電力工程 109 年輸配電學概要考古題

一條長120公里，線電壓161 kV，頻率60 Hz 之中程三相輸電線路，其串 聯阻抗與並聯導納各為0.08+j0.48 Ω/km 與j3×10-6 S/km。滿載時負載端 消耗功率為200 MW，功因0.9超前，線電壓155 kV，請使用標稱π 型電 路（nominal π circuit），試求： A 、B、C、D 參數。（20分） 送電端線電壓VS 之大小。（5分）

三相完全換位之345 kV、200 km之輸電線，線路常數z = j0.3 /km， y = j4×10-6 S/km於線路受電端之滿載負載為700 MW（於95%額定電壓下， 0.99功因超前），假設為一中程線路，試求： 電路之A、B、C、D參數？（12分） 送電端電壓Vs、電流Is、有效功率Ps？（9分） 電壓調節率？（4分）

某320 km、345 kV、60 Hz 之三相輸電線路，正序串聯阻抗x = j0.34 Ω/km， 正序並聯導納y = j4.5×10 －6 S/km，線路損失忽略不計。若輸電線路的送 電端加入額定線電壓，試計算： 輸電線路之ABCD 參數。（15 分） 當受電端為開路電路時的受電端電壓大小。（5 分） 當受電端為突波阻抗負載時的受電端電壓大小。（5 分）

一鋼鐵工廠有一50 MVA、13.8 kV、60 Hz 三相同步發電機， 0.15 d X  標 么，經由一50 MVA、13.8/6.9 kV，漏磁電抗為0.1標么之變壓器，連接至 4台額定與型號相同的電動機，每一電動機之次暫態電抗 0.2 d X  標么， 其額定值為5 MVA 與6.9 kV，如下圖所示。假設於P 點發生三相短路故 障，且故障時的線電壓為6.9 kV，共同伏安基準值為50 MVA，試求： 次暫態故障電流。（15分） 流經斷路器A 的次暫態故障電流。（10分） 同步發電機 A P 變壓器 電 動 機

如圖1所示為具有四匯流排之電力系統，設備額定為： 發電機：G1：500 MVA，13.8 kV，X″ = 0.25 pu，G2：750 MVA，18 kV， X″ = 0.3 pu，G3：1000 MVA，20 kV，X″ = 0.15 pu，其中X″代表 次暫態電抗。 變壓器：T1：500 MVA，13.8 kV /500 kV Y，X = 0.125 pu，T2：750 MVA， 18kV/500kVY，X=0.15pu，T3：1000MVA，20kV/500kVY， X = 0.1 pu 各500 kV輸電線：X = 50 ，若於匯流排①發生三相短路，而故障前匯流 排電壓為500 kV。故障前電流予以忽略，試以發電機G3區域之1000 MVA， 20 kV為基準值。 繪製正相序圖。（9分） 計算於故障處戴維寧等效標么電抗。（5分） 計算次暫態故障電流，以標么及均方根kA表示。（6分） 由發電機G1及線路①-②所提供的故障電流部分各有多少？（5分） 圖1 四匯流排電力系統 G2 T2 G3 G1 T3 T1 j50Ω j50Ω j50Ω ① ② ④ ③

圖一所示的三相系統中，a 相是在無負載狀況，而b 與c 相被短路至地， 且下列電流已知： 91.65 160.9 pu bI    60.00 90 pu nI    試求電流 0 aI 、 1 aI 及 2 aI 的對稱成分。（25 分） 圖一

一電動機負載由單相兩線交流線路供電，負載端量測到的電壓為210 V， 有效功率為5,000 W，功率因數為0.8滯後，線路阻抗R+jX=0.4+j0.6 Ω， 試求： 送電端電壓。（10分） 配電效率。（15分）

一工廠由專用線路供電，且距電力公司430 m，線徑477MCM鋁線（阻抗 0.131+j0.405 /km），系統匯流排短路容量為1250 MVA，受電主變壓器容 量15 MVA，阻抗為6%，66 kV/11.4 kV，廠內有一電弧爐，容量為12.5 MVA， 爐用變壓器容量設計為12.5 MVA，阻抗6.1%，電弧爐及引接線阻抗為44%， 該條饋線無其他負載，以12.5 MVA為基準值，並忽略饋線電阻，試計算： 電弧爐運轉時系統匯流閃爍電壓變動率。（15分） 如變動率超過1.5%以上，應串聯在爐用變壓器二次側（11.4 kV端）之 緩衝電抗器值（每相歐姆值）及三相總容量？（15分）

圖二所示之單相200 kVA、22.8 kV/220 V 變壓器，百分標么阻抗 Z=(1.35 + j2.5)%，電源側三相短路容量為250 MVA，試求該變壓器二次 側短路故障時的非對稱故障電流。（25 分） 圖二

一345 kV、長度300公里之輸電線路，其參數大小與相角如下： A= 0.93標么，θA=0.2°，B=Z’=97 W，θZ=87°， 假設送電端的電壓固定為1.0標么，且受電端的電壓約為VR=0.95標么， 且跨於線路兩端之電壓相量最大角度差δ=30°，試求： 輸電線路之實際負載能力為多少MW？（20分） 此時在0.98功因超前情形下，滿載電流為多少A？（5分）

請求出圖2差動電驛k = 0.1之正確跳脫條件，（10分）以及斜率m1、m2值？ （10分） 圖2 差動電驛閉鎖區及跳脫區 I1 I2 斜率m2 閉鎖區 跳脫區 k=0.1 斜率m1 跳脫區

試列舉四種保護輸配電線路的保護電驛，並試述其動作原理。（25 分） F 200kVA 22.8kV/220V 250MVA 3Φ 22.8kV 250 MVA 3Φ22.8 kV 200 kVA 22.8 kV/220 V