Type II之系統架構及其運轉方式

如前所述，此一型態可細分為 Type II.1 及 Type II.2 兩種，在前一 節所列的各種偶發事故中，除了在輸電迴路事故情況下，可能造成所 屬用戶停電外，其餘事故情況用戶均無停電之虞。因此，為了提供系 統供電可靠度，必須與其他鄰近配電變電所以常開方式互連建立負載 轉供機制，以備不時之需；然而，決定互連變電所之數量與規模，則 端視該供電區域之配電變電所密度、饋線分佈以及實際地理位置限制 等條件。茲分述如下：

6.4.1 系統架構

考慮配電變電所密度及其實施的可行性，將此一型態之系統架構 區分為典型雙變電所及四座變電所兩種互連架構加以探討、分析。

A. 雙變電所互連系統架構

圖 6-6 所示為典型雙變電所 Type II 常閉環路系統架構，與 Type I 系統架構相似，該系統係由二座 161/22.8 kV 配電變電所所組成，一 旦主變壓器一次側匯流排或變電所上游輸電迴路事故，可閉合連絡開 關進行變電所外負載轉供，有助於提高系統整體供電可靠度。此一系 統架構在考慮變電所及主變壓器因故停電時，在無停電之虞的情形下 可全額負載轉供之主變壓器及饋線的總負載量，綜合列於表 6-4。由 表中數據可知，若要求變電所因故停電時不會有任何負載因此而停電 的高系統可靠度需求時，則不論是三環路或四環路的常閉環路系統其 主變壓器在常態運轉情況下之利用因數最高均為 50%，而饋線最高利 用因數對三環路而言為 21%，對四環路而言為 16%；然若僅要求主變 壓器因故停電時不會有任何負載因此而停電的情況，則就主變壓器最 高利用因數而言，不論是三環路或四環路之系統皆為 67%，而饋線最 高利用因數對三環路而言為 28%，對四環路而言為 21%。如同前一節 對 Type I 所作之閳述，以上各主變壓器及饋線之利用因數為理想情況 下之結論，若互連主變壓器阻抗差太大或/且各常閉環路饋線常開互連 配電站偏離饋線負載中心點，將導致主變壓器負擔不平均且常閉環路 兩饋電側的負載分佈亦不均，應盡量避免。

配電變電所 161/22.8 kV

Tc

Loop A4 Loop A5 Loop A6

Loop B9

Loop B8

Loop B7 Loop B1

Loop B2 Loop B3

表 6-4 典型雙變電所互連之 Type II 常閉環路系統在考慮因事故轉供時在不超載情 況下之主變壓器及饋線的常態運轉最高負載量及利用因數

主變壓器 饋線

負載量

環路數 負載量 利用因數 電流 利用因數

變電所因故

停電 30 MVA 50 % 125 A 21 %

三環路 主變壓器因

故停電 40 MVA 67 % 169 A 28 %

變電所因故

停電 30 MVA 50 % 95 A 16 %

四環路 主變壓器因

故停電 40 MVA 67 % 125 A 21 %

B. 四座變電所互連系統架構

圖 6-7 所示為典型四座變電所互連之 Type II 常閉環路系統架構，

其中每一主變壓器所饋供之六條饋線被分為兩組，每組均為三條饋 線，分別與該配電變電所另外兩主變壓器所饋供的饋線在其末端的配 電站透過連絡饋線互連形成常閉環路，故每一變電所均有九條常閉環 路饋線。又每一變電所之九條常閉環路區分為三組，各組三條常閉環 路與鄰近變電所對應之三條常閉環路透過連絡饋線以常開互連方式相 互支援，共計有三組（九條）常開連絡饋線。

除了上述主變壓器及饋線數的配置外，考慮未來主變壓器可能擴 充為四台及每台主變壓器引出六條或八條饋線情況下，尚有其他三種 配置方式，綜合而言歸納每一變電所內配置三或四台主變壓器及每一 台主變壓器引出六或八條饋線之情況下，提出較為可行的系統架構列 於表 6-5 中，各架構特性如下：

y 架構一、二及三：可平均地將各主變壓器間之饋線兩兩互連 形成常閉環路，一但主變壓器、匯流排發生事故或維修時，其 所屬饋線亦可在不停電的情況下平均地轉由其餘主變饋供，而

