地特四等申論題
108年
[電力工程] 輸配電學概要
第 三 題
📖 題組：
某工業用戶的廠內主要用電設備可簡化為圖二所示的三相交流配電線路示意圖，假設在 12 kV 的匯流排上發生三相直接短路事故，試求（不限各種分析計算方法）：
某工業用戶的廠內主要用電設備可簡化為圖二所示的三相交流配電線路示意圖，假設在 12 kV 的匯流排上發生三相直接短路事故，試求（不限各種分析計算方法）：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
等效電動機 10 MVA 迴路的保護設備（斷路器）應選擇多大的瞬間啟斷容量？（5 分）
思路引導 VIP
拿到這題，首先要建立系統的標么值（p.u.）模型，統一計算各設備的標么電抗。斷路器的啟斷容量選擇原則是「必須能切除流經該設備的最大短路電流」，因此要分別評估匯流排短路（僅流過電動機反饋電流）與電動機端短路（流過系統側短路電流）兩種極端情況，取較大值作為斷路器容量的選擇依據。
小題 (一)
三相短路故障的總電流。（15 分）
思路引導 VIP
面對三相短路故障分析題，首要步驟是選定統一的系統基準容量（如 100 MVA）與電壓基準，將所有元件參數轉換為標么值（p.u.）。接著繪製正序網路，求出從故障點看進去的戴維寧等效阻抗，最後利用歐姆定律計算標么故障電流，並乘上該電壓層級的基準電流得到實際安培值。
小題 (二)
正常運轉條件下，三相等效電動機 10 MVA 的穩態負載電流。（5 分）
思路引導 VIP
看到計算「三相穩態負載電流」，直接聯想三相交流視在功率公式 S = √3 × V_L × I_L。從圖中確認電動機所在的匯流排電壓與額定容量，代入公式即可求得正常運轉下的滿載電流。
斷路器啟斷容量選用
💡 斷路器額定容量須大於安裝點兩側故障時可能流過的最大電流。
🔗 斷路器規格判定邏輯
- 1 基準值與標么化 — 統一各元件基準，計算各設備標么電抗(p.u.)。
- 2 計算分路短路容量 — 分別求出系統側供電與電動機側反饋之短路容量。
- 3 模擬路徑最大電流 — 分析斷路器兩側故障情境，找出流經該點的最大容量。
- 4 規格選定 — 斷路器瞬間啟斷容量應 $\ge$ 分析所得最大值。
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🔄 延伸學習：延伸學習：暫態與次暫態電抗在不同啟斷時間點的應用差異。
