決定：（每小題5 分，共25 分） 從送電端電源流出的 A I 相電流。 從電源流出的三相實功率。 負載端的線對線Vab 電壓。 Y 接負載的a相電流 an I 。 Δ 接負載的a流向b之相電流 ab I 。 -j45 Ω 60 Ω c ɑ b 2+j4 Ω 30 Ω j40 Ω n A B C ○ ____ ○ ○ _____ ‧ ‧ ‧ 。 。 。 103年公務人員普通考試試題 全一張 （背面）

請說明改善一個配電線路或配電系統之電壓降（voltage drop）的方法。（30 分）

設某變電所的年負載紀錄如下表，其中每月負載為固定的平均值（MW），試計算 年平均負載以及年負載因數。（15 分） 時段 負載 時段 負載 時段 負載 時段 負載 一月 8 四月 2 七月 16 十月 4 二月 6 五月 6 八月 14 十一月 6 三月 4 六月 12 九月 10 十二月 8

兩部發電機並聯於一個三相Δ-Y 接變壓器之低壓側，1 號發電機之額定為25000 kVA、 13.8 kV。2 號發電機之額定為12500 kVA、13.8 kV。每一發電機以各自額定作為基 準的次暫態電抗為20%。變壓器之額定為37500 kVA、13.8 kVΔ/69 kV Y ，其電抗 為10%。故障發生之前，變壓器之高壓側為67 kV，且變壓器無載、發電機間無環 流存在。試求在變壓器高壓側發生三相短路故障時，次暫態故障電流實際值及每一 部發電機的次暫態電流實際值。（15 分）

請說明輸配電系統之系統中性點接地（system neutral ground）的定義、優點以及方 法。（30 分）

如下圖所示為發電機與電抗之系統架構，其中各設備的百分比電抗值係以其額定值 為基準值。設匯流排電壓為11 kV 且三相短路故障發生在F 處，試計算故障電流與 短路容量。（25 分） 1 G 2 G 3 G 10 MVA 20 MVA 20 MVA 10 MVA 8 MVA F 1 X 2 X 5 % 4 % 10 % 15 % 15 %

分別說明傅倫第效應（Ferranti effect）之現象與其產生之原因。（10 分） 說明電暈發生之原因與現象。（10 分）