故障電流限制器對輸電系統故障電流抑制之研究

大華科技大學

電機工程系

碩士論文

故障電流限制器對輸電系統故障電流

抑制之研究

Study on Suppressed Fault Current

of Power Transmission System Using

Fault Current Limiter

研 究 生：張 益 生

指導教授：謝 振 中 博 士

故障電流限制器對輸電系統故障電流抑制之研究

Study on Suppressed Fault Current of Power Transmission

System Using Fault Current Limiter

研

究 生：張益生 Student：Chang Yi Sheng

指導教授：謝振中

博士 Advisor：Dr. Jenn-Jong Shieh

大華科技大學

工程與設計學院

電機工程系(所)

碩士論文

A Thesis

Submitted to Department of Electrical Engineering,

College of Engineering and Design,

Ta Hwa University of Science and Technology

in partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master

in

Electrical and Electronic Engineering

中 華 民 國 一○八 年 七 月

I

致

謝

在此由衷的感謝師長 謝振中教授，在這兩年的教誨及悉心的指導，由其是建立在 研究邏輯思維上與處理問題的方法，讓我獲得許多寶貴的經驗與知識，更使我能培養正 確的實驗方向與精神，想必這對我往後的幫助是極大的。另也要感謝口試評審委員明新 科技大學電機工程系盧裕溢副教授及工研院電子與電光系統研究所所王志麟所長，對於 本論文的指導與建議，使其研究內容與往後的發展更加完善。在此亦要感謝。 謹以此論文，獻給所有教導及關心我的人，非常的感謝你們。 特此謹誌 張益生敬上 民國108 年 7 月

II

摘 要

由於電力網路系統的規模逐漸龐大且複雜，電力系統伴隨著負載自然成長，輸電 網路中某些匯流排或是線路故障，所造成的故障電流可能超過原有電力網路系統中之斷 路器的啟斷容量，也因此造成系統運轉安全的問題。為提供穩定可靠電源，使得正常及 異常之情況下可避免系統設備過載，並確保系統能夠安全的運轉，安裝主動式故障電流 限制器是相當經濟實惠。本研究利用電力系統模擬分析軟體(PSS/E)分析電力系統網路及 風機併入系統的故障電流外，並探討安裝主動式故障電流限制器後對系統故障電流之抑 制效益，以達到安全保護電力系統網路的目的。 關鍵字 ：輸電系統；故障電流限制器；斷路器；啟斷容量

III

ABSTRACT

Since the power joins the system operation and complexity, made the power system's capacity increase gradually that causes the corresponding power system short-circuits capacity increased, which will be able to cause the damage to the transmission line and the switching equipment.

Active fault current limiter(AFCL) can rapidly cut the breakdown spot from the system when the instantaneous fault current achieved this certain value. As a result, the fault current was never able to achieve the maximum value, and the magnitude of the fault current was as expected. The goal of this thesis is to utilize the PSS/E to analysis the effective of AFCL, work on the power system in Taiwan power transmission system, and with wind power generation systems. As a result, the transmission line and the protection device not only can work safely, but also the power system operation security can be efficient.

Key words: power transmission system, active fault current limiter, circuit breaker, interrupt

IV

目 錄

致謝 ... I 中文摘要 ... II ABSTRACT ... III 目錄 ... IV 圖目錄 ... VI 表目錄 ... VIII 第一章 緒論 ... 1 1.1 研究背景... 1 1.2 研究動機與目的 ... 5 1.3 論文架構 ... 5 第二章 故障電流限制器之技術發展... 7 2.1 前言 ...7 2.2 超導型故障限流器... 7 2.2.1 超導電阻型故障電流限制器...7 2.2.2 遮罩鐵芯型故障電流限制...10

V 2.3 固態故障電流限制器...12 2.3.1 GTO 開關型固態故障電流限制器...12 2.3.2 諧振型固態故障電流限制器...13 2.3.3 整流型固態故障電流限制...14 2.3.4 可變阻抗型固態故障電流限制器...15 2.3.5 串聯補償型固態故障電流限制器...15 2.3.6 無損耗電阻器型固態故障電流限制器...16 2.4 電力電子超導型故障電流限制器...17 2.4.1 可控橋式超導型故障電流限制器...17 2.4.2 超導限流儲能系統...20 第三章故障電流限制器之原理與標準規範... ...22 3.1 前言 ... 22 3.2 故障電流限制器之基本原理... 22 3.3 故障電流限制器對於電網系統之影響... 24 3.4 故障電流限制器於電網系統之標準規範... 27 3.5 故障電流抑制器採購與驗收規範架構... 29 第四章 結果與討論... 35 4.1 前言... 35

