第五章 饋線型態升級對線路損失之影響分析
6.5 Type III之系統架構及其運轉方式
Type III 為互連型常閉環路系統，或稱之為互連網路型，其供電 可靠度為四種型態中最高者，即便其中一座配電變電所因故停電，仍 不影響系統正常供電；此外，由於饋電路徑甚多因此系統損失最低，
整體而言供電品質亦較佳；然而，其複雜度最高，相對地設計、運轉 與維護等亦最困難。另外，由於互連之變電所及其饋線為數眾多，因 此，該配電系統型態較適合實施在配電變電所及負載密度高的大都會 地區。
6.5.1 系統架構
如前所述，考量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，列出五 種較為可行之含負載轉供機制之 Type III 系統架構所對應的互連變電 所、主變壓器及饋線數量於表 6-8，並且在表 6-9 中列出考慮因事故轉 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。
以系統架構一為例，此一架構為四座變電所互連之 Type III 常閉 環路系統，其中每一主變壓器所饋供之六條饋線被分為三組，每組均 為二條饋線，分別與另外兩座配電變電所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，故每一變電所與另 一變電所均有六條常閉環路饋線。此外，該系統型態不論是變電所或 主變壓器因故停電，其所屬用戶均無停電之虞，且主變壓器在常態運 轉情況下之利用因數為 75%，而饋線則為 32%。所有系統架構中，以 架構四及架構五所需的變電所數量最多；然其主變壓器及饋線在常態
表 6-8 各種可行架構下之主變壓器及饋線數之安排
況下所屬用戶均不停電。此外，在變電所或主變壓器因故無法供電的 情況下，必須將主變壓器二次側匯流排兩側斷路器開啟，使各饋線與 事故區域隔離。例如：A變電所之Ta主變壓器發生故障隔離後， Ta變 壓器與變電所出口處之饋線斷路器開啟，系統正常供電。相同地，若 A變電所因故停電，則其運轉操作方式與主變壓器事故相似。此一型 態的供電可靠度為本論文所提四種型態中最高者。
Ta 161 kV
22.8 kV
d0
a1
a2 a0
匯流排 保護區
主饋線 保護區
變壓器 保護區
分歧線 保護區
配電變電所 B
Td
161 kV
22.8 kV
a3 配電變電所 A
輸電系統 保護區
N.O.
圖 6-10 Type III 常閉環路故障保護區示意圖
表 6-10 各種偶發事故對應之運轉方式
事件 運轉方式說明
輸電迴路事故
輸電迴路保護區內責任斷路器開啟，隔離故障區域，此 時所屬主變壓器二次側匯流排兩側斷路器亦全部開啟，
事故變電所停電，然系統不受影響仍能繼續供電，該變 電所所屬饋線用戶均正常供電。
主變壓器事故
運轉操作方式與輸電迴路事故相似。變壓器保護區內兩 端責任斷路器開啟，隔離故障主變壓器，該主變壓器所 屬饋線之用戶均正常供電。
匯流排事故
依匯流排配置之位置，將事故分為以下三種：
y 主變壓器一次側匯流排事故，此一情況與該匯流排上 游輸電迴路故障處理方式相同。
y 主變壓器二次側匯流排故障，使得保護區內兩端責任 斷路器開啟，該匯流排所屬饋線之用戶正常用電。
y 配電站之匯流排事故，保護區內四路斷路器全部開 啟，該配電站所屬用戶停電。
饋線事故 同 Type I 型態運轉操作方式，用戶正常供電。
分岐線事故 (含配電變壓器事故)
分歧線(配電變壓器) 事故之運轉操作方式與 Type I 型態 相同。
6.6 綜合比較與分析
本章以台電現行的配電變電所及配電饋線之規劃、設計原則為基 礎，並考慮典型常閉環路系統架構的對稱性、負載平衡度以及發生單 一偶發事故時負載能全額轉供等限制條件下，逐步探討、分析四種含 有負載轉供機制且較為可行之常閉環路系統架構；除此之外，根據這 些系統架構研擬在理想情況下之主變壓器及饋線常態運轉時之最高利 用因數及其運轉操作方式。綜合而言，互連變電所數量愈多愈能分散 風險，使得系統供電可靠度也愈高，但相形之下系統結構也就更為複 雜，在運轉、維護上也相對較為困難；此外，電力公司初期投資成本
亦可能非常之高，因此，須就技術及成本效益面多方評估，取得最佳 的方案方可採行實施。
最後，綜合歸納四種典型常閉環路型態之偶發事故供電可靠度比 較於表 6-11 中，四種系統型態皆能消除因饋線事故造成之停電現象，
其中 Type III 在所列舉之各種單一偶發事故情況下皆不影響系統供 電；而 Type II.1 及 Type II.2 僅在變電所因故停電情況下必須藉由負載 轉供方式暫時恢復受故障影響區域之供電；另外，Type I 在變電所或 主變壓器因故停電情況下皆須啟動負載轉供機制，暫時復電。是故，
依不同供電區域對供電可靠度的需求可提供不同的系統型態以滿足其 要求，甚至有些重要的供電區域對供電可靠度要求極高，在投資成本 的考量上相形之下亦非主要的考慮。本章研究成果可提供電力公司未 來規劃、設計含有負載轉供機制之常閉環路系統之參考。