且與其他三座變電所互連支援之饋線亦能做平均且對稱之安 排。

y 架構四：無法平均而對稱地將四台各主變壓器間之饋線兩兩 互連形成常閉環路，且一但主變壓器或匯流排發生事故或維修 時，其所屬饋線僅能轉由其他兩台主變壓器支援，此時負載分 配較為不均；然而與其他三座變電所之互連支援饋線則可做平 均及對稱之安排。

y 架構五：無法平均而對稱地將四台各主變壓器間之饋線兩兩 互連形成常閉環路，且與其他三座變電所互連支援之饋線亦無 法平均安排。

是故，若以主變壓器及饋線數量的觀點來看，各主變壓器不論在 常態運轉及單一主變壓器或匯流排發生事故或維修時，均能盡可能平 均分擔負載的情況下，以架構一、二及三可行性較高，如此考量係一 方面有利於提高各主變壓器之利用率及系統運轉效率；另一方面，亦 可避免在非常態運轉時各主變壓器負載分配過度不均，造成主變壓器 獨立運轉時，各常閉環路饋線湧入大量電力潮流，或在主變壓器二次 側並聯運轉情況下匯流排之間的連絡斷路器產生較大的環流。此外，

上述三種架構之相互支援連絡饋線亦能平均安排至其餘三座變電所所 屬各常閉環路饋線，使得四座變電所之架構一致，且整個系統結構完 全對稱，易於運轉與維護；反之，架構四及架構五則不具上述之優 點。

依據前述三種較可行之架構，探討得主變壓器及饋線在配電變電 所或主變壓器因故停電的情況下負載必須全額轉供之常態運轉經常最 高負載量與利用因數，如表 6-6 所示。在此三種架構中，若要求變電 所因故停電時不會有任何負載因而停電時，則主變壓器在常態運轉情

況下之利用因數最高均為 75%，而饋線最高利用因數對架構一及架構 三而言皆為 32%，對架構四而言為 24%；然而，若僅要求主變壓器因 故停電時不影響任何負載用電的情況，則就主變壓器最高利用因數而 言，架構一及架構二之系統皆為 67%，而架構三為 75%；另外，饋線 最高利用因數對架構一、二及三言分別為 28%、21%以及 32%。如前 所述，此一條件係以各常閉環路饋線之負載為均勻分佈且相互支援之 連絡饋線需選擇其饋線負載中心點為互連轉供點為前題，不滿前述條 件者此一饋線經常最高利用因數應視情況酌予降低；至於主變壓器之 經常最高利用因數亦是如此。上列之經常最大負載量即為饋線之最終 負載量，因此系統運轉初期之負載量應比此值更低，以資因應未來負 載之成長。

表 6-5 各種可行架構下之主變壓器及饋線數之安排

項次

架構

每一座變電所 配置之主變壓

器數量

每一台主變壓 器引出之

饋線數

兩主變壓器間 之 環路數

每一座變電所 之 總環路數

架構一 3 6 3 9

架構二 3 8 4 12

架構三 4 6 2 12

架構四 4 6 3 12

架構五 4 8 4 16

附註：本表均假設主變壓器二次側為三個單一匯流排，並配置有二個連絡 斷路器之分段式匯流排架構。

配電變電所 B 161/22.8 kV Td Tf

Loop A4 Loop A5 Loop A6

Loop B9

Loop B8 Loop B7 Loop B1

Loop B2 Loop B3

Loop C2 Loop C3

Loop C4

Loop D6 a2

表 6-6 典型四座變電所互連之 Type II 常閉環路系統在考慮因事故轉供時在不超載 情況下之主變壓器及饋線的常態運轉最高負載量及利用因數

主變壓器 饋線

負載量

架構 負載量 利用因數 電流 利用因數

變電所因故停

電 45 MVA 75 % 190 A 32 % 架構一 主變壓器因故

停電 40 MVA 67 % 169 A 28 % 變電所因故停

電 45 MVA 75 % 142 A 24 % 架構二 主變壓器因故

停電 40 MVA 67 % 127 A 21 % 變電所因故停

電 45 MVA 75 % 190 A 32 % 架構三 主變壓器因故

停電 45 MVA 75 % 190 A 32 %

6.4.2 運轉方式

圖 6-8 所示為典型 Type II 常閉環路系統故障保護區示意圖，此一 型態在主變壓器二次側匯流排連絡斷路器為常開或常閉狀態下分別形 成 Type II.1 及 Type II.2 兩種次型態。在常態運轉情況下，各環路為常 閉狀態，僅連絡兩環路之連絡開關保持常開狀態。在非常態運轉情況 下，亦即發生故障且被偵測後，保護區內兩端責任斷路器開啟隔離故 障區域，各種偶發事故所對應之運轉操作方式如表 6-7 所示，其中僅 輸電迴路事故及主變壓器一次側匯流排事故會造成所屬用戶短暫停 電，所幸可藉由變電所外負載轉供後，暫時恢復供電。以輸電迴路事 故為例，假設 A 變電所上游輸電迴路發生事故，一旦經故障偵測且隔 離後，首先 A 變電所所有饋線於變電所出口處之饋線斷路器開啟，其 次，連絡兩環路之常開開關如‘a2’ 及‘f8’閉合將負載轉供至 B 變電所 所屬環路，使得 A 變電所所屬負載得以暫時復電；其餘事故均不影響 系統正常供電。由此可知，此一型態的供電可靠度很明顯的優於 Type

Ta