VI 4.2 PSS/E 電力系統模擬軟...35 4.3 台灣輸、配電系統之故障電流抑制器的不同測試案例...36 4.3.1 台電系統 345kV 匯流排故障電流之抑制性能...38 4.3.2 台電系統 161kV 匯流排故障電流之抑制性能...40 4.3.3 台電系統經常備用線路故障電流之抑制性能... 46 4.3.4 台電系統於風力發電機併網故障電流之抑制性能...58 第五章 結論與未來規劃 ... 61 5.1 結論... 61 5.2 未來規劃 ... 62 參考文獻 ... 63

VII

圖目錄

圖 1-1 理想故障電流限制器於電網系統之運作性能... 5 圖 1-2 故障電流限制器於電力系統不同安裝之地點... 6 圖 2-1 超導電阻型故障電流限制器原理圖... 7 圖 2-2 遮罩鐵芯型故障電流限制器結構示意圖... 8 圖 2-3 飽和鐵芯型故障電流限制器 FCL 原理圖... 9 圖 2-4 開關型固態故障電流限制器之拓撲結構... 10 圖 2-5 諧振型固態故障電流限制器... 11 圖 2-6 整流型固態故障電流限制器拓撲... 11 圖 2-7 可變阻抗型固態故障電流限制器... 13 圖 2-8 串聯補償型固態故障電流限制器... 14 圖 2-9 無損耗電阻器型固態故障電流限制器... 13 圖 2-10 橋式超導型故障電流限制器... 15 圖 2-11 可控橋式超導故障電流限制器... 21 圖 2-12 限流儲能系統... 15 圖 3-1(a) 電網系統安裝 FCL 之相對於中性點的戴維寧等效電路圖... 16 圖 3-1(b) FCL 主要組成元件... 19 圖 3.2 FCL 等效電路圖... 20 圖 3-3 匯流排 i 之電力系統簡圖... 21

VIII

表目錄

表 2-1 SRFCL 之實務研究概況... 2 表 2-2 SICFCL 之實務研究概況... 20 表 2-3 SCFC 之實務研究概況... 20 表 2-4 橋式超導型故障電流限制器之實務研究概況... 20 表 2-5 電力電子超導型故障電流限制器之實務研究概況... 20 表 3-1 故障電流限制器組件相對應之國際規範... 20 表 4-1 PSS/E 計算功能... 20 表 4-2 中火 345KV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-3 中寮 345kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-4 龍潭 345kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-5 大林 161 kV 匯流排之三相短路故障電流...20 表 4-6 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-7 中港 161 kV 匯流排之三相短路故障電流...20 表 4-8 仙渡 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-9 信南 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20

IX 表 4-10 故障電流抑制器於南火 161 kV 匯流排之三相短路故障電流...20 表 4-11 南科 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-12 高港 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-13 通霄 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-14 頂湖 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-15 新竹 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-16 通霄 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-17 龍崎 161 kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-18 山上~新營、嘉義常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-19 中正~南海常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-20 中正~南海常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-21 中港~中科常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-22 中港~全興常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-23 中壢~忠福常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-24 仁武~岡山常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-25 介壽~隆恩常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-26 文心~中西常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-27 汐止~陽明、蘆洲、大同常備線路之三相短路故障電流... 20

X 表 4-28 岡山~楠梓常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-29 昌平~水湳常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-30 社武~龍子常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-31 峨眉~卓蘭、通霄常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-32 高港甲~仁武、美山常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-33 頂湖東~南崁常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-34 彰化~茄荖常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-35 德義~南屯常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-36 龍崎南~楠梓、嘉峰常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-37 蘆洲~大同、常德、華捷、華陰常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-38 蘆洲~百齡、大同常備線路之三相短路故障電流... 20 表 4-39 風力發電機併網中火南 345kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-40 風力發電機併網通霄 161kV 匯流排之三相短路故障電流... 20 表 4-41 風力發電機併南火南 161kV 匯流排之三相短路故障電流... 20

