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普考申論題 112年 [電力工程] 輸配電學概要

第 一 題

📖 題組:
二、考慮如圖一之單相電路(圖中之電壓、電流、阻抗均以標么值表示)。開關閉合時表示發生短路故障。假定故障前之電流相量I1=-I2=1∠0°。
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

計算發生故障前之電壓E1與E2。(10分)
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本題重點在於解讀電路圖並運用克希荷夫定律(KCL、KVL)。由於故障前開關打開(電流 I=0),中間節點電壓即為圖中標示的 V。根據題目 $I_1 = -I_2 = 1\angle 0^\circ$,這意味著電流是由 E1 經過 Z1 流入中間節點 V,再經由 Z2 流向 E2(此時流入 E2 的方向與圖上 $I_2$ 定義相反,所以 $I_2$ 為負)。利用 KVL 即可逆推算出 E1 與 E2。

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【考點分析】 克希荷夫電壓定律 (KVL)、交流電路穩態分析。 【理論/法規依據】

小題 (二)

計算發生故障後之故障電流I、I1與I2。(15分)
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開關閉合代表發生短路故障,即中間節點 V 對地短路,電壓變為 0。此時這是一個簡單的雙電源供電至單一短路點的問題。可以直接利用 (一) 算出的 E1 與 E2 分別除以對應的阻抗求得新的 $I_1$ 和 $I_2$。兩者相加即為總故障電流 I。另一種專業解法是使用「戴維寧等效電路與重疊定理」,將故障前電流與純故障網路電流相加,這會展現出更好的系統分析素養。

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【考點分析】 短路故障分析、戴維寧定理、重疊定理。 【理論/法規依據】

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