加載中. ..
PDF
109年公務人員高等考試三級考試試題
類 科
：
電力工程
科 目
：
電力系統
考試時間
：
2
小時
座號
：
※注意：可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
38180
頁次：
3
－
1
一、圖1為一個三相平衡電路，電源為正相序，電源相電壓的單位為伏特，傳
輸線與負載阻抗單位為歐姆。電源經傳輸線供電兩組並聯的三相平衡負
載，試計算：
電源線電流
S
I
大小、負載線電壓
L
ab
V
大小。（10分）
負載吸收總實（有效）功率、總虛（無效）功率、總視在功率、負載功
率因數（pf）。（15分）
S
I
400 0
o
3.2+j2
0 2
j .
L
ab
V
9.6+j6
a'
b'
c'
a
b
c負載
傳輸線
0 6
j .
0 2
j .
0 2
j .
3.2+j2 3.2+j2
9.6+j6
9.6+j6
+
-
+
-
+
-
n'
n
圖1. 一個正相序、三相平衡電路
二、圖2為一個有3個操作電壓等級的三相平衡電力系統單線圖，負載側實際
線電壓63 kV，三相負載吸收5 MW實功率、功率因數（pf）0.9落後
（lagging）。圖中各變壓器標么（pu）電抗為以本身額定為基準計算得到，
三相傳輸線的每相總電抗實際值標於圖中，變壓器的相位移可不予考慮。
選取第二部變壓器（Tr.2）額定作為全系統標么計算基準值，繪出標么
系統圖。（10分）
以小題的標么系統圖計算電源端線電壓實際值，與電源端輸出視在
功率。（10分）
Tr.1, 5MVA Tr.2, 10MVA
E
123
圖2. 一個有3個電壓等級的三相平衡電力系統
0.9
pf lagging
代號：
38180
頁次：
3
－
2
三、圖3的三相電力系統中，所有標么（pu）值均已統一基準值，且X1、X2、
X0分別代表正相序、負相序、零相序電抗值。在匯流排2（Bus 2）的a相發
生完全單線接地（SLG）短路事故，事故前系統為平衡、故障相的電壓為
1.0標么，且線路電流可忽略。變壓器的正、負、零相序電抗值假設相等，
且變壓器相位移不予考慮。
繪出此單線接地事故電流計算所需的相序組合電路。（10分）
計算此單線接地事故電流的標么值。（10分）
G1 G2
Bus 1 Bus 2
100MVA,
13.8kV
line
Tr.1, 100MVA,
13.8kV/138kV Tr.2, 100MVA
138kV/13.8kV 100MVA,
13.8kV
SLG
Bus 3 Bus 4
圖3. 一個三相電力系統
四、圖4為一個單機-無限匯流排系統，圖中同步發電機操作在60 Hz，同步電
抗1 0
S
X . pu
，轉子慣量H= 5秒，轉子阻尼（D）忽略。同步發電機經過
0 2
l
X . pu
的傳輸線傳送實功率
0 8
G
P . pu
、功率因數（pf）0.85落後
（lagging）至無限匯流排，無限匯流排電壓為 1 0 0
V . pu
，以上所述標
么值均已統一基準值。
計算此發電機內電壓
a
E
與功率角
，並繪出相量圖。（15分）
若此系統發生小擾動導致同步發電機轉子產生低頻振盪，試由搖擺方
程式（swing equation）計算此低頻振盪頻率（Hz）。（10分）
G
傳輸線
圖4. 一個單機-無限匯流排系統
代號：
38180
頁次：
3
－
3
五、圖5為一個輻射型單電源配電系統與過電流保護電驛（保護代碼50/51）控
制斷路器（CB）跳脫的架構，回答下列問題：
過電流保護電驛使用的保護曲線特性，與延時（51）、瞬時（50）過電
流保護功能為何？（5分）
圖5中，若在CB1下游發生饋電線短路事故或過載，說明何謂過電流保
護協調？（5分）
G
l
jX
CB3
饋線短路
或過載
CB2 CB1
l
jX
50/51 50/51 50/51
圖5. 一個輻射型單電源配電系統與過電流保護電驛控制斷路器跳脫架構