電力工程 92 年電力系統考古題

某100 kVA，480/120V 單相變壓器，其高壓側及低壓側繞組電阻分別為0.05 Ω及 0.004 Ω。 求高壓側及低壓側繞組電阻之標么值（pu 值）。（10 分） 已知額定電壓時，鐵心損失為1400W。若當該變壓器供應的功率為額定功率的一 半，且功率因數為1 時，試求變壓器之效率？（10 分）

試分別說明電力系統中之機組委派(unit commitment)與經濟調度(economic dispatch) 之目的。（20 分）

試畫出台灣電力系統結構圖，並說明之。（15 分）

請說明CO 與LCO 保護電驛 (relay) 的目的、接線法、與調整事項。（20 分）

考慮一穩態60 Hz 下運轉的電力系統，如圖所示，假設圖內之短輸電線 (一端呈開路 狀態) 在近匯流排端P 點發生三相接地故障，故障發生時系統的特性資料示於圖內。 假設發電機之搖擺方程式為： e m

某200kV、60Hz 之三相輸電線，長為40 公里，每相之電阻為0.15Ω/㎞、電感為1.3263mH/㎞， 並聯電容可以忽略。若供應220kV 之三相負載，381MVA、功率因數為0.8 落後，則輸電線之電 壓調整率為何？（20 分）

請解釋說明電力系統狀態估測(state estimation)之功用。（20 分）

試說明為何工業界使用三相電源供電，而少用單相電源供電之理由（提示︰請就瞬 時功率、平均功率、線路損失、材料等說明）。（15 分）

有一個480V 的三相電源供應兩個Y-接三相負載，每相阻抗分別為 Z1=10+j20Ω Z2=40Ω 請計算總負載之實功率（有效電力）、虛功率（無效電力）、與功率因數。如要將功 率因數改善至0.95 落後，應使用多少容量 (var) 之三相電容器。（20 分）

2 s P P dt d H 2 − = δ ω ，其中H 表示發電機的慣性常數， ωs 為系統的同步角速度，Pm 為輸入機械功率，Pe 為輸出的電功率。 試計算發電機的臨界清除角與臨界清除時間。（20 分） 二、某三相60 Hz 電力系統之正序、零序相序電路圖如圖所示，圖中所標示者為標么值。 若忽略故障前之電流，並假設發電機電動勢為1.0 0º pu。 列出正序匯流排阻抗矩陣Zbus1、零序匯流排阻抗矩陣Zbus0。（10 分） 計算於匯流排n 發生a 相接地短路故障之a 相零序電流標么值 (Ia0)。（10 分） 1.0 0º 1.0 0º 九十二年公務人員高等考試三級考試第二試試題 代號： 科 別： 電力工程 全一張 （背面） 33970

試述電力潮流分析(Power Flow Analysis)中匯流排如何依所設定之變數加以分類。（20 分）

簡述再襲電壓產生之原因，並說明再襲電壓上升率與電力設備絕緣設計間之關係。 （20 分）

解釋名詞︰ 何謂閃絡(Flashover)？（5 分） 何謂輸電線路之換位(Transposition)？（5 分） 何謂鄰近效應(Proximity Effect)？（5 分） 何謂集膚效應(Skin Effect)？（5 分） 何謂電暈（Corona）？（5 分） 平衡的三相系統(Balanced Three-phase System)？（5 分）

有一部三相變壓器規格如下 161/22.8kV 60MVA 17%電抗 如果在低壓側接一個Y-接每相10Ω的三相電阻負載，且運轉電壓為22.8kV，請計算 161kV 側之實功率與虛功率。（20 分）

