第四章 饋線型態升級對系統運轉特性之影響分析
4.3 模擬結果之分析與探討
4.3.3 Type II.2
6
1 2 3 4 5 6
母線編號
%
Type II.1(A) Type II.1(B) Type II.1(C)
圖 4-12 F#1 及 F#2 饋線沿線電壓降－Type II.1 型態
4.3.3 Type II.2
Type II.2 常閉環路系統單線圖如圖 4-3 所示，此一型態與 Type II.1 之差異為兩關係主變壓器二次側匯流排透過聯絡斷路器以常閉方 式互連，因此主變壓器特性差異對系統運轉特性之影響亦十分顯著，
模擬時所假設之系統參數變化與 Type II.1 相同，其模擬分析結果分述 如下：
主變壓器負載量：由於兩關係主變壓器係並聯運轉之故，使得 MT1及MT2兩台主變壓器的負載量變化不大，如Type I所述，其微量的 變化主要為系統總損失變化所造成，模擬結果如圖 4-13 所示。此外，
兩關係主變壓器負載分配不均，乃肇因於阻抗值不同之故，原阻抗值 相對較小的MT1主變壓器分配到較多負載，因此，若欲得到較為理想 的負載分配必須嚴格要求兩台主變壓器的特性，尤其是需特別注意主 變壓器並聯運轉所衍生的環流等問題。
42.53 38.28 42.49 38.24 42.80 38.52
0 20 40 60
MVA
Type II.2(A) Type II.2(B) Type II.2(C) 運轉情況
MT1 MT2
圖 4-13 主變壓器#1 及#2 負載量－Type II.2 型態
饋線沿線電流分佈：圖 4-14 所示為各饋線段電流在不同運轉情況 下之模擬結果，由於兩關係主變壓器為並聯運轉之故，因此觀察圖中 電流變化趨勢，可得知該饋線型態與Type I極為相似。但仍需注意在 Condition C情況下導線安培容量是否足夠。
281
78 141
200 219
433
0 100 200 300 400 500
S1~1 1~2 2~3 4~3 5~4 6~5 S2~6
饋線段 A
Type II.2(A) Type II.2(B) Type II.2(C)
圖 4-14 F#1 及 F#2 饋線沿線電流分佈－Type II.2 型態
饋線沿線電壓分佈：兩互連饋線在不同運轉情況下之饋線沿線電 壓及其電壓降的模擬結果如圖 4-15 及 4-16 所示，如前所述，不論在 兩饋線互連後，或互連後發生饋線事故又開斷成幅射型之情況，饋線 沿線電壓分佈與Type I均極為相似。
0.92 0.94 0.96 0.98 1 1.02
S1 1 2 3 4 5 6 S2
母線編號 p.u.
Type II.2(A) Type II.2(B) Type II.2(C)
圖 4-15 F#1 及 F#2 饋線沿線電壓分佈－Type II.2 型態
0 1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6
母線編號
%
Type II.2(A) Type II.2(B) Type II.2(C)
圖 4-16 F#1 及 F#2 饋線沿線電壓降－Type II.2 型態
4.3.4 Type III
圖 4-4 所示為Type III之系統單線圖，此一系統型態受兩關係變電 所特性的影響甚大，如同對Type II模擬所做的假設條件般，主變壓器 所屬饋線等效集總負載SLT1與SLT3分別為基本案例的 30%及 110%，其 模擬分析結果分述如下：
主變壓器負載量：在本節設定的系統條件下，模擬結果顯示兩關 係主變壓器MT1與MT3的負載量變化情形，如圖 4-17 所示。就Type III 之系統架構而言，由於系統運轉特性對於相關系統條件及運轉情況極 為靈敏，包括兩關係主變壓器負載量差、配電變電所電壓階層差異，
以及配電變電所一次側匯流排的短路容量差異等，因此，兩關係主變 壓器的負載量變化可能因不同的案例而導致完全不同的結果，換句話 說，其主變壓器的負載量變化範圍相較於前三種常閉環路型態更大。
舉例說明，若兩關係變電所一次側的電壓階層一致，且兩台互連主變 壓器的負載量差亦不大，則兩饋線互連升級為常閉環路後主變壓器的 負載量變化並不顯著。然而，若兩關係變電所一次側的電壓階層不一 致，例如：一側為 161 kV而另外一側為 69 kV，即便兩關係主變壓器 的負載量差很小，仍然可能使得兩台主變壓器的負載量產生極為顯著 的變化，在此一案例下，該互連常閉環路饋線極有可能由其中一台主 變壓器輸送大量複功率至另外一台主變壓器二次側匯流排，甚至或逆
送至一次側匯流排，這種現象在系統運轉上為不樂於見到的情況，應 予避免；此外，兩關係主變壓器以及饋線之負載量及其負載量差亦主 宰兩關係主變壓器的負載量變化，亦即，主變壓器負載量的變化直接 正比於上述各項影響因素。是故，若兩關係變電所一次側電壓階層相 同且主變壓器及饋線的負載也都相當平衡，則主變壓器的負載量變化 將更小。以本論文所分析的系統為例，假設對四種不同的常閉環路型 態給定相同的條件，則以Type II.1 的主變壓器負載量變化趨勢與Type III最相似，其差異為後者對兩關係主變壓器的負載量差以及二次側的 電壓差的影響較為靈敏。
21.04 60
29.68 54.13
9.96 71.73
0 20 40 60 80
MVA
Type III(A) Type III(B) Type III(C) 運轉情況
MT1 MT3
圖 4-17 主變壓器#1 及#2 負載量－Type III 型態
饋線沿線電流分佈：在此一系統條件下，各饋線段電流變化情形 如圖 4-18 所示，相似地，饋線沿線電流可能因不同的案例而產生極大 的變化，其原因與主變壓器負載量的變化情形相同，以本節分析時所 給定的條件下，兩饋線互連後，F#1 及F#2 饋線電流增加的幅度極為 顯著，而且F#2 饋線上各饋線段的電流均反向，其中流經連絡饋線的 電流，即由母線 3 至母線 4 的電流，高達 281 A。此外，在Condition C的運轉情況下，各饋線段的電流大小與Condition B變化趨勢相似，
但電流方向相反。
280
142 514
281
212 458
0 200 400 600
S1~1 1~2 2~3 4~3 5~4 6~5 S3~6
饋線段 A
Type III(A) Type III(B) Type III(C)
圖 4-18 F#1 及 F#2 饋線沿線電流分佈－Type III 型態
饋線沿線電壓分佈：圖 4-19 及 4-20 說明在此一系統條件下，饋 線沿線電壓分佈及電壓降變化情形，如前所述，饋線沿線電壓可能因 不同的案例而產生極大的變化，其原因與主變壓器負載量的變化情形 相同。
0.9 0.95 1 1.05
S1 1 2 3 4 5 6 S3
母線編號 p.u.
