1. 第二章
基本觀念

2. 配電設備
變壓器
變比器（計器變壓器）
過電流保護器
開關設備
配電盤

3. 乾式 油浸式 自冷式（AA） 送風式（AFA）-500KVA以上 自冷式及送風式（AA/FA）--500KVA以上 自然循環式 強制循環式
油浸自冷式（OA）
油浸水冷式（OW）
油浸自冷及水冷式（OA/W）
油浸自冷及送風式（OA/FA） -5000KVA以上
油浸自冷及雙段送風式（OA/FA/FA） -10,000KVA以上
自然循環式
強制循環式
迫油自冷式（FO）
迫油送風式（FOA）-10,000KVA以上
迫油水冷式（FOW）-10,000KVA以上
油浸自冷及雙段迫油送風式（OA/FOA/FOA） -10,000KVA以上

4. 低電壓過電流保護器 熔絲（fuse） 積熱熔斷器（Thermal cutout）
低電壓斷路器（breaker）（無熔絲開關，No Fuse Breaker）
熱動跳脫式
磁動跳脫式
完全電磁式
框架電流容量（Frame size in Ampere, AF）= NFB 接點可承受之電流安培值。
額定連續電流或跳脫電流（Trip size in Ampere, AT）
額定啟斷容量（Rating of interrupting capacity）= 斷路器啟斷故障電流之能力。

5. 高電壓過電流保護器 啟斷故障電流時，其兩端會發生電弧，因此必須有消弧的裝置。 高壓電力熔絲（Power Fuse）
高壓熔絲鏈開關（Fuse Cut Out）
高壓斷路器
油斷路器（OCB）
少油量斷路器（PCB）
氣衝式斷路器（Air Blast CB）
六氟化硫斷路器（SF6 CB,or GCB）
磁吹式斷路器（Magnetic Blast CB）
真空斷路器(Vacuum CB)

6. 高壓開關設備 隔離開關（Disconnecting Switch） 空斷開關（Air Break Switch, ABS）
負載啟斷開關（Load Break Switch）

8. 變比器 （計器變壓器）
變比器的工作原理和一般變壓器相同，鐵心使用導磁率較高之矽鋼片，設計時選用較低之磁通密度以減少電壓比，電流比及相角之誤差。
比流器（current transformer, CT）
比壓器（potential transformer, PT）

9. 比流器原理 大電流變為小電流。 二次側的匝數較一次側匝數多，即相當一種昇壓變壓器。
比流器在不連接儀表或電驛的時候，二次側必須加以短路，否則二次側電壓升高，會引起絕緣破壞或發生感電事故。
比流器的二次繞組阻抗甚高，所以短路時的電流不致太大，無燒毀之虞。

13. 比流器的容量以VA為單位，比流器的負載如電流計及電驛，稱為負載（burden）

15. PT 及 CT 之接線法
一次電流
一次電壓
二次電壓
二次電流
電流表
比壓器
電壓表 電源
比流器
電力表 負載

20. 按紐開關，斷路器的補助開關及補助電驛的接點有“常開”（NO,a）及“常關”（NC,b）接點。
圖2-49 常用控制電路基本符號

21. 電驛與斷路器的連接

22. 常用的交流電力系統有三相三線（Δ接或Y接）、三相四線（Y接）、單相兩線及單相三線等方式。

23. 圖2.2 三相四線制的電路

25. 單相模式分析的步驟如下 將所有Δ接的電源或負載，轉換成等效的Y接。 以A相電路（中性線用無阻抗線路代表）求解V，I，S，Z等變數。
如有需要，B相及C相的相關數值，可以用相位相差120°求得。
如有需要，再返回原始線路，求線間電壓或Δ接的內部變數。

26. 圖2.3 單相三線制的電路

27. 圖2.4 單相二線系統

28. 圖2.5a 三相四線制的電路

29. 電力變壓器的主要部分
鐵心及線圈組
絕緣油 外箱 套管
散熱器
儲油器 附件

30. 變壓器的冷卻方式 變壓器運轉時，其無載損及負載損產生的熱量，使變壓器的溫度升高。絕緣油的功能除了絕緣外，尚有散熱作用。
油浸自冷（OA，Oil-immersed，Self-cooled）
油浸自冷/風冷 OA/FA
油浸自冷/迫油風冷/迫油風冷 OA/FOA/FOA
油浸迫油風冷 FOA
油浸水冷OW
油浸迫油水冷FOW

31. 電壓調整率 由於變壓器之內部阻抗會產生壓降，此壓降隨電 流之提高而愈加嚴重，結果導致負載端 之電壓降
低，用電設備無法於額定電壓下運轉，效率降低
如果壓降太嚴重，為使負載端能獲得額定電壓，
提高一次側之電壓
藉變壓器分接頭來改變匝數比
Voltage Regulation

32. 變壓器的損失
無載損 鐵損
磁滯損
渦流損
激磁電流之銅損
絕緣材料之介質損
負載損 銅損
導體渦流損 雜損

35. 圖2.6 理想變壓器的等效電路

36. 圖2.7 附激磁電流分路的變壓器等效電路（a＝N1/N2)
圖2.8 省略激磁電流的變壓器等效電路

38. 電壓 電流 容量

39. 配電盤的主要的功能是指示及控制機器的運轉，其裝置的計器儀主要有：
儀表：
電流表、電壓表、瓦時表、功率表、無效電力表、功率因數表、頻率表。
控制開關
指示燈
保護電驛
監視裝置
調整設備

40. 標么值（pu）＝
實際值
基準值
百分率（％）＝
實際值
基準值
× 100
Sb（三相容量）＝任意選定一值，全系統共用。
Vb（線電壓）＝任意選定，最好以電源電壓為基準。
Ib（線電流）＝
Zb（相阻抗）