表 6-11 四種常閉環路型態之偶發事故供電可靠度比較
型態
事件 Type I Type II.1 Type II.2 Type III
輸電迴路事故 ; ; ; 9
主變壓器一次側匯流排事故 ; ; ; 9
主變壓器事故 ; 9 9 9
主變壓器二次側匯流排事故 ; 9 9 9
饋線事故 9 9 9 9
配電站匯流排事故 : : : :
配電變壓器事故 : : : :
分岐線事故 : : : :
附註：9：所有用戶皆不停電。
;：所屬用戶短暫停電，經由負載轉供後恢復供電。
:：局部區域用戶停電。
以上結論乃假設事故發生時主保護能正常動作隔離故障，若主保護 失靈或開關設備故障，則停電範圍將擴大。
第七章 饋線型態升級之影響與衝擊及相關配套 措施
7.1 前言
本論文前述各章節中先廣泛探討影響配電饋線升級的因素，隨之 藉由改變相關參數設定來模擬各種影響因素對不同饋線型態運轉特性 的影響程度，其中包括兩饋線互連前、後及互連後在非常態運轉情況 下之短路故障以及電力潮流等分析，以理論分析結論加上模擬分析數 據，充分論述饋線型態由放射型升級為常閉環路型，因電路結構改變 對原系統饋線沿線短路容量、複功率潮流、電流潮流、線路電壓降以 及線路損失等運轉特性造成之影響與衝擊，以此研究成果為基礎，得 以探討含負載轉供機制在內的典型常閉環路架構，分析在各種單一偶 發事故的情況下皆能運轉無虞的主變壓器及饋線之常態運轉最高負載 量及其對應之利用因數，並深入探討在各種情況下之運轉操作方式，
上述研究奠定了探究配電饋線升級重要且不可或缺理論基礎。然而，
這些研究成果分散於各章節中不易窺其全貌，是故，本章綜合歸納各 章節的研究成果，作一綜合性的整理、分析與比較，主要內容在闡述 配電饋線升級為本論文所提之四種不同常閉環路型態對原系統及其用 戶所造成之影響與衝擊，並藉此擬定相關的配套措施，最後，綜合考 量各項影響因素及相關配套措施，有系統地整理配電饋線升級的步 驟、相關注意事項及不同系統型態適用的區域，以作為未來電力公司 進行配電饋線升級之參考。此外，本章亦特別深入探討兩常閉環路饋 線間之互連配電站選定方式，考慮年等效負載並配合簡化功率損失之 饋線模型估算線路損失，再以此估算值為基礎經排序後擇優執行電力
潮流程式，最後綜合考量各項指標在不違反最大電壓降限制值以及導 線的額定安全電流等限制條件下，以最小化線路損失為目標求解最適 互連配電站問題。
7.2 影響與衝擊
根據本論文第三章及第四章的模擬、分析結果，可歸納出配電饋 線升級對原系統及其用戶所造成之影響與衝擊，列示於表 7-1。
表 7-1 饋線型態升級對原系統及其用戶之影響
型態
影響 Type I Type II.1 Type II.2 Type III 電力潮流 n (y) n ~ © (y) n (y) n ~ © (y) 線路電流 n (y) n ~ © (y) n (y) n ~ © (y) 線路電壓降 n (y) n ~ y (y) n (y) n ~ y (y) 故障電流及短路容量 m (n) y (n) y ~ © (n) y ~ © (n)
連續供電可靠度 y y y ©
主變壓器容量 ☺ ☺
饋線線徑 ☺
主環路開關及保護設備
用戶開關及保護設備 ☺
綜合評鑑 ☺
附註：
m：輕度增加 n：輕度減少
y：中度增加 z：中度減少
©：高度增加 ª：高度減少
( ): 非常態運轉情況下的變化情形(Condition C)。
：高度依賴系統情況而定，依個別案例視之。
☺：輕微
就電力潮流的影響而言，兩放射型饋線互連升級後，由於常閉環 路饋線本身同時皆具備兩個饋電點，其中因 Type I、Type II.2 的兩饋 電端電壓大小及相角相同，因此對電力潮流的影響最小，其影響程度 充其量與兩互連饋線負載量差成正比關係，且互連後由於各饋線段的 電力潮流呈自然最佳的分佈情況，因此各饋線段之總複功率潮流普遍 而言較為平均且略為降低；然而，對 Type II.1 及 Type III 而言，由於 兩饋電端的電壓大小及相角可能因負載特性差異、主變壓器特性及變 電所一次側短路容量不等等影響而不同，造成常閉環路饋線的實功及 虛功潮流變化較大，因此，一般而言，升級後對電力潮流的影響程度 較大。另一方面，在線路電流及線路電壓降方面的影響亦為如此，其 變化情形與電力潮流相似。上述各種相關電氣量的變化情形直接對主 變壓器容量及饋線線徑的選定造成影響。
就對饋線沿線短路容量及故障電流的影響而言，在合理的變化範 圍內改變系統參數，以模擬在實際系統中可能發生的兩性質不同之放 射型饋線互連升級為常閉環路的情況，結果顯示饋線型態升級後之短
就對饋線沿線短路容量及故障電流的影響而言，在合理的變化範 圍內改變系統參數，以模擬在實際系統中可能發生的兩性質不同之放 射型饋線互連升級為常閉環路的情況，結果顯示饋線型態升級後之短