電力工程 115 年電力系統考古題

圖1 為一個三相平衡之配電系統單線圖，其中負載吸收滿載實功率 8 MW、功率因數（pf）0.8 落後（Lagging），負載匯流排之線電壓為3.3 kV， 三相配電線每相電抗實際值為0.1 歐姆（Ω）、電阻忽略不計。 ㈠計算電源端線電壓，與負載匯流排的電壓調整率（V.R.%）。（10 分） ㈡以負載匯流排a 相對地電壓為參考，繪出此系統a 相的操作相量圖 （Phasor diagram）。（10 分） S V Load 3.3 kV 8 MW, pf=0.8 Lagging 0 1 j . 圖1

圖2 為一個60 Hz、120 公里、三相、單迴路、經適當換位的輸電線架 構。輸電線導體為鋁質，比導磁系數μr = 1.0，每根導體半徑r = 1.27 cm。 ㈠計算輸電線每相每公里的電感量（mH），與每相總電抗值（Ω）。（10 分） ㈡計算輸電線每相每公里對地的電容量（μF），與每相對地總容抗值（Ω）。 （10 分） 15.24 m 7.62 m 7.62 m 50.8 cm r=1.27 cm 圖2

圖3 為一個三相輸電系統單線圖，各設備的正、負、零相序電抗標么值 均以升壓變壓器T1 的額定為基準（Base）值，並標示於圖3。假設在匯 流排(3)出口的a 相發生完全單線接地（SLG）事故，事故前故障相的電 壓為1.0 標么，變壓器的正、負、零相序電抗值假設相等，且變壓器相 位移不予考慮。 ㈠繪出此輸電系統的正、負、零相序電路。（10 分） ㈡由相序電路組合，計算此完全單線接地事故電流的標么值與實際值。 （10 分） G1 (1) (2) 100 MVA/13.8 kV 0 0 6 pu X . 1 2 0 2 pu X X . Transmission line T1, 100 MVA, 13.8 kV/138 kV 1 0 1 pu T X . 0 0 04 pu X . 1 2 0 2 pu X X . 100 MVA B S 138 kV B V SLG (3) 0 1 pu n X . n X 圖3

圖4 為一個60 Hz 獨立運轉之三相電力系統，遭遇大型發電機組跳機事 故時，產生的低頻變動響應。圖4 標示出(1)～(3)三區間的頻率走勢曲 線。 ㈠說明此(1)～(3)區間頻率變動的可能成因。（10 分） ㈡說明此電力系統在(1)～(3)區間需採何種功能的控制操作，以產生此低 頻變動響應。（10 分） 0 2 4 6 8 10 60 59.8 59.6 59.4 頻率 Hz (1) (2) (3) 時間(分) 圖4 (1) (2) (3) Transmission line

圖5 為一個三相電力變壓器的差動電驛規劃接線配置，其中標示出變壓 器的接線方式與極性、比流器的極性，與虛線方塊標示之差動電驛的作 動（Op）與抑制（R）線圈。假設比流器的電流比與變壓器能完全匹配， 不需輔助比流器。 ㈠請完成此差動電驛接線。（10 分） ㈡分別說明變壓器外部與內部發生三相短路事故時，差動電驛如何作 動。（10 分） R R Op R R R R Op Op a b c ai bi ci a' b' c' a'i b'i c'i 電 源 側 負 載 側 圖5