某系統含兩火力電廠，其燃料成本函數 (Fuel-Cost Function) 如下： C1 = 450 + 6.5 P1 + 0.0050 P1 2 $ / h C2 = 600 + β P2 + γ P2 2 $ / h 上兩式中，P1 與P2 之單位為MW，且兩電廠之發電容量皆為1000 MW。 當兩電廠之總負載為800 MW 時，經濟運轉時系統之遞增成本IC (Incremental Cost) 為9.5 $ / MWh，若忽略損失，試決定各電廠之發電量。（8 分） 當兩電廠之總負載為1500 MW 時，經濟運轉時系統之遞增成本為11.6 $/MWh， 忽略損失，試決定各電廠之發電量。（6 分） 由 與 之結果，試求電廠2 之燃料成本係數β 與γ 之大小。（6 分）

某三相60Hz 電力系統經以線路側100MVA、115kV 為基值計算系統元件各相序阻抗 標么值如單線圖所示。若忽略故障前之電流，並假設發電機電動勢為1.0∠° 0 pu。試 繪出正序、零序電路圖（7 分）， 列出與匯流排m、n 相關之正序、零序匯流排阻 抗矩陣(Zbus1、Zbus0)（7 分）， 計算於匯流排m 發生bc 相短路故障(非接地)之a 相正 序電流標么值（Ia ）。（6 分）

試分別描述電力系統中之動態穩定度與暫態穩定度，並討論二者之區別。（20 分）

已知某系統在故障前、故障中與故障後之電功率方程式分別為Pe, pre-fault = 2.100 sinδ、 Pe, fault = 0.808 sinδ 與Pe, post-fault = 1.500 sinδ，假設機械功率Pm 在故障前、故障中與故 障後均保持不變且等於1.0，試求臨界清除角度。（20 分）

近年來國內開始設立一些風力發電機組，請說明這種發電方式的原理、簡易示意圖、 主要機件、優點、缺點。（20 分）

一部三相，60 Hz，30 MVA，13.8 kV，Y 連接之發電機，其每相電樞電阻Ra = 2Ω， 同步電抗Xs = 10Ω。 若以發電機額定值為基值，試求該發電機之阻抗標么值。（10 分） 若基值改為Sbase = 50 MVA，Vbase = 34.5 kV，試求其阻抗標么值。（10 分）

兩個區域的電力系統以連絡線(Tie Line)連接，在基值容量為1000MVA 時，各區域的 參數分別如下： 區域1：速率調整率R1＝0.05、頻率敏感負載係數D1＝0.6、慣性常數H1＝5 區域2：速率調整率R2＝0.0625、頻率敏感負載係數D2＝0.9、慣性常數H2＝4 假設所有機組並聯運轉在標稱頻率60Hz，當區域1 的負載增加187.5MW 時，求： 新的系統穩態工作頻率。（6 分） 每一區域的機械功率變動。（6 分） 每一區域的負載功率變動。（8 分） X1＝X2＝10% X1＝X2＝X0＝5% X1＝X2＝X0＝8% X0＝3% G2 G1 X1＝X2＝12% X0＝40% m n T1 T2 X1＝X2＝10% X0＝3% Y ∆- Y Y-∆ Y 1

試推導說明快速解耦合負載潮流方程式，並就其於電力負載潮流計算上之特點，予 以討論之。（20 分）

如圖一所示系統，假設所有電氣量都是單相值。求 選擇QG2，使得 1 2 = V pu。（5 分） 在此情況下V 2 ∠ 為若干？（5 分） 若QG2=0，是否可供應SD2 負載？（5 分） 若是，則V2 為若干？（5 分） SG1 S12 -S21 SD2=1 jQG2 SD1=1 ° ∠ =1 0 V1 V2 Z=j 0.5 pu 圖一

在一些重要用電場合須設置緊急發電機，請說明緊急發電機主要的種類、控制方法、 用電時機、注意事項。（20 分）

某三相60 Hz 之輸電線，其三相導體位於正三角形之頂點；已知各相導體之半徑為 0.08 公尺，正三角形之邊長為8 公尺，且三相為平衡，試求其每相每公里之電容值。 （20 分）