電力工程 106 年輸配電學概要考古題

電力系統中有各種發電方式及發電設備，包括火力、核能、水力、抽蓄水力、太陽 光電發電及風力發電等，請比較說明： 何謂穩定的能源？請就技術及運轉方式說明。（10 分） 上述各種發電方式，何者屬於不穩定的能源？為什麼？（5 分） 臺灣要發展綠能發電，2025 年要達到發電總容量的20%，如果夏季突然遭烏雲遮 日，會發生什麼影響？（5 分）

試說明輸電線路導體發生「集膚效應」（skin effect）之基本特性。（25 分）

如下圖所示，一三相平衡Y 接電壓源，經由一平衡三相導線接到一三相平衡Δ接負 載。電壓源的線電壓EAB 為480∠0°伏特。負載阻抗ZΔ每相為30∠40°歐姆。導線阻 抗ZL 每相為1∠85°歐姆。繪製該系統之單線圖，並標示電壓源電壓、導線阻抗與負 載阻抗。計算每條導線上的電流IA、IB、IC，負載端三相電壓Eab、Ebc、Eca 以及負載 電流Iab、Ibc、Ica。電壓與電流以相量表示。（27 分） EAN EBN ECN ZL ZΔ ZL ZL ZΔ ZΔ IC IA IB Ica Iab Ibc B A C a b c

圖1 所示為交流2 相電源供電給兩個單相負載，圖中ZL1 = 6+j8 Ω, ZL2 = 8+j6 Ω, Vp = 220 V，請計算： 各條導線上的電流IaA, IbB, InN。（10 分） 將Vnb 改為Vp ° ∠0 ，形成交流單相三線式配電系統，重算三條導線電流。（10 分） 可否將原為交流單相三線式配電系統直接改接為交流2 相供電？為什麼？（10 分） 圖1. 2 相交流電路示意圖

一個單相交流電壓源v(t) = Vmcos(ωt + θ)，其中Vm 為峰值電壓(V)、ω為角頻率(rad/s)、 θ 為相角(rad)、t 為時間(s)。該電壓源經由一個手動開關連接至一個簡單的串聯RL 電 路，其電路元件參數分別為電阻器R(Ω)、電感器L(H)。試求流過串聯RL 電路之完 整電流響應表示式，以及最大暫態電流響應之表示式與發生條件。假設該電路之電 感器L 無初始電流。（25 分）

一條由兩條4/0 12-銅導體構成的單相電力傳輸線，兩條導體間隔為5 公尺，傳輸線長 度為20 公里。導體的幾何平均半徑為1.750 公分。試求各導體的等效電感。（20 分）

有一工廠用電總負載1250 kW、功率因數0.75 落後，長期遭電力公司加收功因調整 費及能源主管單位關切；又要擴充生產設備加裝等效電動機容量300 馬力、功率因 數0.85 落後的新負載，請計算及分析： 擴增設備後的全場總負載與功率因數。（10 分） 如果要加裝電容器組將整廠功率因數提升到0.95 落後，則最少應加裝多少容量？ （5 分） 為了自動調整功率因數，常加裝自動功因調整控制器（automatic power factor regulator, APFR），試述其原理。（5 分） A N B a n b ZL1 ZL2 Vp 0° Vp -90° 106年特種考試地方政府公務人員考試試題 全一張 （背面） 等 別： 四等考試 類 科： 電力工程 科 目： 輸配電學概要

如圖所示，一具單相配電變壓器之額定規格為100 kVA、11400/220 V、60 Hz、內電 抗1.8%，其一次側繞組連接至具有三相短路容量為100 MVA 之三相三線電力系統中 之兩線。當該單相配電變壓器二次側繞組發生短路故障時，試求非對稱故障電流大 小的安培值與標么值。已知600 V 以下低壓系統之非對稱故障電流為對稱故障電流 之1.25 倍，600 V 以上高壓系統之非對稱故障電流為對稱故障電流之1.6 倍。（25 分） R S T 100 kVA X = 1.8% 三相三線11.4 kV電力系統 短路容量100 MVA 11400 V 220 V 220 V繞組發生短路故障

一般的輸電系統採用網狀（mesh）拓樸，配電系統則採用輻射狀（radial）拓樸，試 說明兩種拓樸在供電可靠度與保護設備選用的差異。（20 分）

由一60 Hz 的三相架空輸電線供電給三相平衡電力負載，其單相等效電路如圖2 所 示，負載端滿載運轉時等效單相負載為33 kV, 10 MVA，功率因數0.8 落後，試求： 等效雙埠四端點傳輸參數A, B, C, D。（15 分） R R S R R S DI CV I BI AV V + = + = 送電端的電壓、電流、功率因數及三相總功率。（15 分） 圖2. 架空輸電線供電給三相平衡電力負載的單相等效電路 - - j0.3 Ω j0.6 Ω j0.2 Ω -j0.06S -j0.06S + + VR VS IS IR

試說明輸配電系統異常過電壓之起因。（25 分） 三相三線11.4 kV 電力系統 短路容量100 MVA 100 kVA X=1.8% 11400 V 220 V 220 V 繞組發生短路故障 R S T

一平衡三相Y 接負載與另一平衡三相Δ接電容器組並聯。該Y 接負載每相的阻抗為 （3+j4）歐姆。Y 接負載的中性點經由一電抗為2 歐姆的電感接地。電容器組，每相 的容抗為30 歐姆。繪製本系統的正序、負序與零序網路。（18 分）並計算以相量表 示之正序、負序與零序等效阻抗。（15 分）