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高考申論題 106年 [電力工程] 電力系統

第 一 題

📖 題組:
由兩部電機以一條輸電線連接所構成之電路中,已知 E1 = 100∠0°(V),E2 = 90∠30°(V)。試求在下列情形下,兩部電機分別送出或吸收之有效、無效功率,及輸電線阻抗 Z 吸收之有效、無效功率。 (一)輸電線阻抗 Z = j5 (Ω)時。(10 分) (二)輸電線阻抗 Z = 5 (Ω)時。(10 分) *公式:cos(30°) = 0.866, sin(30°) = 0.5
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

輸電線阻抗 Z = j5 (Ω)時。

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看到兩部電機已知電壓相量與純電感性線路阻抗,應優先想到使用無損輸電線之實、虛功率傳輸公式直接代入計算,以避免繁瑣的複數相量乘除運算。計算完兩端點送出之功率後,利用功率守恆定理(兩端送出功率總和等於線路吸收功率)即可快速求得線路消耗之有效與無效功率。

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【解題關鍵】利用無損輸電線之實功率與虛功率傳輸公式 $P = \frac{|V_1||V_2|}{X} \sin(\delta_1 - \delta_2)$ 及 $Q = \frac{|V|^2}{X} - \frac{|V_1||V_2|}{X} \cos(\delta_1 - \delta_2)$ 進行計算,並結合功率守恆定律求線路消耗。 【解答】 已知:

小題 (二)

輸電線阻抗 Z = 5 (Ω)時。

思路引導 VIP

看到此題,應先利用節點電壓與阻抗計算出流經輸電線的電流相量。接著運用複數功率公式 S = VI*,分別代入兩端電壓與共軛電流,計算各電機輸出或接收的有效與無效功率,並利用 I²R 計算線路損耗以驗證功率平衡定律。

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【解題關鍵】利用歐姆定律求得線路電流相量,再代入複數功率公式 $\mathbf{S} = \mathbf{V}\mathbf{I}^* = P + jQ$ 計算各元件之功率,藉由正負號判斷送出或吸收。 【解答】 計算:

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