電力工程 108 年電力系統研究考古題

電源A 經斷路器B1 接到匯流排①，再經斷路器B2 接到輸電線L1，再 經斷路器B3 接到匯流排②，再經斷路器B4 接到輸電線L2，再經斷路 器B5 接到匯流排③，再經斷路器B6 接到電源B，在輸電線L1 發生接 地故障，以方向性電驛保護，請依照動作時間快、中、慢、完全不動作 說明B3、B4、B5、B6 分別屬於那一種並說明為什麼？（20 分）

一電力系統之單線圖如圖 性點經電感 p 05 .0 = n X (100 MVA, 13.8 kV)為 （15 分）

某電力系統發生故障前除了參考匯流排之外，所有匯流排電壓皆為1 標 么，已知Zbus 中Z11 = j0.25 標么，Z12 = Z21 = j0.2 標么，Z13 = Z31 = j0.15 標么，Z22 = j0.2 標么，Z23 = Z32 = j0.15 標么，Z33 = j0.2 標么，於匯流排2 發生三相直接接地故障，求：（每小題10 分，共20 分） 故障電流。 故障後匯流排3 的電壓。

三相完全換位之單迴路 /m L j R z ′ + ′ = ω ，單位 寫出線之下列特性參 特性阻抗 c Z ，突波 分別繪出下列之相等 標稱-π （Nominal-π 務人員高等考試一級暨二級考試 座 試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題 理公式外，應使用本國文字作答。 如圖示，發電機及變壓器之中性點直 pu 接地。故障發生前之電壓為 基底，求算並繪出標么零序、正序 迴路輸電線，線長為l (m)，單位 位長度並聯導納為 S/m C j y ′ = ω 參數表示式：傳播常數（Propag 阻抗（Surge impedance） s Z 。（ 等效電路（標示組成參數）：短程輸 π ）、長程輸電線等值-π （Equiva 考試試題 座號： 題上作答者，不予計分。 直接接地，馬達之中 pu 0 05 .1 ° ∠ = F V ，以 序、負序等效網路。 位長度串聯阻抗為 m 。 ation constant）γ ， 6 分） 輸電線、中程輸電線 alent-π ）。（10 分）

用牛頓－勞福森（Newton-Raphson）法解G1(X1,X2) = X1 2 + X2 2 – 4 = 0， G2(X1,X2) = X1+ 2X2= 0，初始值X1 (0)= 2，X2 (0)= 0。（每小題10 分，共20 分） 求最初賈可比（Jacobian）矩陣的數值。 求第1 次疊代結束時X1 與X2 的數值。

三相同步發電機之額定 數： pu 9.0 = d X ， ′d X sec 2.0 = a T 。此發電機 相短路故障突然發生在 故障發生前，各電抗 故障發生之初，最大

某三相電力系統Y 接三相電源，電壓分別為Va = Vs∠θa (V)， Vb = Vs∠θb(V)，Vc = Vs∠θc(V)，三相輸電線，阻抗分別為Za，Zb， Zc 與三相Δ接負載，阻抗分別為Zaa，Zbb，Zcc。（每小題10 分，共20 分） 請說明使整個電力系統為負相序三相平衡必須符合那些條件？ 請畫出此三相電力系統A 相的單相等效電路，並標示相對於電源，輸 電線與負載的電壓值與阻抗值。

如圖示之市電單相60 試述開關SW 投入 措施。（6 分） 直流鏈電壓 dv 之紋波 如機械負載為幫浦（ （3 分） 如機械負載為高轉動 能量回送之保護措施 試述變頻器輸出諧波 定為50 MVA，15 kV，60 Hz， pu 4.0 = ， pu 2.0 = ′′d X ， s 4 0 = ′dT 機供給功因0.9 落後之滿載功率 在發電機之端點，求： 抗前之電壓： iE ， iE′， iE ′′ 。（9 大直流偏移故障電流 pu) ( (max) 0 dc I Hz 交流供電交流馬達驅動系統 （Turn-on）及切離（Turn-off） 波主要頻率為何？（3 分） （Pump），試述變頻供電馬達驅動 動慣量（High inertia load），試述 施。（5 分） 波成分對馬達之影響。（3 分） 此發電機具下列參 sec， sec 6.0 0 = ′′d T ， 率至無窮匯流排。三 分） ) 。（6 分） 統： 之暫態現象及保護 動系統之主要優點。 述如何從事再生煞車

有4 部發電機組的發電廠之中，以（元╱MWh）為單位之燃料增量成本分別 為λ1= 0.01Pg1+ 6，λ2= 0.009Pg2+ 8，λ3= 0.008Pg3+ 10，λ4= 0.006Pg4+ 12， 其中Pg1，Pg2，Pg3，Pg4 分別為4 部機組的發電量，假設各個機組輸出的 最高限制分別為500 MW，500 MW，300 MW，500 MW，與最低限制 分別為50 MW，150 MW，50 MW，200 MW，求總負載1,000 MW 經濟 調度下之：（每小題10 分，共20 分） 燃料增量成本λ。 Pg3。

如圖示之微電網與傳統 試述微電網至傳統電 如微電網之直流鏈電 150 V，繪出兩者之 （6 分） 對於風力發電機，試 較優缺點。（8 分） 對於激磁凸極式（S 電機，其同步電抗及

設一負載之端電壓為v 引入電流為： 2 ) ( + = t i 其總負載功率及功因 統電網之互聯系統組成示意圖： 電網投入及切離暫態保護實務。 電壓為400 V，蓄電池電壓及太 DC/DC 介面轉換器電路，並試述 試述感應發電機與同步發電機兩 Salient-pole）及隱極式（Non-sa 及產生功率有何差異？（6 分） 30 ) 25 60 2 cos( 20 10 ) ( + ° − + = t t v π cos( 43 .2 ) 5. 73 60 2 cos( 65 .2 + ° − + t π 。（8 分） （6 分） 太陽電池電壓均為 述兩者之基本差異。 兩者之結構差異及比 alient pole）同步發 ) 20 120 2 cos( ° + t π ， ) 2. 46 120 2 ( ° − t π ，求