高考申論題
112年
[電力工程] 電力系統
第 二 題
📖 題組：
二、一部額定500 MVA、24 kV、60 Hz之三相同步發電機，以其額定做為基準值，已知該發電機之次暫態電抗、暫態電抗、同步電抗分別為19%、26%、130%，且忽略該發電機之電阻值。若該發電機經由一個5週波（cycles）之三相斷路器連接至一個三相電力變壓器，並工作於開路之額定端電壓。當該變壓器與斷路器之間發生三相短路故障時，試以安培(A)來表示斷路器之：（25分）
二、一部額定500 MVA、24 kV、60 Hz之三相同步發電機，以其額定做為基準值，已知該發電機之次暫態電抗、暫態電抗、同步電抗分別為19%、26%、130%，且忽略該發電機之電阻值。若該發電機經由一個5週波（cycles）之三相斷路器連接至一個三相電力變壓器，並工作於開路之額定端電壓。當該變壓器與斷路器之間發生三相短路故障時，試以安培(A)來表示斷路器之：（25分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (二)
(二)「初始對稱均方根電流」（initial symmetrical rms current）；
思路引導 VIP
- 關鍵字「初始」代表短路故障發生後最初的數個週波期間。
- 在此時間區段內，應使用發電機的「次暫態電抗 ($X_d''$)」來評估短路電流的大小。
小題 (一)
(一)「持續短路電流」（sustained short-circuit current）；
思路引導 VIP
- 題目要求以安培(A)作答，故首先必須計算發電機的基準電流 (Base Current)：I_base = S_base / (√3 * V_base)。
- 「持續」短路電流代表系統進入穩態後的短路狀態，因此在選用發電機電抗時，必須選擇穩態的「同步電抗 ($X_d$)」。
小題 (三)
(三)「短路電流的最大可能直流成分」（maximum possible dc component of short-circuit current）。
思路引導 VIP
- 理解直流偏移（DC offset）的產生原因：當系統發生短路時，為維持電感迴路中電流不發生突變，會產生一個衰減的直流偏移成分。
- 「最大可能直流成分」的極值發生在電壓波形恰好過零點（Zero-crossing）時發生短路的情況。