普考申論題 114年 [電力工程] 輸配電學概要

第二題

📖 題組：
關於輸配電系統之保護，請回答以下問題： (一)電暈如何形成及現象？（5 分） (二)保護系統有三個次系統，除了轉換器外還有那兩個次系統？（10 分） (三)保護系統的轉換器一般為那兩種？其作用為何？（10 分）

📝 此題為申論題，共 3 小題

小題 (二)

保護系統有三個次系統，除了轉換器外還有那兩個次系統？（10 分）

思考電力系統保護動作的「感知 → 判斷 → 執行」三部曲。題目已給出負責感知與降階訊號的「轉換器（CT/PT）」，接下來只需聯想負責邏輯判斷的「大腦」與負責切斷電路的「手腳」設備即可得出答案。

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【破題】電力系統的保護系統主要由「感知」、「判斷」與「執行」三個核心次系統構成。除了負責感知的轉換器外，另外兩個次系統為「保護電驛」與「斷路器」。【論述】

電暈如何形成及現象？（5 分）

看到「電暈形成與現象」，應立刻聯想到高壓輸電線周圍空氣游離的物理過程。答題時須分兩層次：(1)形成機制（電場強度超過空氣絕緣破壞強度約 30 kV/cm）；(2)伴隨的四種現象（發光、發聲、產生臭氧、電力損耗與通訊干擾）。

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「電暈（Corona）」的形成機制與現象如下：

形成機制：當高壓輸電線路表面的電場強度（電位梯度）超過周圍空氣的絕緣擊穿強度（常溫常壓下約為 30 kV/cm 峰值或 21.1 kV/cm 有效值）時，導線周圍的空氣會發生局部游離（Ionization）現象，使局部空氣由絕緣體轉變成導電體，此種局部放電現象即稱為電暈。
伴隨現象：

保護系統的轉換器一般為那兩種？其作用為何？（10 分）

看到「保護系統的轉換器」，應立即聯想到電力系統保護中的「儀表用變壓器（Instrument Transformers）」。解題關鍵在於明確指出比流器（CT）與比壓器（PT），並從「數值轉換（降流/降壓）」與「電氣隔離（保護人身與設備）」兩個核心面向來說明其作用。

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【破題】電力系統保護系統中，所謂的「轉換器（Transducers）」即為「儀表用變壓器（Instrument Transformers）」，一般主要分為「比流器」與「比壓器」兩種。【論述】

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