高考申論題
114年
[電力工程] 電力系統
第 三 題
三、一個簡單電力系統單線圖如圖二所示，該系統沒有初始負載且發電機均運轉在額定電壓同時電動勢均同相位。於單線圖上顯示出各發電機與變壓器之額定值與電抗百分比。若輸電線阻抗為 j160 Ω且末端發生三相平衡故障時，試計算出短路電流及短路容量。（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題為典型的三相平衡故障計算題。看到此題應先選定系統的基準容量 (Base MVA) 與基準電壓 (Base kV)，接著將所有元件的電抗轉換為標么值 (pu)。最後畫出戴維寧等效電路，求出從故障點看入之等效阻抗，即可利用奧姆定律計算出標么短路電流與短路容量，再轉換回實際物理量。
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【解題關鍵】統一系統基準值（Base MVA 與 Base kV），將發電機、變壓器與輸電線之阻抗轉換至同一標么系統 (pu) 下，建立戴維寧等效電路求出等效阻抗，即可計算短路容量與電流。 【解答】 Step 1：選定系統基準值 (Base values)
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電力系統短路電流計算
💡 利用標么系統(pu)統一基準，建立戴維寧等效電路計算短路特性。
🔗 短路電流計算邏輯鏈
- 1 統一基準值 — 選定 S_base (通常 100MVA) 及各區段 V_base
- 2 標么化元件 — 將 G、T、Line 之阻抗全部轉換為統一標么值
- 3 電路簡化 — 利用串並聯化簡電路，求出故障點戴維寧等效阻抗
- 4 結果換算 — 計算標么故障量後，乘回 Ib 或 Sb 轉為實體值
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🔄 延伸學習：延伸學習：當考慮初始負載時，Vth 將不再是 1.0 pu。
