台灣地區住宅低壓配電系統幾乎都是以單相配電變壓器來供應低 壓住宅用戶所需之電力。目前住宅低壓配電系統之典型供電方式為單 相三線式，此一供電方式與高壓配電系統之三相四線供電方式有很大 的不同，因此，本計畫仍藉由範例系統之模擬，以展現台灣地區典型 住宅低壓配電系統之運轉特性。
表13 連接於22.8kV配電系統之配電變壓器高低壓側等效短路容量 註：60 與 30MVA 主變繞組阻抗值分別為 j15.32%與 j10.08%，主幹線阻抗值為 0.1978/km。
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
短路容量(MVA)
接戶線長度(m)
線徑22平方公厘 線徑60平方公厘 線徑125平方公厘
(a)110V 端
0 0.5 1 1.5 2 2.5
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
短路容量(MVA)
接戶線長度(m)
線徑22平方公厘 線徑60平方公厘 線徑125平方公厘
(b) 220V 端
圖24 範例系統接戶線沿線之短路容量值
5.5.2 沿線電壓
圖 25 為範例系統接戶線沿線電壓之模擬結果，模擬案例共有三 個，其定義陳述於下。範例系統之配電變壓器額定容量為 50kVA，接 戶線截面積為60mm2，負載量則為10kVA。比較圖十四之範例饋線電
壓輪廓即可知，單相 110V 用電設備的掛接若過度集中在配電變壓器 低壓側繞組某一端時，將使得線路上產生很大的電壓降，此對於線路 末端用戶十分不利。除此之外，中性線電流也將大增，使得中性線電 壓上升，如圖26 所示，此對於人員的安全將構成威脅。
Case1：用戶單相 110V 用電設備均掛接在範例配電變壓器 a 端導 線與中性線之間。
Case2：用戶單相 110V 用電設備均掛接在範例配電變壓器 b 端導 線與中性線之間。
Case3：用戶單相 110V 用電設備均勻分配掛接在配電變壓器 a、b 端導線與中性線之間。
線路電壓的高低與其負載量有直接的關係，負載越重，電壓自然 就越低，圖27 之模擬結果即可證明。由於台灣地區住宅低壓配電系統 之供電電壓已甚低，低壓線路線徑亦非甚大，因此，沿線之負荷不宜 太重，以免導致線路壓降過大以及用戶端電壓過低之現象發生。
100 102 104 106 108 110
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
電壓大小(V)
接戶線長度(m) Case1 Case2 Case3
圖25 範例系統接戶線沿線之電壓模擬結果
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
電壓大小(V)
接戶線長度(m)
圖26 範例系統接戶線之中性線沿線電壓模擬結果
98 100 102 104 106 108 110
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
電壓大小(V)
接戶線長度(m)
負載量:10kVA 負載量:20k VA 負載量:30k VA 負載量:40k VA 負載量:50k VA
圖27 各種負載情況下範例系統接戶線之電壓模擬結果
5.5.3 沿線電流
圖28 為範例系統接戶線沿線電流之模擬結果，模擬案例與系統設 備規格均如前一小節所述，但接戶線之總負載量為20kVA，且全部集 中掛接在配電壓變壓器 a 端至中性線之間。比較圖中之模擬結果可發 現，在case 1 與 2 時範例接戶線之電流最高達 188A，已逾越其 175A 之熱容量限制，此乃因為用戶負載過度集中在配電壓變壓器某一端至
中性線之間的緣故。事實上，低壓線路之線徑通常不大，故其安全容 量自然也不大。低壓配電系統中用戶用電設備若過度集中在配電變壓 器某一端時，將可能使得該端所連接之線路電流過大而衍生出安全問 題。
除此之外，用戶用電設備若過度集中在配電變壓器低壓側繞組某 一端時，也會導致中性線電流驟增，嚴重時甚至將其熔斷。中性線若 熔斷將使得連接在 a-n 端與 b-n 端之間的負載形成串連狀態，從而導 致用戶 110V 端之電壓產生偏離現象，電壓偏離過大時將使得用電設 備受損，甚至燒毀。圖 29 為中性線熔斷之後範例饋線電壓模擬結果，
