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moea_joint_essay 106年 [電機] 電力系統與電機機械、電磁學

第 二 題

📖 題組:
某三相輸電線線路長為 210 公里、輸電線常數 r =0.0364 Ω/km、L=0.973 mH/km、C=0.01056 μF/km、受電端之電壓為 230 kV、60 Hz、負載功率為 250 MW、功率因數0.9 落後,以 π 型線路法,試求:(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)(20 分,每小題 5 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (二)

送電端線間電流為多少?

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利用π型電路的ABCD參數公式 I_S = Y(1+ZY/4)V_R + (1+ZY/2)I_R 或節點電流法計算送電端電流。

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利用 $I_S = V_R Y (1 + \frac{ZY}{4}) + I_R (1 + \frac{ZY}{2})$ 或 KCL:$I_S = I_R + V_R \frac{Y}{2} + V_S \frac{Y}{2}$ $I_{C1} = V_S \frac{Y}{2} = (156.72 + j46.44) \times 10^3 \times j4.18 \times 10^{-4} = -19.41 + j65.51 , \text{A}$ $I_{line} = I_R + V_R \frac{Y}{2} = (627.6 - j303.9) + j55.51 = 627.6 - j248.39 , \text{A}$

小題 (一)

送電端線間電壓為多少?

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利用π型等效電路計算,首先求出線路總阻抗 Z 和總導納 Y。根據受電端電壓、功率和功率因數求出受電端電流,進而代入傳輸線ABCD參數方程式或直接應用KCL/KVL計算送電端電壓。

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  1. 總線路常數: $R = r \times l = 0.0364 \times 210 = 7.644 , \Omega$ $L_{total} = L \times l = 0.973 \times 10^{-3} \times 210 = 0.20433 , \text{H}$

小題 (三)

送電端三相輸入功率為多少?

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藉由求得的送電端電壓與電流,利用 P_S = 3 * Re(V_S * I_S^*) 或 P_S = √3 * |V_S| * |I_S| * cos(θ_V - θ_I) 計算輸入實功率。

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$S_S = 3 V_S I_S^* = 3 (156.72 + j46.44) \times 10^3 \times (608.19 + j182.88) = 3 (95316 + j28660 + j28244 - 8493) = 3 (86823 + j56904) = 260.47 , \text{MW} + j170.71 , \text{MVAR}$ 送電端三相輸入功率 $P_S = 260.47 , \text{MW}$

小題 (四)

輸電效率為多少?(以百分比表示)

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輸電效率 η = (受電端實功率 / 送電端實功率) * 100%。

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輸電效率 $\eta = \frac{P_R}{P_S} \times 100% = \frac{250}{260.47} \times 100% = 95.98%$

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