1

第一章 緒論

1.1 研究背景

因應全球氣候的變遷，節能減碳已成為全球矚目之焦點，世界上各主要國家莫不積 極尋求更有效率的使用能源，紛紛提出新能源之方案。我國行政院2008 年頒布之「永續 能源政策綱領」，其中規劃2025 年全國碳排量須回到 2000 年水準，並使用 8%無碳再生 能源。[1] 再者，2011 年 11 月 3 日我國公布新能源政策，內容包含全力推動再生能源， 擴大各類再生能源推廣、推動「千架海陸風力機」計畫以及推廣「陽光屋頂百萬座」等 計畫 [1]。另外，我國在 2009 年 6 月 12 日通過「再生能源發展條例」，其中，將再生能 源發電裝置總容量提升到佔全國發電總裝置容量的12%，並預估在 2020 年達成法定獎勵 總量六百五十萬瓩，其中風力發電與太陽能發電等分散式能源之發展更是備受注目。 近年來，由於包括風力及太陽光電等再生能源發電、搭配儲能設備分散式發電 (distributed generation, DG）與負載組成多個微電網系統之智慧電網持續崛起發展、用電 負荷不斷增加、低阻抗大容量變壓器的應用、發電廠及發電機單機容量的不斷增大以及 各大區電網的互聯等，輸配電網規模日益擴大，變電站容量、城市和工業中心負荷密度 不斷增長，電網互聯程度越來越高，使得電力系統中的故障電流位準不斷提高，導致故 障電流等級相對地提高，在許多情形之下甚至已超過了現存於電力系統中的斷路器啟斷 容量外，變壓器、斷路器、變電所母線與保護電驛等裝置等，亦必須跟隨地滿足高位準 短路電流帶來的更嚴格要求，且還需特別注意避免保護電驛可能造成誤動作對系統所產 生傷害。 一般限制短路電流的技術措施可從電力網結構、系統運行方式和設備性能三方面著 手。然而，改造電力網結構花費相當昂貴；改變系統運行方式則容易造成電力系統運行 的不穩定性;在設備端加裝電抗器、高阻抗變壓器則會導致系統網路損耗增加外，並降低

2 系統的穩定性。另一方面，故障電流限制器在發生短路故障時，能夠迅速將故障電流限 制到可接受的位準，從而避免電力系統中大的故障電流對電網和電氣設備的安全穩定運 行構成重大危害，進而可以大大提高電網的穩定性外，並可改善供電的可靠性和安全性。 此外，由於限制了短路容量，進而可以降低電網對各種電器設備以及電網結構的設計容 量要求，更可以節省投資成本。因此，加裝故障電流限制器對抑制系統故障電流是一種 有效且經濟的選擇。再者，CIGRE 與 EPRI 針對故障電流限制器之研究調查由全世界電 力公司回覆得知，持續認為在中電壓與高電壓等級之電網系統安裝故障電流限制器是相 當重要的且有其必要性。[2-7] 故障電流限制器可以在故障發生時將故障電流降低到一定位準，然後藉由斷路器 (circuit breaker, CB) 在第一半週波內隔離故障點來進行對電網系統的保護，已成為了解決 電網故障短路電流日益增大的最佳解決方案。圖 1-1 所示為理想故障電流限制器於電網 系統之運作性能。 正常運作: 高短路電流容量 (低短路阻抗) R 低電壓降 R 高穩態及暫態穩定 R 低系統擾動 故障情況: 低短路電流容量 (高短路阻抗) R 低溫度及機械扭力 R 降低斷路器容量 最佳解決方式: 故障電流限制器(FCL) R 短路期間高短路阻抗 R 快速且有效限制短路電流 R 自動且快速復歸 圖 1-1 理想故障電流限制器於電網系統之運作性能

