第五章 影響饋線電壓之因子及充電站運作對饋線電壓變動
5.4 充電站運作對饋線電壓變動之影響
(1) 充電站日負載曲線
基於充電站快速充電之要求，假設充電機於定電流充電模式轉定 電壓充電模式之切換點即停止充電(此時，所充電量平均約可達蓄電 池額定容量的 80 %)，即完成快速充電程序，並據此假設條件模擬充 電站日負載曲線，結果如圖 5.10 及圖 5.11 所示。其中，充電機充電 功率為 120 kW 時之日負載曲線變動最大，其原因在於輸出至蓄電池 之瞬時功率較大，使得充電站負載(需量)曲線呈較劇烈變化。此外，
依模擬結果知充電功率為 30 kW 時之最大需量為 489.0 kW；充電功 率為 60 kW 時之最大需量為 575.7 kW ；充電功率為 90 kW 時之最大 需量為 799.2 kW；充電功率為 120 kW 時之最大需量為 843.3 kW，併 此臚列，提供參考。
(2) 充電站運作分析
本節以充電站裝置 20 台充電機之假設條件下，模擬其運作對配 電饋線沿線電壓變動之影響，模擬結果如圖 5.12、圖 5.13、圖 5.14 及圖 5.15 所示。玆分別探討其引接點在饋線前、中及末端對饋線沿 線電壓變動影響之情形。模擬結果顯示充電機額定功率為 30 kW、60 kW、90 kW 及 120 kW 時，模擬所得日負載曲線之最大需量分別為 489 kW、575.7 kW、799.2 kW 及 843.3 kW，再以此為充電站負載，
模擬其對饋線沿線電壓變動影響之情形，一如預期，充電站引接點位 於饋線末端者所造成饋線沿線電壓變動之影響最大，反之，引接點位 於前端者為最小。
充電站裝置 20 台充電機，且充電機額定功率為 120 kW，引接點 位於饋線最前端時，在 11.4 kV 級範例饋線所造成的電壓變動約為 0.
5 %，但引接點位於饋線最末端時，電壓變動率則約為 3.5 %，明顯 大許多，且不符所設定電壓變動率須小於 2.5 %的要求。而在 22.8 kV 級範例系統中所造成的電壓變動則分別約為 0.05 %及 0.29 %，則皆 滿足預設電壓變動率要求。
圖 5.10 充電機額定功率為 30 kW 與 60 kW 時，模擬所得充電站日負
圖 5.12 11.4 kV 級饋線在充電機額定功率為 30 kW，充電機引接點位
圖 5.14 11.4 kV 級饋線在充電機額定功率為 90 kW，充電機引接點位
圖 5.16 22.8 kV 級饋線在充電機額定功率為 30 kW，充電機引接點位
圖 5.18 22.8 kV 級饋線在充電機額定功率為 90 kW，充電機引接點位
5.5 小結
玆針對本章上述各節分析所得結果，歸納、摘要如下：
(1) 饋線沿線電壓變動影響因子之分析
提高配電電壓等級、提升主變一次側系統短路容量、降低主變百 分阻抗值、減少標的饋線負載率與其他饋線總和負載率均可使饋線引 接點上之電壓變動率降低。綜整上述影響饋線電壓變動率參數(因子) 與饋線電壓變動率之關係如表 5.8 所示。其結論摘要，略以(1)主變 一次側系統短路容量部分：提高主變一次側系統短路容量雖可改善饋 線沿線電壓變動率，但效果有限。此法主要在降低系統戴維寧等效阻 抗，當原主變一次側系統短路容量越低時改善效果越佳；反之越差。
欲藉此來改善因充電站運轉所造成的饋線沿線電壓變動率並不實際，
因需考慮的層面甚廣，不適合僅為此一目的而為改變。(2)主變百分 阻抗值部分：降低主變百分阻抗值可提高其所屬饋線沿線之電壓值，
