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普考申論題 108年 [電力工程] 輸配電學概要

第 一 題

📖 題組:
下圖所示的雙端口(two port)電路圖係 2 組輸電線路分別以 π 型及 T型表示後再並聯的等效電路,左邊留待接電壓電源,右邊留待接負載阻抗,圖中數值均為交流 60 Hz 正弦波電源驅動下的導納值,試求:
題組圖片
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

該電路的綜合導納矩陣 YBus。(10 分)

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本題為雙端口網路並聯問題。解題關鍵在於辨識出整個電路可視為上方『T 型網路』與下方『π 型網路』的並聯,總導納矩陣即為兩者導納矩陣之和。可先利用 Y-Δ 轉換將 T 型轉換為等效 π 型,接著與下方的 π 型電路並聯相加,最後寫出綜合導納矩陣 YBus。

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【解題關鍵】雙端口並聯網路的總導納矩陣等於各子網路導納矩陣之和($Y_{Bus} = Y_T + Y_\pi$),解題需先利用 Y-Δ 轉換(或節點消去法 Kron Reduction)將上方 T 型網路轉為等效 $\pi$ 型模型。 【解答】 設左側輸入端為節點 1,右側輸出端為節點 2,共同接地端(中間線段)為節點 0。

小題 (二)

該電路的綜合傳輸參數(transmission parameters)A,B,C,D。(10 分)

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看到並聯的雙端口網路,應立即想到將各別網路轉換為導納矩陣(Y參數矩陣)後相加,不可直接將傳輸參數(ABCD參數)相加。求出總 Y 矩陣後,再透過雙端口網路的參數轉換公式,將其轉換回所需的綜合傳輸參數 A, B, C, D。

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【解題關鍵】處理並聯雙端口網路時,須先分別求出各網路的導納矩陣(Y參數)再相加,最後透過參數轉換公式求得總 ABCD 傳輸參數。 【解答】 計算:

小題 (三)

如果右邊接上單相 11.4 kV,10 MVA,功率因數 0.75 落後的負載,請用 A,B,C,D 參數列出左邊電源端的電壓及電流計算公式。(5 分)

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本題測驗二端口網路模型(ABCD參數)的基礎應用。解題關鍵在於先寫出二端口網路傳輸方程式 $V_S = A V_R + B I_R$ 與 $I_S = C V_R + D I_R$,接著根據負載條件(單相、電壓、視在功率、功因)算出受電端電壓 $V_R$ 及負載電流 $I_R$ 的相量值,最後將數值代入方程式中列出完整公式即可得分。

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【解題關鍵】利用二端口網路之傳輸矩陣(ABCD參數)公式:$V_S = A V_R + B I_R$ 與 $I_S = C V_R + D I_R$,並根據負載條件求出受電端電壓 $V_R$ 與電流 $I_R$ 相量。 【解答】 計算:

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