3

考慮FCL 之必要性與優點及電力系統之需求，決定不同技術之 FCL 及其適當地應 用是相當重要的。近年來，已執行有許多有關故障電流限制器( fault current limiter, FCL) 之研發外，且有好幾個與雛形在中電壓系統安裝。超導體FCL 以及飽和鐵芯 FCL 已於完 整系統條件下安裝，以實際驗證FCL 之適用性與優異性，且以故態元件之 FCL 持續發展 中。圖1-2 所示為依電力系統所需之性能技術和經濟效益之不同，故障電流限制器可安 裝於電力系統不同之地點，其中，數字表示故障電流限制器安裝之位置。[8, 9] (1) 發電機輸出端：在不更換斷路器下使用更大容量的變壓器下，能夠降低系統故 障時之短路容量，進而減輕電力設備的短路熱動效應。 (2) 發電廠用饋線線路：限制各饋線之路的短路電流進而保護發電廠附屬設備外， 並可降低電壓降、減少對系統的干擾及提高系統的穩定性。 (3) 高壓輸電網路對外連接：解決電網互聯之短路電流過大問題，提高系統安全穩 定性與可靠度。 (4) 超導電力設備：藉由故障電流限制器限流，以避免超導電力設備(如超導電纜) 因失超以致燒毀。 (5) 低壓配電網母線：保障母線電壓穩定性與提高系統之供電可靠度。 (6) 低壓配電網母線輸出饋線：當負荷增大導致採用容量更大的變壓器時，可不更 換斷路器和隔離開關等設備外，並在可配電網母線發生故障時維持低壓配電網母線電壓 位準以保護整個母線。 (7) 低壓配電網變壓器：保護變壓器及其後續設備並降低短路容量外，並可提高穩 定性。 (8) 限流電抗器：在正常運行時，故障電流限制器將電抗器短接，進而降低電抗器 兩端的電壓降和損失。

4 (9) 高壓兩段母線聯絡線：用來限制二個系統母線短路電流為準外，並能維持母線 電壓。與靜態電容、電感等電器設備配合使用可調節電力系統的潮流分布，減小系統損 失。 (10) 低壓環路系統：系統供電更穩定、安全外，並降低損失與可抑制系統短路電流。 (11) 區域發電機組：抑制區域局部電網 (太陽能電或風力發電) 系統之短路電流。 SC-Cable 高壓輸電系統 FCL FCL 高中壓 配電系統 FCL FCL FCL FCL 高中壓 配電系統 FCL FCL FCL 高中壓 配電系統 FCL FCL FCL FCL 1 2 3 其他電力系統 4 4 10 FCL 11 5 6 7 8 5 9 圖1-2 故障電流限制器於電力系統不同安裝之地點

5

1.2 研究動機與目的

美國EPRI 在 20 世紀 90 年代初期曾就配電網路的各種限流技術進行專門性地組織 的調查研究，認為應用電力電子技術為基礎發展固態故障電流限制器(solid state fault current limiter，SSFCL)是較現實的技術途徑。[3, 6, 7]

主動式故障電流限制器(active fault current limiter，AFCL)具損耗低、能自動觸發、 自動復閉、可多次動作等獨特的優越性，已成為限流技術領域中相當重要的組成部分， 且在國外已經開始對故障電流限制器進行廣泛研究外，西門子、ABB、東芝等知名電力 公司也持續這方面相關的實務工程測試，並且有些雛型樣機已變電站試運行後已證明其 優越性。[2-4, 10-13] 隨著大功率半導體元件、控制理論、高溫超導技術和新材料等的蓬 勃發展，各國相繼不斷地提出各種新型限流裝置外，應用電力電子元件於短路電流限流 技術之研究，已成為電力系統相關重點項目之一。[14-29] 分析電力系統網路的故障電流 並探討安裝 AFCL 後對系統故障電流之抑制效益，以使電力系統網路安全運轉亦是相當 重要之一課題。

1.3 論文架構

本論文架構可分為五個章節： 第一章：緒論 說明論文研究背景及研究動機與目的。內容簡要介紹故障電流限制器的優異特性其 在電力系統之應用。 第二章： 故障電流限制器之技術發展 介紹各種不同類型FCL 之工作原理與特性外，並彙整個目前各實務上的之研究之各 類FCL，以為對電力系統故障電流之研究參考。

6 第三章：故障電流限制器之原理與標準規範 介紹故障電流限制器之基本原理與在電力系統網路之計算分析，並整理國內外故障 電流限制器與標準規範外，並對台灣輸、配電系統之故障電流抑制器採購與驗收做一規 範架構。 第四章：模擬結果與討論 利用PSS/E 電力模擬分析軟體，探討 FCL 於台電電力網路系統中 345KV 級、161KV 級、69KV 級之各級斷路器額定啟斷能力，並分析風力發電機併入電力網路時，FCL 之 故障電流抑制能力，以確保電網系統之安全運轉達並達到安全保護電網系統之目的。 第五章：結論與未來規劃 對整體作個總結並提出未來改進的方向與建議。

