第三章 饋線型態升級對饋線沿線短路容量之影響分析
3.2 問題描述與求解方法
本節首先針對短路容量問題作一描述，並說明本論文故障分析所 採用之系統架構及所需之參數，隨後並介紹本論文求解饋線沿線短路 容量所採用之分析方法—短路容量法。
3.2.1 問題描述
短路容量的定義為匯流排(busbar)額定電壓的大小與三相短路故障 電流的乘積，是用來量度匯流排強度的常見方法，同時亦可作為決定 斷路器啟斷容量以及匯流排尺寸之依據。一般而言，各匯流排的強度 隨著電力系統之垂直架構從發電到配電由上而下逐漸遞減，因此，輸 電系統之匯流排短路容量普遍而言均高於配電系統；除此之外，即使 位於同一電壓階層的匯流排其短路容量也因系統架構及所處位置之不 同而有所差異，由此可知，即便配電變電所一次側皆引接自二次輸電 系統，然因其一次側匯流排短路容量通常並不盡相同。是故，若連接 兩饋供自不同配電變電所之饋線形成常閉環路將導致兩互連饋線沿線 短路容量產生相當程度的變化。此外，配電變電所一次側短路容量、
主變的額定容量及其阻抗值、變電所匯流排架構、導線阻抗值等亦是 影響饋線沿線短路容量變化的重要因素。因此，有必要就兩條放射型 饋線互連升級為本論文第二章所提之四種常閉環路型態所造成之饋線 沿線短路容量變化情形，以系統化及公式化的方法作一深入的分析與 探討。
圖 3-1 所示為本論文故障分析所採用之範例配電系統，如第二章
所述放射型加上常閉環路型共有五種系統型態。圖中MVAsa及MVAsb N.O.or N.C.
F#2
3.2.2 短路容量法
一般而言，電力系統短路故障分 析的主要方法不外乎歐姆法 (Ohmic method)和標么法(per unit method)。此二種方法在計算故障電 流 時 ， 必 須 求 取 故 障 點 之 戴 維 寧 等 效 阻 抗 值(Thevenin’s equivalent impedance)，因此，除了建立匯流排阻抗矩陣(bus impedance matrix)，
取其對角線元素(diagonal elements)，即由該匯流排往系統看之戴維寧 等效阻抗的方法外，即是直接以戴維寧定理求得等效阻抗值。其中歐 姆法是以實際值計算，因此計算時必須將全系統各元件阻抗轉換至故 障點所在電壓階層之等效阻抗方可進行串並聯之簡化計算程序，計算 過程繁複且容易出錯；此外，標么法則需選定適當的功率和電壓基準 值，此二種電氣量選定後即可計算阻抗和電流基準值；然而，倘若基 準值選擇不當則可能造成捨位或有效位數誤差(truncation or round-off errors)，進而影響計算結果之正確性。依前述二種方法求得故障點之 等效阻抗後，即可計算三相短路故障電流值，若忽略故障前之負載電 流 ， 則 故 障 電 流 在 歐 姆 法 中 即 以 故 障 點 之 系 統 標 稱 電 壓(nominal voltage)除以該點之等效阻抗值求得，而標么法則僅需要將等效阻抗標 么值倒數即可求得標么故障電流值。前述二種方法之計算參數均需透 過多套公式的轉換，因此不論在計算上或實用上均較為複雜且不易記 憶。是故，衍生出另一種較為簡單、不必記憶且易學的計算方法—短 路容量法，該方法是由 Yuen, M. H. [31]於 1975 年提出，係修改歐姆 法而得，主要在利用電路阻抗合併的基本理論。圖 3-2 為其示意圖。
利用短路容量法計算短路容量之首要步驟為轉換系統相關元件參數以 短路容量表示，其中就發電機、電動機、變壓器等元件而言，轉換公 式如式(3-1)所示，
( )
(component )
⎧⎪
⎪⎪⎨
⎪⎪
⎪⎩
無限匯流排(Infinite bus)
發電機， 容量圖(MVA diagram)。接著，便是化簡該短路容量圖，由於各元件 轉換成短路容量後，皆正比於其阻抗實際或標么值之倒數，因此，簡
F
Parallels i
SC SC
MVA MVA
MVA (3-5)
MVA MVA
MVA (3-6)
MVA MVA
MVA (3-7)
1 (complex short circuit MVA)的概念於短路故障及電力潮流之分析與應 用上，保留原短路容量法的優點並彌補其缺點，將來應可更廣被接受
SC System Type
norm F
SC Radial
S C C MVA
SC System Type
MVA 為不同饋線型態之饋線沿線短路容量；
, F SC Radial
MVA 為原放射型饋線沿線短路容量。