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台灣地區住宅低壓配電系統短路容量評估

小型風力發電機組的最大可併網量與其所併接之低壓配電系統短 路容量有很密切的關係,一般而言,低壓配電系統短路容量越大,小 型風力發電機組的併網衝擊就越小,相對地,其最大可併網量就較大;

反之,低壓配電系統短路容量越小,小型風力發電機組的併網衝擊就 越大,因此,最大可併網量隨之降低。由於目前電力界對於低壓配電 系統的研究較少,對於住宅低壓配電系統短路容量大小的掌握度亦較 差,因此,本計畫特予深入評估,以供各界參考,並做為本計畫相關 研究之基礎。

5.4.2 低壓配電系統短路容量之影響因子

根據電學原理可知,某一節點(node)之短路容量與該節點至電源 間的阻抗大小成反比關係,阻抗越大,短路容量就越小。低壓配電系 統之短路容量除受其本身元件阻抗大小之影響外,亦與其所連接之一 次配電系統有關。低壓配電系統係藉由配電變壓器併接在一次配電饋 線上,被併接之一次配電系統可以一等效電源表示之,此一等效電源 包含一個戴維寧等效電壓源以及一個戴維寧等效阻抗。低壓配電系統 配電變壓器高壓側端子之短路容量與此一戴維寧等效阻抗之大小有 關,而整個低壓配電系統之短路容量大小又與配電變壓器高壓側端子 之短路容量有關。故在評估低壓配電系統之短路容量時,配電變壓器 高壓側端子短路容量之大小為一重要因子,需列入考慮。除此之外,

低壓配電系統本身之主要元件有配電變壓器、導線、開關與保護設備 等,其中前二者之阻抗相對於其他元件大,故其對低壓配電系統短路

容量之影響也較具關鍵性。因此,綜而言之,本計畫歸納低壓配電系 統短路容量大小之主要影響因子共有三個,即配電變壓器高壓側端子 短路容量以及配電變壓器與導線之阻抗。

5.4.3 配電變壓器高/低壓側端子之短路容量評估

低壓配電系統配電變壓器高壓側所連接者為一次配電系統,因 此,其短路容量必然受到一次配電系統各個元件阻抗之影響。由於一 次配電系統各項元件之規格並非一成不變,故其阻抗亦非一固定值,

由於如此,各個低壓配電系統配電變壓器高壓側端子之短路容量就可 能不一樣。為此,有必要完整地蒐集一次配電系統各項元件阻抗之變 化範圍,然後深入地探討低壓配電系統配電變壓器高/低壓側端子短路 容量受影響之情況。

一次配電系統中影響低壓配電系統短路容量之主要因子可歸納為 主變壓器高壓側等效電源短路容量、主變壓器阻抗以及一次配電饋線 阻抗三者,其中主變壓器高壓側之等效電源即是指該主變壓器所連接 的輸電系統。一次配電系統依其線路架設方式可分為架空與地下配電 系統兩種。就台電配電系統而言,架空與地下配電系統之主變壓器高 壓側所連接的輸電系統之電壓等級並不一樣,所以相對地其短路容量 也不一樣。目前,台電架空系統之電壓等級為11.4kV,主變壓器高壓 側短路容量約介於400 至 800MVA 之間;地下配電系統之電壓等級為 22.8kV,主變壓器高壓側短路容量約介於 2000 至 8000MVA 之間。另 外,架空配電系統所採用之主變壓器額定容量為 25MVA,阻抗為 j9.06%;地下配電系統所採用之主變壓器額定容量則有 60 與 30MVA 兩種,阻抗分別為j15.32%與 j10.08%。在一次配電饋線方面,架空配

地下配電系統則是500MCM XPLE 纜線,阻抗 0.1978/km架空配電

註:25MVA 主變繞組阻抗值為 j9.06%,主幹線阻抗值為 0.3774/km。

5.4.4 低壓接戶線沿線之短路容量評估

實務上,小型風力發電機組之併網位置可能是位於用戶家中,該 併網點之短路容量受到低壓線、接戶線與進屋線等線路阻抗之限制而 比配電變壓器低壓側端子小,此一情況勢必影響小型風力發電機組的 最大可併網量,因此亦將以範例系統為對象,評估低壓接戶線沿線之 短路容量變化情況。

圖 24 為接戶線截面積分別為 22mm2、60mm2與 125mm2時 110V 端與 220V 端之沿線短路容量值,其中低壓線長度為 10m,接戶線長 度為95m,低壓線與接戶線截面積一致,其阻抗值依前述之截面積分 別為0.970、0.539 與 0.340/km。觀察圖 24 之資料可知,接戶線沿線 之短路容量與線徑大小成正比關係,而與線路長度成反比關係。此即 表示導線線徑越大,短路容量也就越大;而線路越長,其末端短路容 量也就越小。基本上,住宅低壓配電系統之短路容量普遍不大,故其 強健度也較差。小型風力發電機組與之併網,對系統運轉之衝擊應不 容小覷。

5.5. 台灣地區典型住宅低壓配電系統運轉特性分析

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