第四章 碼頭橋式起重機對系統之諧波衝擊分析
4.2 起重機對系統之諧波衝擊分析
圖4.8 為橋式起重機的主要供電網路，為深入瞭解橋式起重機在各動作階段下對供
電系統的影響，論文中僅針對其中一部橋式起重機的動作狀態來執行諧波分析。圖 4.8
中變壓器與線路參數如表4.1 及 4.2 所示，將這些資料輸入到 ETAP 中則可建立如圖 4.9
的ETAP 供電網路，其中第二及三章所述之裝船與卸船各階段諧波電流資料，均依量測 的結果輸入至ETAP 中。舉例來說，第三章裝船與卸船各階段動作中，以裝船階段 C 與 卸船階段 d 有最大的輸出功率，這兩個階段建立之諧波源資料分別如圖 4.10(a)與圖 4.10(b)所示，由圖中也可以進一步看出碼頭橋式起重機確實有極大的諧波電流，也因此 會對供電網路造成甚大的電力品質衝擊。
圖 4.8 橋式起重機之主要供電網路 表4.1 變壓器參數
變壓器 容量
(kVA)
種類 一次側電壓
(kV)
二次側電壓 (kV)
阻抗值
(Z%) X/R
T1 7500 油浸式 69 11.4 8 11.4
T2 3700 油浸式 11.4 6.6 5.5 11.4
T3 1250 乾式 6.6 0.525 5.75 7.1
表4.2 線路參數
線路 導體 額訂電壓
(kV) Size (mm2) 長度 (m)
C1 CU 15 250 mm2*3ψ 990
C2 CU 15 100 mm2*3ψ 780
C3 CU 1 150 mm2*6*3ψ 27
圖 4.9 利用 ETAP 所建立之供電網路
(a)
(b)
圖 4.10 裝船階段 C 與卸船階段 d 之諧波源
為瞭解碼頭橋式起重機對系統的諧波衝擊，以下針對負載電流最大的裝船階段C 及
卸船階段d 加以測試。圖 4.11 是裝船階段 C 的負載流分析結果，圖 4.12 則為諧波負載 潮流之分析結果，由圖4.11 中可以看出各個匯流排的電壓值、總諧波失真率與考量諧波 電流後之各個匯流排的電壓大小。
圖 4.11 裝船階段 C 之負載潮流分析結果
線路潮流 匯流排電壓
圖 4.12 裝船階段 C 之諧波負載潮流分析結果
ETAP 可以進一步觀察各匯流排的諧波電壓波形與諧波電壓百分比，以最接近諧波 源的匯流排7 為例，圖 4.13(a)與圖 4.13(b)分別為匯流排 7 的諧波電壓波形與諧波電壓百 分比，由圖中可以看出碼頭橋式起重機之諧波電流確實對供電系統的電力品質造成嚴重 的衝擊。至於各個匯流排的諧波電壓波形與諧波電壓百分比則如圖4.14 與圖 4.15 所示，
很明顯地，離諧波源越遠所受到的衝擊較低。
電壓總諧波
失真率 匯流排電壓
(a)
(b)
圖 4.13 裝船階段 C 匯流排 7 之電壓波形與電壓諧波百分比
圖 4.14 裝船階段 C 之各匯流排諧波電壓波形
圖 4.15 裝船階段 C 之裝船階段 C 之各匯流排諧波電壓百分比
針對卸船階段d 也執行上述相同的測試，圖 4.16 是卸船階段 d 的負載流分析結果，
圖4.17 則為諧波負載潮流之分析結果，由圖 4.16 中可以看出卸船階段 d 各個匯流排的 電壓值、總諧波失真率與考量諧波電流後之各個匯流排的電壓大小。利用ETAP 進一步
觀察各匯流排的諧波電壓波形與諧波電壓百分比，以最接近諧波源的匯流排7 為例，圖
4.18(a)與圖 4.18(b)分別為匯流排 7 的諧波電壓波形與諧波電壓百分比，由圖中可以看出 碼頭橋式起重機之諧波電流確實對供電系統的電力品質造成嚴重的衝擊。至於各個匯流 排的諧波電壓波形與諧波電壓百分比則如圖 4.19 與圖 4.20 所示，很明顯地，離諧波源 越遠所受到的衝擊較低。
圖 4.16 卸船階段 d 之負載潮流分析結果
線路潮流 匯流排電壓
圖 4.17 卸船階段 d 之諧波負載潮流分析結果 電壓總諧波
失真率 匯流排電壓
(a)
(b)
圖 4.18 卸船階段 d 匯流排 7 之電壓波形與電壓諧波百分比
圖 4.19 卸船階段 d 之各匯流排諧波電壓波形
圖 4.20 卸船階段 d 之裝船階段 C 之各匯流排諧波電壓百分比
針對裝船階段 A-J 與卸船階段 a-j 執行負載潮流與諧波分析後，裝船各階段的負載
潮流分析後之各匯流排電壓如表4.3 及圖 4.21 所示，裝船各階段的諧波負載潮流分析後 之各匯流排電壓總諧波失真率如表4.4 及圖 4.22 所示所示，而卸船各階段的負載潮流分 析後之各匯流排電壓如表4.5 及圖 4.23 所示，卸船各階段的諧波負載潮流分析後之各匯 流排電壓總諧波失真率如表4.6 及圖 4.24 所示。
表4.3 裝船各階段之各匯流排電壓
匯流排 1 2 3 4 5 6 7
階段 電壓(p.u.)
A 1.0000 0.99942 0.99930 0.97410 0.97356 0.97076 0.97038 B 1.0000 0.99764 0.99726 0.96958 0.96797 0.95702 0.95586 C 1.0000 0.99988 0.99927 0.97343 0.97082 0.95582 0.95399 D 1.0000 0.99747 0.99698 0.96909 0.96691 0.95509 0.95356 E 1.0000 0.99971 0.99920 0.97062 0.96803 0.94829 0.94655 F 1.0000 0.99755 0.99729 0.96946 0.96856 0.95756 0.95684 G 1.0000 0.99972 0.99922 0.97131 0.96925 0.95047 0.94891 H 1.0000 0.99992 0.99937 0.97209 0.97019 0.95281 0.95137 I 1.0000 0.99992 0.99937 0.97209 0.97019 0.95281 0.95137 J 1.0000 0.99982 0.99925 0.97006 0.96786 0.94686 0.94519
0.94
0
0.935
0
圖 4.25 裝卸船動作時之不確定範圍分析