此法因係直接降低變壓器之等效阻抗值，其有效性，自屬無疑，且對 所屬饋線沿線電壓之提升都有助。惟須注意的是變壓器百分阻抗對其 二次側短路電流有決定性的影響，因此，要以改變主變百分阻抗值來 達到改善因充電站運轉所造成的饋線沿線電壓變動率時，必須考慮該 變壓器二次側短路電流之位準，以免因小失大。(3)標的饋線負載率 部分：降低標的饋線負載率可明顯提升饋線沿線電壓，但降低饋線負 載率需從配電系統規劃著手，如增加饋線數等，惟為免損及饋線利用 率，平衡各饋線間的負載將是較具效益的做法，整體而言，宜在新建、
擴建規劃時一併納入考量。(4)其它饋線負載率：降低其他饋線總和 負載率之效果與降低標的饋線負載率相較明顯較差，但仍具一定效果 (因可降低主變電壓降)，可於系統規劃時一併列入考量。
(2) 充電站運轉對饋線沿線電壓變動影響之分析
充電站引接至饋線之位置，若處饋線前端，因其短路容量相對較 大，充電站運轉時，對所引接饋線沿線電壓變動之影響將較為輕微；
反之，若位於饋線末端，則其短路容量因相對較小，充電站運轉對所
引接饋線沿線電壓變動之影響將較為明顯，是否符合法規規範亦予評
充電機額定功率為 120 kW 且引接至 11.4 kV 範例系統標的饋線 末端時，匯流排編號 9 至 13 之電壓變動率將超過 2.5 %，其中，最大 者為 3.51 %；引接至 22.8 kV 範例系統標的饋線末端時，依所設定的 情境及假設的條件分析，則皆能滿足電壓變動率須小於 2.5 %的要 求。
5.6 參考文獻
[1] 陳在相，楊文治，許炎豐，楊念哲，江龍生，掌易，張家豪，「配 電饋線電壓品質控制技術之調查研究」，完成報告，台灣電力公 司，民國九十四年六月。
[2] 台灣電力公司，「配電技術手冊(二)-架空配電線路設計」，民國八 十五年八月。
[3] 台灣電力公司，「配電技術手冊(四)-地下線路裝置」，民國八十五 年八月。
[4] 工業局，「電動車輛傳導式充電系統實務規範」，民國一百年三 月。
6. 第六章 充電站(機)實地量測驗證 6.1 充電站實地量測
配合政府推動綠能產業政策，許多重要議題一再被提及，例如：
減輕電動車於離、尖峰時段充、放電對電力系統影響，及利用電動車 取代以燃油為動力源的傳統車，以抑低 CO2排放量等。電動車充、放 電在不久的未來將面臨同一充電站有大量電動車被集中充電情形，以 及電動車快速充電與慢速充電所造成之諧波、電壓波動及系統故障電 流準位升高等有關電力品質與安全問題，已為全球電業所關注。未來 若應純電動車(BEV)充電之市場需求而必須大量設置時，對配電系統 供電品質及可靠將有一定程度之影響。
設置戶外充電站之目的主要在提供市民公共的電動車充電服務。
若充電站有大量的電動車於同一時間充電，快速充電或慢速充電等充 電電流造成之電力諧波、壓降及故障電流等，對電網供電品質、可靠 度及安全性的衝擊將無可避免。為了深入瞭解電動車充電對電網的衝 擊，實有必要進行諧波量測分析並深入瞭解，以利電動車產業之發展 及電網供電品質、可靠度與安全性之維持。
本節將台灣目前示範運行之場所與相關企業實驗室進行量測，將 作為電動車充電站設置對系統造成影響大小的參考，並將量測數據做 一個探討。有關進行量測案例如表 6.1 所示。
表 6.1 電動車量測地點彙總表
地點 案例 充電器 量測內容
量測點#1 C6-1 單台(車載) Vrms、Irms、P、THDV、THDI 量測點#2 C6-2 單台(非車載) Vrms、Irms、THDV、THDI 量測點#3 C6-3 多台(車載) Vrms、Irms、P、PF、THDV、THDI
量測點#4 C6-4 多台(車載) Vrms、Irms、P、PF、THDV、THDI
量測點#5 C6-5 變電所 Vrms、Irms、P、THDV、THDI
6.1.1 量測數據與探討
6.1.1.1 測量目的