41. Sb（單相容量）＝任意選定一值，全系統共用。
Vb（相電壓）＝任意選定，最好以電源電壓為基準。
Ib（相電流）＝
Zb（相阻抗）

42. （1）已知某元件的實際阻抗Ω值，求其pu值

43. （3）已知某元件在其額定值為基準時的阻抗pu值，求轉換

44. Base current, A =
base kVA3ψ
× base voltage, kVLL
Base current, A =
base kVA1ψ
base voltage, kVLN
Base power, kW1ψ= base kVA1ψ
Base power, MW3ψ= base MVA3ψ

45. Base impedance = Base impedance = Base impedance = Base impedance =
base current, A
base voltage, VLN
Base impedance =
base , kVA1ψ
(base voltage, kVLN )2 × 1000
Base impedance =
base , MVA1ψ
(base voltage, kVLN )2
Base impedance =
(base voltage, kVLL / )2 × 1000
base kVA3ψ / 3
Base impedance =
(base voltage, kVLL )2 × 1000
base kVA3ψ
Base impedance =
(base voltage, kVLL )2
base MVA3ψ
Per-unit impedance
of a circuit element =
actual impedance, Ω
base impedance, Ω

46. Base kVA3ψ = 30,000 kVA and Base kVLL = 120 kV
Where the subscripts 3ψ and LL mean “three-phase” and “line-to-line,” respectively,
Base kVA1ψ = 30,000/3 = 10,000 kVA
Base kVLN = 120 / = kV
and
For an actual line-to-line voltage of 108kV, the line-to-neutral voltage is 180 / = 62.3 kV, and
Per-unit voltage = 108/120 = 62.3/69.2 = 0.90
For total three-phase power of 18,000 kW, the power per phase is 6000 kW, and
Per-unit power = 18,000 / 30,000 = 6000 / 10,000 = 0.60

47. Per-unit impedance of a circuit element=
(actual impedance,Ω) × (base kVA)
(base voltage, kV)2 × 1,000
Per-unit Znew = per-unit Zgiven
base kVAnew
base kVAgiven
base kVgiven
base kVnew 2

48. A-B 10,000kVA，13.8/138kV，漏電抗10％。
B-C 10,000kVA，138/69kV，漏電抗8％。
圖2.14 例題2.6單相電力系統

49. Example 2.5
The reactance of a generator designated X’’ is given as 0.25 per unit based on the generator’s nameplate rating of 18 kV, 500 MVA. The base for calculations is 20 kV, 100MVA. Find X’’ on the new base.
Solution by Eq.(2.52)
per unit
or by converting the given value to ohms and dividing by the new base impedance
per unit

50. Figure 6.29 One-line diagram for example 6.10.
Example A 300 MVA, 20 kV three-phase generator has a subtransient reactance of 20%. The generator supplies a number of synchronous motors over a 64-km (40-mi) transmission line. The motors, all rated 13.2 kV. Rated inputs to the motors are 200 MVA and 100 MVA for M1 and M2, respectively. For both motors X〞= 20%. The three-phase transformer T1 is rated 350 MVA, 230/20 kV with leakage reactance of 10%. Transformer T2 is composed of three single-phase transformers each rated 127/13.2 kV, 100 MVA with leakage reactance of 10%. Series reactance of the transmission line is 0.5Ω/km.
Figure One-line diagram for example 6.10.

51. The three-phase rating of transformer T2 is
3 × 100 = 300 kVA
and its line-to-line voltage ratio is
× 127/13.2 = 220/13.2 kV
In the transmission line : 230 kV (since T1 is rated 230/20 kV)
In the motor circuit : 230
13.2
220
= 13.8 kV

52. The reactance of the transformers
Transmission T1 : X = 0.1 ×
300
350
= per unit
Transmission T2 : X = 0.1(
13.2
13.8
)2 = per unit
The base impedance of the transmission line is
(230)2
300
= Ω
And the reactance of the line is
0.5 × 64
176.3
= per unit
Reactance of motor M1 = 0.2( )(
13.2
13.8
)2 = per unit
300
200
Reactance of motor M2 = 0.2( )(
13.2
13.8
)2 = per unit
300
100

53. Example 6. 11 If the motors M1 and M2 of example 6
Example If the motors M1 and M2 of example have inputs of 120 and 60 MW respectively at 13.2 kV, and both operate at unity power factor, find the voltage at the terminals of the generator.
Figure Reactance diagram for example Reactances are in per unit on the specified base.

54. Together the motors take 180 MW,
= 0.6 per unit
180
300
∣V∣‧∣I∣= 0.6 per unit
= ∠0° per unit
13.2
13.8
V =
= ∠0° per unit
0.6
0.9565
I =
At the generator
V = (j j j0.0857)
= j = ∠13.2° per unit
× 20 = kV

55. 變壓器作短路試驗時，將變壓器的一側短路，在另一側加電壓試驗，外加電壓由零開始增加，直到短路電流等於滿載電流時，將此時外加電壓除以額定電壓的百分率，就是阻抗壓降百分率。
一般配電變壓器在加上3％～10％的額定電壓時，短路側的電流即達到滿載電流。

56. I = Ifl = 1.0pu
I = Ifl

58. Eth:戴維寧等效電壓（Kv）
Isc:短路試驗量得電流（KA）
Ssc:短路容量（MVA）

59. 1HP以上者，其效率約為75～88％，功因約為75～87％，欲計算其容量時，
S：容量 kVA Pf：功率因數
P：有效功率 kW η：效率
1HP≒1kVA