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普考申論題 105年 [電力工程] 輸配電學概要

第 一 題

📖 題組:
一、一 320 公里、345 kV、60 Hz 三相未經補償輸電線路,有一正相序串聯電抗 x = 0.35 Ω/ km,與正相序並聯導納 y = j4 × 10^-6 s/km,假設此為無損耗線路,試求: (一) A、B、C、D 參數。(15 分) (二) 突波阻抗負載 SIL(單位為 MW)。(5 分) (三) 假設額定電壓加於送電端且受電端為開路,試求受電端電壓 VR(單位為 kV)。(5 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

A、B、C、D 參數。(15 分)

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本題傳輸線長度為 320 公里,大於 250 公里,必須採用「長程輸電線路(Long Transmission Line)」的分佈參數模型。因題目假設為無損耗(Lossless)線路,其串聯電阻與並聯電導均為零,傳播常數可簡化為純虛數(相應的雙曲線函數轉換為一般三角函數),接著依序求出特性阻抗(Zc)與相位常數(β),即可代入長線 ABCD 參數公式求解。

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【解題關鍵】無損耗長程輸電線路之 ABCD 參數公式:A = D = cos(βl),B = jZc·sin(βl),C = j(1/Zc)·sin(βl)。 【解答】 計算:

小題 (二)

突波阻抗負載 SIL(單位為 MW)。(5 分)

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本題測驗無損耗輸電線路的突波阻抗負載(SIL)計算。解題需分兩步:首先利用單位長度的串聯電抗與並聯導納求出突波阻抗 Zc = √(z/y),接著代入 SIL = |V_L|² / Zc 公式即可求得。注意公式中的電壓若直接代入線間電壓的 kV 值,計算結果的單位即為 MW。

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【解題關鍵】無損耗線路之突波阻抗(特性阻抗)公式 Zc = √(z/y),以及突波阻抗負載公式 SIL = |V_L|² / Zc。 【解答】 計算:

小題 (三)

假設額定電壓加於送電端且受電端為開路,試求受電端電壓 VR(單位為 kV)。(5 分)

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受電端開路表示受電端電流為零(I_R = 0)。利用長程輸電線路方程式 V_S = A·V_R + B·I_R,可直接推導出 V_R = V_S / A。求出 A 參數後代入送電端額定電壓,即可計算出因費蘭提效應(Ferranti effect)而升高的受電端電壓。

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【解題關鍵】利用長程輸電線路方程式 $V_S = A V_R + B I_R$ 以及受電端開路條件($I_R = 0$)進行計算。 【解答】 計算:

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