影響因素之探討與分析

圖 2-3 所示為放射型配電饋線升級為常閉環路型之影響因素示意 圖，藉由二條原為放射型之饋線互連而形成一常閉環路饋線時必須考 慮的影響因素甚多，本論文由下而上將其區分為三個層面來探討，包 括饋線、主變壓器及配電變電所等三個層次。茲各層次因素條列如 下：

y 饋線：線徑、長度、負載量、負載分佈及負載特性；

y 主變壓器：額定容量、阻抗值、負載量及負載特性；

y 配電變電所：一次側短路容量(short-circuit capacities)及電壓階 層(voltage level)。

上述各項因素不論就其本身個別值的大小變化及其相互間的差異 對配電饋線型態升級的影響均扮演相當重要的角色，這些因素在饋線 型態升級後對常閉環路饋線在常態(normal)及非常態(abnormal)運轉情 況下所造成的影響甚大；因此，不論是主變壓器容量、導線安培容 量、電力潮流變化、饋線沿線電壓分佈，以及保護設備的額定與保護 協調的設定等相關問題都必須透過周延的數理推演配合嚴謹的工程分 析，才能確保既設放射型饋線升級為常閉環路後的運轉成效。以下各 小節將依據本論文所提的四種可能之常閉環路饋線分別探討、分析各 項影響饋線型態升級之因素及其影響情形。

短路

Type II.1, II.2 配電變電所因素

Type III

常閉

功與否的關鍵因素。

一般而言，在配電系統的規劃中，配電饋線可被區分為電壓降限 制 型 饋 線 (Voltage-drop-limited feeder) 以 及 熱 容 量 限 制 型 饋 線 (Thermally limited feeder)兩大類[30]。其中饋供都會區的配電饋線因負 載較密集，饋線長度較短，一般屬於熱容量限制型饋線。例如：台電 台北市營業區處所轄之饋線普遍而言其長度大約為 2 km，有些甚至更 短，而且通常運轉在重載情況下，其饋線利用因數 (utilization factors) 大都超過 80%。就此一類型的饋線而言，饋線負載量為其必須考量的 關鍵因素且勢必要降低其負載量以符合構成常閉環路饋線的基本要 求。是故，兩條放射型饋線互連前的正常運轉利用因數必須低於 50%，才能預留足夠的安全裕度(security margin)以因應各種單一偶發 事故(single contingency)的發生而不致於影響系統正常運轉，換句話 說，導線的安培容量(ampacities)必須足以承載連接至該常閉環路饋線 的總負載量。

相反地，饋供至鄉村或較偏遠地區的配電饋線一般而言其負載點 較稀疏，饋線長度較長，屬於電壓降限制型饋線。因此，饋線最高經 常負載量普遍而言均明顯低於其額定值，亦即，饋線常態運轉利用因 數均低於 50%，此時，若能確保饋線最低電壓點之線路電壓降能符合 規定即可滿足構成常閉環路的基本要求。以台電為例，在郊區所配置 的架空配電網路，其單一放射型饋線的線路長度通常超過 10 km 且運 轉在相對於都會區饋線較輕的負載量。因此，必須確保線路最大電壓 降不論在饋線互連前後或在任何運轉情況下都在可接受的範圍內，其 中最嚴重的情況為最靠近配電變電所主變二次側的某一饋線前端斷路 器(feeder main circuit breaker, FCB)因故跳脫，尤其是在兩互連饋線相 對而言負載較重的饋線前端斷路器發生跳脫後，該常閉環路饋線暫時

以一甚長的放射型饋線運轉，此時，線路電壓降成為主宰系統是否可 正常運轉的最關鍵因素。

除此之外，兩饋線互連形成常閉環路後，饋線沿線短路容量均會 向上提升，必須注意其所增加的幅度是否對原系統及其用戶造成影 響。

2.3.2 Type II

由同一變電所不同主變所饋供之兩條放射型饋線互連形成跨越主 變常閉環路饋線—Type II.1 或 Type II.2，如圖 2-2 所示，提供另外一 種供電可靠度較 Type I 更高的常閉環路型饋線，除了可滿足饋線事故 不影響正常供電外，更可避免因主變事故造成的停電現象。對此一型 態而言，不但所有 Type I 的影響因素必須納入考慮，還需額外考量下 列因素：

y 兩互連主變壓器之額定容量及其阻抗值；

y 兩互連主變壓器之負載量及其特性；

是故，配電饋線由放射型升級為 Type II.1 或 TypeII.2 常閉環路型 饋線的問題比升級為 Type I 更為複雜，必須同時考慮饋線及主變的雙 重影響因素。其中，就 Type II.1 而言，兩台主變在同一常閉環路上，

因此構成該常閉環路饋線之互連饋線會額外傳輸約為兩主變負載差的 一半之複功率，使得饋線可能有過載之虞，成為另一個值得注意的問 題，是故，構成此一型態的關鍵條件，除了需要綜合考量上述因素 外，尤其必須特別注意兩關係主變壓器之負載量及其負載特性差異，

除此之外，兩主變壓器有超過一條以上的饋線互連亦為重要條件，此 舉可平均分攤因主變壓器負載差而造成流經互連饋線之大量電力潮 流；然而，就 TypeII.2 而言，兩台關係主變壓器的特性在此一系統架

構下的要求特別嚴苛，因為此時主變壓器二次側連絡斷路器為常閉，

造成兩主變壓器在常態情況下係併聯運轉，故必須特別注意其間之環 流(circulating current)及負載分配等問題，一般而言此兩併聯運轉之主 變壓器的額定容量要相同且阻抗值愈接近愈好。此外，主變壓器併聯 運轉後兩互連饋線沿線短路容量將遽增而衍生出原保護設備額定容量 不足及保護協調不適等問題。

2.3.3 Type III

如圖 2-2 所示，二條饋供自不同變電所不同主變壓器之放射型饋 線互連形成一互連型常閉環路饋線—Type III，此一饋線型態不論是饋 線、主變壓器亦或是配電變電所發生單一偶發事故均能維持正常供 電，雖然其供電可靠度最高，但所需投入的成本與考量因素也相對最 多，其影響因素包含互連饋線、主變壓器及配電變電所三個層次的因 素。因此，在饋線型態升級時必須考慮的因素最多，如下所列：

y 所有 Type II 的影響因素；

y 兩關係變電所一次側的短路容量；

y 兩關係變電所一次側的電壓；

由此可知，放射型饋線升級為此一型態的影響因素最為複雜，升 級的困難度最高，相關的配套措施也最多，尤其必須注意兩關係變電 所一次側是否來自同一電壓階層，才不至於使得該互連常閉環路饋線 形同一條次輸電線，輸送複功率於兩變電所間。另外，兩關係變電所 一次側的短路容量差異亦不宜太大，否則將導致互連後之常閉環路饋 線沿線短路容量變化過大，其中互連前短路容量相對較輕者將有較大 的增幅，可能因而導致保護設備容量不足或保護協調不當等相關問 題。