Type III(A) Type III(B) Type III(C)
圖 4-19 F#1 及 F#2 饋線沿線電壓分佈－Type III 型態
0 5 10
1 2 3 4 5 6
母線編號
%
Type III(A) Type III(B) Type III(C)
圖 4-20 F#1 及 F#2 饋線沿線電壓降－Type III 型態
4.4 綜合比較與分析
綜合歸納四種系統型態及三個不同運轉情況的模擬、分析結果如 下：
y 依主變壓器的負載量變化情形由小到大排序，依序為 Type I 及 Type II.2 最小；其次為 Type II.1；最大者為 Type III。因 此前兩種型態之主變壓器應無過載之虞；而後兩者則必須注 意主變壓器發生過載的可能性極高。然而，若兩關係變壓器 特性相當一致，則以 Type II.2 型態之兩台並聯主變壓器負載 分配會更趨於一致，且其變化情形與 Type I 相近。此外，若 兩關係變電所一次側電壓階層相同、短路容量差異較小，且 主變壓器的阻抗值及其二次側電壓差極小，則 Type III 的變 化情形與 Type II.1 極為相似。
y 饋線沿線電流的變化情形與主變壓器的負載量變化相似，若 兩關係饋線負載量差愈小則變化量愈小；此外，饋線長度與 負載的分佈亦為影響電流變化的關鍵因素，其中饋線長度差 愈大則變化量愈小。因此，若兩互連饋線的長度愈接近，即 便在負載量差較大的情況下，各饋線段電流重新分配，將使 得饋線沿線電流分佈較為平均。然而，必須特別注意的是饋 線事故發生在常閉環路饋線之重載側的饋電線前端時，另一 側饋線是否有過載之虞。除此之外，就 Type II.1 及 Type III 型態而言，兩饋線互連後即有可能因傳送大量複功率於兩關 係主變壓器之間而發生過載情形。
y 饋線沿線電壓的變化情形亦與主變壓器的負載量變化相似，
除了 Type III 饋線沿線電壓平均值有些微的下降外；其餘各 型態之饋線沿線各母線的電壓平均值有些微的提升現象。此
外，各常閉環路饋線在非常態運轉情況下，饋線末端電壓降 均超過最大電壓降限制值。
歸納上述分析結果，可獲知饋線型態由放射型升級至不同型態之 常閉環路時所受的影響因素並不完全相同，因此對系統運轉特性所造 成之衝擊亦有異，是故，所需採取的因應方法自然有所差異。四種型 態各有其優缺點與適用性，若能設計得宜，則可因應不同負載對供電 可靠度的需求而提供適得其所的饋線型態；然而，欲得到供電可靠度 更高的系統型態所需付出的成本與相關配套措施也愈多，因此，若僅 針對饋線發生事故不會造成用戶停電為首要目標則以 Type I 為最佳的 選擇，其原因為放射型饋線升級為 Type I 所受的影響因素最少且升級 後對系統運轉特性的衝擊亦最少。
4.5 本章結論
本章以所設計之範例系統架構及運轉情況，在合理的範圍內改變 系統條件，模擬饋線型態升級前後以及升級後在非常態運轉情況下因 系統運轉特性產生變化，包括主變壓器的負載變化、饋線沿線的電壓 及電流變化等，導致引發系統在規劃或運轉上的相關問題，而從事配 電系統型態升級相關研究人員以及配電工程師不得不注意且必須克服 這些問題。
此外，綜合本章的模擬、分析結果可充分的說明第二章所提之各 項因素對配電饋線由放射型升級為常閉環路型的影響，以及系統型態 改變對系統運轉特性所造成之衝擊與影響，以實際的數據進一步驗證 本論文所提之四種不同常閉環路型態，在系統運轉特性上不盡相同之 處，因此，饋線型態升級所需的相關配套措施自然有所差異，惟此一 部分將於第七章中再作詳細的說明。