模擬結果顯示，a-n 相電壓確實偏高。因此，如何是切地分配用戶負載 於配電變壓器兩端之間，使低壓線路電流不致超過其熱容量限制時為 低壓配電系統運轉之一項重要的課題
0 50 100 150 200
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
電流大小(A)
接戶線長度(m)
中性線電流 Case1-An端電流 Case1-Bn端電流
圖28 範例系統接戶線沿線電流之模擬結果
0 20 40 60 80 100 120 140
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
電壓大小(V)
接戶線長度(m)
an-電壓 bn-電壓
圖29 中性線熔斷情況下之範例系統接戶線沿線之電壓模擬結果
5.5.4 短路電流
台灣地區住宅低壓配電系統之供電方式以單相三線式為主，配電 變壓器為單相變壓器，其低壓側繞組有引出一個中間抽頭，所以其故 障型態均為單相短路故障，且有線對線以及線對中性線短路故障之 分，此與高壓配電系統有所不同。圖30 為範例系統接戶線沿線短路電 流模擬結果，其中配電變壓器之繞組結構為交錯式。圖30 之模擬結果 顯示，無論是何種故障型態，越靠近線路末端，短路電流會越小。另 外，配電變壓器結構不同，所產生的短路電流現象也不一樣。圖 31 為範例系統配電變壓器繞組結構為交錯式與非交錯式之接戶線沿線短 路電流模擬結果。模擬結果顯示，線間故障與線對中性線故障之短路 電流大小並不相同。假若配電變壓器繞組為交錯式，其線對中性線故 障之短路電流大於線間故障；但假若配電變壓器繞組為非交錯式，則 其線對中性線故障之短路電流小於線間故障。又且，系統若發生線間 短路故障，則配電變壓器繞組無論是採用交錯式與非交錯式，其短路 電流大小都一樣。
住宅低壓配電系統之短路故障型態以線對中性線故障最為特殊。
在以往，電力界從業人員總認為單相配電變壓器低壓側繞組兩端的電 壓要比某一端對中性線之電壓來得高，所以理論上，發生短路故障時 其所引生的短路電流應較大才對，但事實上，決定短路電流的大小有 兩個因素，一是電壓，一是阻抗。對於具有中間抽頭之交錯式單相變 壓器，其線與中性線間的阻抗小於線間的阻抗，所以即使前者之電壓 是後者的一半，但其阻抗卻比後者的一半還小，因此，發生短路故障 時其短路電流自然會比較大，此點頗值得配電系統運轉人員注意。
0 5000 10000 15000
0 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
電流大小(A)
接戶線長度(m)
交錯式變壓器AB端短路電流 交錯式變壓器An端短路電流
圖30 配電變壓器繞組結構為交錯式之範例系統接戶線沿線短路電流模擬結果
0 5000 10000 15000
0 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
電流大小(A)
接戶線長度(m)
非交錯式變壓器線對中性線故障之短路電流 非交錯式變壓器線對線故障之短路電流 交錯式變壓器線對線故障之短路電流 交錯式變壓器線對中性線故障之短路電流
圖31 範例系統配電變壓器繞組結構為交錯式與非交錯式之接戶線沿線短路電流 模擬結果
5.5.5 功率損失
對於以單相三線式供電之住宅低壓配電系統而言，其沿線負載是 否平衡地分配於配電變壓器兩端，此不僅影響線路電壓與電流大小之 輪廓，還會影響系統損失之大小。圖32 為範例系統損失模擬結果，模 擬案例如前所述，饋線負載量為20kVA。模擬結果顯示，用戶單相 110V 用電設備若過度集中在配電變壓器低壓側繞組某一端時，將使得系統 功率損失增加，此一增加的大部分係來自於導線電阻的貢獻，尤其是 中性線，因此，系統運轉人員需特別注意此一負載不平衡分佈之問題，
並設法解決，以維護系統之安全與效益。
0 200 400 600 800 1000 1200
Case1 Case2 Case3
功率損失(W)
線路損失 中性線損失 變壓器損失
圖32 範例系統之功率損失模擬結果
5.6.小型風力發電機組最大可併網量分析