電力工程 105 年輸配電學概要考古題

一320 公里、345 kV、60 Hz 三相未經補償輸電線路，有一正相序串聯電抗 km / 35 .0 Ω = x ，與正相序並聯導納 s/km 10 4 6 − × = j y ，假設此為無損耗線路，試求： A、B、C、D 參數。（15 分） 突波阻抗負載SIL（單位為MW）。（5 分） 假設額定電壓加於送電端且受電端為開路，試求受電端電壓VR（單位為kV）。（5 分）

畫出圖1 所示之電力系統的單相阻抗圖（impedance diagram per phase）及忽略負載時 的零序阻抗圖（Zero-sequence impedance diagram）。（20 分） 1

已知三相系統A 相線電流正相序分量為 ∠ 57.8 -30°A，A 相線電流負相序分量為 ∠ 57.8 30°A，A 相線電流零相序分量為0 A，求C 相線電流。（10 分）（必須列出計算 過程）

一三相Y 接電阻性負載每相負載值為 pu 0 1 ° ∠ ，其由一Y-△變壓器之低壓Y 側供電， 負載中性點並未連接至系統的中性點。假設正序與負序的負載電流各為 pu 30 1 1 ° ∠ = aI 與 pu 250 3.0 2 ° ∠ = aI ，且其變壓器低壓Y 側的正序與負序相電壓為 pu 30 1 1 ° ∠ = a V 與 pu 250 3.0 2 ° ∠ = a V ，假設考慮相移，試求： 變壓器高壓△側的線電壓VAB、VBC 與VCA（單位為pu）。（15 分） 變壓器高壓△側的線電流IA、IB 與IC（單位為pu）。（10 分）

一條100 公里長的無損耗輸電線，每相每公里串聯阻抗為j3 Ω，每相每公里並聯導 納為j3.3 Ʊ，特性阻抗為400 Ω，求Y 接負載每相阻抗為多少歐姆時可以使這條輸 電線成為沒有反射波的無限線？（10 分）請列出公式並說明為什麼？（10 分）

一熱處理工廠配電系統如下圖所示，一次側短路容量為100 MVA，主變壓器規格 300 kVA、380 V/220 V、 % 5 1 = T X ，照明變壓器20 kVA、 % 3 2 = T X 、220 V/110-190 V， 供應照明迴路用電，而分路1、2、3 分別為50 HP 揚水幫浦，20 HP 鼓風機與80 HP 壓延機之馬達負載，其次暫態電抗皆為 % 20 "= d X ，假設1 HP 等於1 kVA。假設系統 容量基值kVAb 為300 kVA，照明變壓器一次側電壓基值為 V 220 = b kV ，當於F 點發 生三相短路故障時，試求： 標么阻抗圖。（15 分） 對稱故障電流（單位為kA）。（10 分）

負載 A 1 T 2 T 負載 B 圖1 二、請回答下列問題： 何謂輸電線的導體換位（Transposition）？請繪出一個完整的三相導體換位週期 （Transposition cycle）。（10 分） 何謂輸電線的突波阻抗負載（Surge impedance loading）？請說明。（10 分） 三、請回答下列問題： 大部分的工業電力負載之功率因數為超前、落後或是單位功因？請說明原因。（5 分） 某電力負載自三相220-V 之電源吸收20 kVA、0.707 落後功因（Lagging power factor）之電力，若並聯一電容器，以提升該負載之功因至0.95，試求電容器之kVA 額定值（以kVAR 表示）與電容器並聯前及並聯後的線電流。（15 分） 105年公務人員普通考試試題 全一張 （背面） 類 科：電力工程 科 目：輸配電學概要

某三相電力系統經變壓器供電給馬達，電源端等效電抗為0.075 pu，變壓器等效電抗 為0.55 pu，馬達等效電抗為2.5 pu，在變壓器與馬達中間發生三相短路故障，對稱 故障電流為多少pu？（10 分）（必須列出計算過程）

試比較直接接地系統與非接地系統的優缺點。（25 分） 1 2 3 4 M M M F 照明變壓器 主變壓器 揚水幫浦 鼓風機 壓延機 100 MVA 系統短路容量

如圖2 所示之三相四線系統，相導體間的互感皆為Zab，每條相導體到中性線之互感 皆為Zan。線路之電壓（KV）資料如下： ' ' 182.0 70.0 KV 154.0 28.0 KV an a n V j V j = + = + ' ' 72.24 32.62 KV 44.24 74.62 KV bn b n V j V j = − = − ' ' 170.24 88.62 KV 198.24 46.62 KV cn c n V j V j = − + = − + 線路之阻抗（單位為Ω）資料如下： 30 80 20 60 j Z j Z j Z j Z an nn ab aa = = = = 利用對稱分量法（Symmetrical Components）決定線路電流ܫ௔、 ܫ௕及ܫ௖。（20 分） 圖2

為了避免電暈產生，輸電線經常使用鋁線而不使用銅線，請說明其原因。（10 分）

差動電驛（Differential relay）應用於電力變壓器保護時，你認為是針對變壓器的外 部故障（External faults）、內部故障（Internal faults）或是過載（Overloads）何者進 行保護？試繪出單相雙繞組電力變壓器差動保護的接線圖，並標示所有元件的極性 與電流方向。（20 分） Zaa Ib Van Vbn Vcn Ic a In b c n Zaa Zaa Znn Zab Zab Zab a' b' c' Zan n' Va'n' Vb'n' Vc'n' + + + + + + － － － － － － Ia KV 62 . 74 24 . 44 j V n b − = ′ ′ KV 62 . 46 24 . 198 j V n c + − = ′ ′

請以中程輸電線說明輕載時負載端為什麼會形成過電壓？（10 分）如何使用輸 電線並聯補償避免輕載時負載端可能的過電壓？（10 分）

臺灣某大型火力發電廠發電機電壓為20 kV，經發電廠升壓變壓器升壓後再經架空輸 電線路供電到二次變電所，請依序列出由發電廠升壓變壓器到二次變電所之間架空 輸電線路的各個電壓值與中間的變電設備名稱。（10 分）

電力公司以三相平衡的發電機，經由三相架空輸配電線路供電給三相平衡的負 載，架空輸配電線路三相之間的距離不同，導致各相的電感值不同，畫圖說明如何 以完全換位讓架空輸配電線路各相的電感值相同？（10 分）如果架空輸配電線路 A 相到B 相之間的距離為X 公尺，B 相到C 相之間的距離為Y 公尺，C 相到A 相之 間的距離為Z 公尺，X+ Y = Z，2X = Y，以完全換位讓此架空輸配電線路與三相等間 距6 公尺各相的電感值相同，求X 等於多少公尺？（10 分）（必須列出計算過程）