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高考申論題 108年 [電力工程] 電力系統

第 一 題

📖 題組:
一部額定三相、60 Hz、Y 連接、220 V 之同步發電機組經由三條連接線供電給三個並聯的三相平衡負載,已知一號負載之額定為 16 kVA、0.8 lagging(落後);二號負載之額定為 12 kVA、0.6 leading(超前);三號負載為額定 8 kW 之純電阻器。假設三條連接線之阻抗均為 0.1 + j0.6 Ω,且負載端線電壓大小之量測結果為 200 V。試求合併這三個並聯負載之:(每小題 5 分,共 20 分) (一)總視在功率(apparent power)。 (二)總實功。 (三)總虛功。 (四)總線電流大小。
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

總視在功率(apparent power)。

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本題考點在於三相交流系統的功率合併運算。首先,要識別三個負載的特性:負載一為感性(落後)、負載二為容性(超前)、負載三為純電阻(功率因數為1)。計算步驟應先求出各負載的複數功率($S = P + jQ$),再相加求得總功率。需注意「視在功率」是複數功率的大小值。在此情境下,雖然給出了線阻抗與發電機額定,但問題聚焦於「負載端」,且已給定負載端電壓為 200V,故計算應以 200V 下的負載表現為準。

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【考點分析】 複數功率(Complex Power)的加總、功率因數與視在功率的關係。 【理論/法規依據】

小題 (二)

總實功。

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總實功(Real Power)即為各個負載實功部分的代數和。在計算出各個負載的 $P$ 值後,直接相加即可。

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【考點分析】 交流電路之平均功率(實功)加總。 【理論/法規依據】

小題 (三)

總虛功。

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總虛功(Reactive Power)是各負載虛功的代數和。必須注意「落後」功率因數對應正虛功(感性),「超前」則對應負虛功(容性)。

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【考點分析】 虛功之極性判斷(感性 vs. 容性)。 【理論/法規依據】

小題 (四)

總線電流大小。

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利用三相功率公式 $S = \sqrt{3} V_L I_L$ 來反推總線電流。題目給定負載端線電壓 $V_L = 200V$,總視在功率已於子題(一)求出,代入公式即可求解。

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【考點分析】 三相功率、線電壓與線電流的關係公式應用。 【理論/法規依據】

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