探討電動車充電器大量且集中使用，充電電流所產生之諧波電流 /電壓、電壓升/降及總諧波電流/電壓畸變率等，對於電力系統之電力 品質及電力供應影響程度。量測單台充電機於快速充電與慢速充電模 式下之諧波電流大小與諧波電流之分佈，並且量測多台充電機於不同 充電模式下之諧波電流大小與諧波電流之分佈，用以驗證模擬分析之 結果。
6.1.1.2 測量背景
電動車充電對電力品質及電力供應影響，安排本計畫之研究成員 前往量測點#1 之電動車充電器進行單台充電器諧波量測，台北花博 園區內設有 5 台充電插座以及中山足球場內地下室設有 20 台充電插 座進行多台充電器諧波量測，以供模擬驗證與分析之用。
(1) 單台充電器(案例 C6-1 與 C6-2)
量測點#1 內設有單台電動車充電插座，提供電動車示範運行所 設置之充電電源，了解並且記錄實際充電設備數量、電力設備規格與 充電機規格等，並且記錄其單台充電機，量測輸入電壓(Vrms)、電流 (Irms)、功率(P)、THDV、THDI。
量測點#1 內所使用的充電器種類為車載充電器，其規格如表 6.2，
測量之車輛型號為廠牌 A 其所使用之電池種類為鋰電池，其規格如 表 6.3 所示。
測量儀器為 Dranetz PX5 與 Fluke 434，分別於電動車充電器之連 接插座與配電盤電源側進行測量。於電動車充電前，其電池殘量約為 37 %，藉由 220 V/50 A/10 kW 之車載充電器對電動車進行充電，經 過一小時 37 分將電池蓄電量由 37 %充電至 90 %，並且停止充電，
因充電機設定問題造成無法轉入 CV 模式。
量測點#2 內設有單台電動車充電插座，並使用非車載充電器，
充電 2 小時，並於跑道運行 2 小時，依此循環，記錄其單台非車載充 電機輸入電壓(Vrms)、電流(Irms)、THDV、THDI。
由於廠方將充電機設備與電池規格視為商業機密，固無提供任何 資訊。
表 6.2 量測點#1車載充電器規格
充電器規格
額定輸入電壓 (V) 100 ~ 250 額定容量 (kW) 10 ~ 20
工作頻率 (Hz) 60
額定輸出電壓 (V) 408 DC 額定輸出電流 (A) 80 Max
充電方式 CC - CV
連接器規格/纜線限制電流 SAE J1772 / 50 A
充電機等級 Lev-2
表 6.3 廠牌A電池規格
電池規格
電池運作電壓範圍 (V) 3 ~ 4
電池種類 鋰電池
單 cell 充電截止電壓(V) 4
電池總容量 (kW) 43
電池串並數量 102 串 60 並
Package 電壓(SOC – 90%) 約 400 V
(2) 多台充電器(案例 C6-3 與 C6-4)
量測點#3 內設有 5 台電動車充電插座，量測點#4 內設有 20 台電 動車充電插座，提供電動車示範運行所設置之充電電源，了解並且記 錄實際充電設備數量、電力設備規格與充電機規格等，並且記錄其測 量之數據參數。測量儀表分別為 Dranetz PX5、Fluke 434 與 LDS
NICOLET 三台儀器。
(3) 榮星變電所量測(案例 C6-5)
此處量測儀器目的在於得知下游在使用充電設備的情況下，對於 系統端造成的影響，並了解電壓與電流有效值變化趨勢，但此資料之 對於量測電動車造成之系統衝擊並沒有太大的參考價值，因此饋線底 下有許多其他負載用戶，若有其他相關品質問題並不只是電動車充電
此處量測儀器目的在於得知下游在使用充電設備的情況下，對於 系統端造成的影響，並了解電壓與電流有效值變化趨勢，但此資料之 對於量測電動車造成之系統衝擊並沒有太大的參考價值，因此饋線底 下有許多其他負載用戶，若有其他相關品質問題並不只是電動車充電