5.1. 國內外住宅低壓配電系統供電架構與運轉方式
5.1.2 二次系統型態
一般低壓配電系統型態可分為單一用戶型、二次輻射型、二次互 聯型與二次網路式(secondary network)等四種,圖 3 至 6 所示為其基本 型態示意圖[23]。
單一用戶型較適合於孤立的用戶,如鄉下地區用戶,各用戶相隔 甚遠,不適合以長程二次低壓線路供電者。對於負載量較大或負載較 特殊的用戶,即使有甚多的一般負載在附近,亦會採用此種型態供電。
此外,對於二次電壓等級需求較特殊者,亦應採用此種型態供電。當
Primary feeder
Fuse or disconnect
Secondary fuse or circuit breaker Distribution
transformer Customer's meter
and service
Customer
圖3 單一用戶型低壓配電系統
二次輻射型是目前最被普遍採用的低壓配電系統型態,其所需的 變壓器投資額及電力損失一般較獨立變壓器供單一用戶式者為低,因
為此種系統型態可以利用用戶的負載參差率來減少變壓器的裝置容 量,可明顯減少變壓器的投資額。此外,因為此種系統中之變壓器裝 置容量較大,故允許較大型的電動機貣動,因所造成的電壓突降遠較 獨立變壓器供單一用戶式者為低。再者,此種供電方式的共用二次配 電主線可依實際需要分段,當負載增加或改變時可將部分段落負載切 換至鄰近的變壓器,如此可以避免更換變壓器的裝置容量,並提高各 變壓器的利用率及負載平衡度。當各變壓器的利用率超過一定值時可 增設變壓器及增加分段來做彈性因應。
Primary feeder
Fuse or disconnect Distribution
transformer
Secondary fuse or circuit breaker Secondary
main
Customers Customers
Customer's meter and service
圖4 二次輻射型低壓配電系統
二次互聯型之配電變壓器與二次配電主線間均設有熔線或自動斷 路器用以隔離故障變壓器。此外,介於兩變壓器間的二次配電主線中 亦設有分段熔線,以縮減因二次配電主線故障所造成的停電範圍。採 用此種系統型態時,當僅有一具變壓器發生故障時不會造成用戶停 電,因為其他健全的變壓器可隨時予以支援。此外,因變壓器間之負 載自然分配,因此當負載增加時僅需更換一具或少數變壓器或增設一 新變壓器即可應付,不需更動原來的配電結構。此種供電方式更能充
分利用用戶的負載參差率,因此可較二次輻射型節省變壓器裝置容 量,可以大幅減少變壓器的投資額。能提供更大的容量給突入電流,
因此可以減輕電壓閃爍的影響程度。當二次配電主線發生故障時能提 供更大的故障電流,可以快速熔斷熔線並清除故障。當然此種系統型 態亦有其缺點,例如當一具變壓器因故障被隔離時,其原先分擔的負 載會自動轉移至其他變壓器,尤其是其鄰近的變壓器,可能因此造成 其他變壓器的過載而故障。此故障變壓器又會被隔離,並再次造成其 他變壓器的負載加重,而發生連鎖故障或跳脫事故。此外,各個變壓 器的阻抗應與鄰近的變壓器相近,否則其負載無法自動適切分配至各 相關變壓器。再者,這些變壓器需要有一定的餘裕度以便能安全應付 緊急負載,可能因此抵消一部分因負載參差所獲得的好處。
Primary feeder
Fuse or disconnect Distribution
transformer
Secondary fuse or circuit breaker Sectionalzing fuse
Secondary main
Customers Customers
Customer's meter and service
圖5 二次互聯型低壓配電系統
二次網路型之線路架構乃由配電變電所引岀數條一次配電饋線成 平行放射狀排列,將電力透過配電變壓器送至由二次饋線連結而成的 柵型網路各供電點,接著二次網路再把電力分配至各個用戶端,因此 稱為二次網路型,換言之,二次網路係將二條以上一次饋線所饋供之
配電變壓器群之二次側連接如網狀,以提高供電可靠性。二次網路型 於一次饋線與配電變壓器之間裝有切換開關,可於饋線發生事故時將 其切換至接地端,以隔離事故及避免影響網路供電,因此,除非全部 或大量的一次饋線發生事故,否則不至於影響用戶用電,故此型態多 用於負載密度高與需極高可靠度之地區。當然,採用此種型態亦有其 缺點,例如系統短路電流大、保護協調困難、導線利用率最低、建設 成本高以及運轉與維護不易等。
Primary Feeders Circuit
Breakers
Switch
Network Transformer Substation Bus
Network Protector
Secondaries
Customers’
Services
圖6 二次網路型低壓配電系統