第第七七七章章對稱故障 - Kun Shan Universityeportfolio.lib.ksu.edu.tw/user/T/H/4970J037-20110510124409.pdf · 如圖7.3 所示之同步發電機，以額定MVA ，功率因數

第第第第七七七七章章章章

對稱故障對稱故障對稱故障對稱故障

SF6 斷路器設備（本圖由PacifiCorp 公司提供）。

黃世杰/電力系統/第7章歐亞書局

7.3 電力系統之三相短路電力系統之三相短路電力系統之三相短路電力系統之三相短路

� 為了計算電力系統發生三相短路故障時之次暫態故障電流，本節作了下述幾點假設：

1. 變壓器由漏電抗來等效代表，且變壓器之繞線電阻、並聯導納、以及Δ–Y 之相位移等，均予以忽略。

2. 傳輸線以等效串聯電抗表示，且串聯電阻及並聯導納均予以忽略。

3. 同步機則以定電壓源串聯一次暫態電抗來等效表示，且電樞電阻、凸極特性以及飽和情形均予以忽略不計。

4. 所有非旋轉性之阻抗負載均予以忽略不計。

5. 額定值小於50 馬力之感應電動機予以忽略，若要將其考慮進來，則其表示法與同步電機均同。

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� 圖 7.3 以同步發電機供電給同步電動機之系統單線圖

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� 圖 7.4 應用重疊定理於電力系統三相短路中之情形

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(a) 三相短路





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(b) 以兩個極性相反之電壓源代表短路





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(c) 應用重疊定理




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(d) 設定VF為故障處之故障前電壓值




� 圖 7.3 所示為一系統單線圖，其包含了一個同步發電機，

兩個變壓器，一條傳輸線以及一個同步電動機。

� 今若假設在匯流排 1 處發生某個三相短路，則其正序等效

電路即如圖 7.4(a) 所示，其中 Eg’’ 及 Em’’ 分別代表故障

發生前與次暫態電抗連接之電壓源之內電勢，又開關 SW

之閉合即模擬故障之發生。

� 在此為了計算次暫態故障電流，我們並假設 Eg’’、Em’’ 均

為定值電壓源。

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� 在圖 7.4(b) 中，故障點係以兩個大小相同且極性相反之電

壓源 VF 表示。

� 由圖 7.4(c) 的兩個電路，再加上重疊定理之應用，即可計

算出故障電流。

� 必須注意的是，若 VF 等於故障點在故障發生前之電壓，

則圖 7.4(c) 之第二個線路即可視為故障發生前之系統情

形。

� 因此，I’’F2＝0，且 VF 對系統並無任何的影響，並可將其

從第二個線路圖中予以移除，即如圖 7.4(d) 所示。

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� 經由圖 7.4(d) 的第一個電路圖，可計算出次暫態故障電

流，即 I’’F＝I’’F1。

� 在本電路中，因發電機所導致之故障電流部分為 I’’g＝

I’’g1＋I’’g2＝I’’g1＋IL，其中 IL 為故障發生前之發電機電

流，同時亦可推得，I’’m＝I’’m1－IL。

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例題例題例題例題 7.3 電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流

� 如圖 7.3 所示之同步發電機，以額定 MVA，功率因數

0.95 落後，且高於額定電壓 5% 之情形下運轉，若匯流排

1 發生直接三相短路故障，試分別計算下列各值，並以標

么值表示。

(a) 次暫態故障電流。

(b) 忽略故障前之電流後，試計算次暫態發電機電流及電

動機電流。

(c) 將故障發生前之電流一併考慮後，計算次暫態發電機

電流及電動機電流。

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例題例題例題例題 7.3 電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流 ( 解答解答解答解答 a )

� 以 100 MVA 為基準值，則輸電線間之阻抗基準值為

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例題例題例題例題 7.3 電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流 ( 解答解答解答解答 a )

� 如圖 7.4 所示為電抗的標么值。在圖 7.4(d) 之第一個電路

圖中，由故障點看進去之戴維寧阻抗可計算為

� 發電機故障前之端電壓為

� 因此次暫態故障電流為

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例題例題例題例題 7.3 電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流 ( 解答解答解答解答 b )

� 於圖 7.4(d) 之第一個電路圖中，應用電流分流定理可得：

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例題例題例題例題 7.3 電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流 ( 解答解答解答解答 c )

� 發電機的電流基準值為：

� 且發電機故障前之電流為：

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例題例題例題例題 7.3 電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流電力系統中之三相短路電流 ( 解答解答解答解答 c )

� 所以發電機和電動機之次暫態電流 (包含故障前之電流)

為：

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第第 七 七七 章 章 對稱故障 - Kun Shan Universityeportfolio.lib.ksu.edu.tw/user/T/H/4970J037-20110510124409.pdf · 如圖7.3 所示之同步發電機，以額定MVA ，功率因數

第第七七七章章對稱故障 - Kun Shan Universityeportfolio.lib.ksu.edu.tw/user/T/H/4970J037-20110510124409.pdf · 如圖7.3 所示之同步發電機，以額定MVA ，功率因數