7

第二章 故障電流限制器之技術發展

2.1 前言

故障電流限制器基本上其必須滿足以下要求：(1)正常運行時，對系統無任何影響， 故障時能夠有效限制短路電流峰值與穩態值；(2)動作時不引起系統暫態震盪、過電壓， 及原系統繼電保護動作特性；(3)故障移除後，能夠具有自動復位和連續多次動作能力； (4)設備成本及運行費用低，能夠被電力公司所接受；(5)運行可靠性高；(6)無須外加控制 實驗限制；(7)價格低廉和高技術經濟性能。[5, 6]

2.2 超導型故障限流器(superconducting fault current limiter, SFCL)

高溫超導故障限流器具有損耗低、自動觸發、自動復位、可連續多次動作等獨特 優越性[1]，已為限流技術領域研發之主軸重點之一。

2.2.1 超導電阻型故障電流限制器(Superconducting Resistance fault current limiter, SRFCL)

超導電阻型故障電流限制器主要是由低交流損耗的極細超導線無感繞制的超導線 圈(superconducting coil)和一個並聯的限制線圈(limiting coil)組成，如圖 2-1 所示[30]，其 中，限制線圈的電阻值限制故障電流值。系統正常運行時，超導線圈處於超導狀態，由 於其交流損耗和漏感阻抗很小，線路電流可完全通過超導線圈。當系統處於故障狀態 下，短路電流超過超導線圈的超導臨界電流值，超導線圈失超呈現高電阻值。由於超導 線圈失超的電阻值遠大於限制線圈的電阻值，因此線路電流被轉換到限制線圈中，使超 導線圈中的電流減少，並進保護了超導線圈及減少低溫損耗。SRFCL 結構簡單、回應 速度快，及電流超載係數低，係為FCL 主要之研究重點。各種 SRFCL 之實務研究概況， 如表2-1 所示。

8

限制線圈

超導線圈

圖 2-1 超導電阻型故障電流限制器原理圖 表2-1 SRFCL 之實務研究概況 國家/年度 額定電壓(V) 額定電流(A) 材料 現場測試 Switz/01 8k 0.2k Bi-2212 No Switz/02 8k 0.8k Bi-2212 No Switz/03 0.3k 0.001k YBCO/Au No Japan/01 0.2k 0.07k YBCO No 0.4k 0.07k YBCO No Japan/02 0.2k 1k YBCO No Japan/04 1k 0.04k YBCO No Japan/05 6.6k 0.1k YBCO No Japan/08 6.6k 0.075k YBCO

9 Japan/08 6.6k 0.6k YBCO No Japan/09 6.6k 2k YBCO USA/06 1.2k N/A US/11 6.9k N/A Italy/05 0.5k 0.08k Bi-2223 No

Italy/06 0.1-2k (0.15 ohm)k Bi-2223 No

Italy/07 3.2k 0.125k Bi-2223 No

Italy/07 0.522k 0.3k Bi-2223 Yes

Italy/07 0.3k MgB2 No

Italy/09 9k 0.25k Bi-2223 Planned

Italy/09 9k 1k YBCO CC Planned

Korea/07 13.2k 0.63k YBCO No

Germany/99 0.75k 0.13k YBCO No

Germany/00 4.2k(7.2k) 0.1k YBCO No

Germany/07 7.5k 0.3k YBCO No

10

2.2.2 遮罩鐵芯型故障電流限制器(shielded iron core fault current limiter, SICFCL)

遮罩鐵芯型故障電流限制器主要係由串接在輸電線路中之一次銅繞組、二次圓柱 超導筒、鐵芯及冷凍箱組成，如圖2-2 所示。[3]系統正常運行時，輸電線路中之一次銅 繞組感應至二次圓柱超導筒內的感應電流小於超導臨界電流，二次圓柱形超導筒處於失 超導狀態，限流器的阻抗僅由一、二次繞組間的漏磁甚小，因此遮罩鐵芯型故障電流限 制器之阻抗很小。因此，其當系統發生短路故障時，超導筒內電流超過臨界電流值，超 導筒進入超導狀態，如此一來，二次圓柱形超導筒磁通穿過鐵芯，引起一次銅繞組的電 感抗急速上升外，二次超導筒之電阻也同時反應到一次側，使得SICFCL的阻抗急驟上 升，進而達到限制短路電流的目的。遮罩鐵芯型故障電流限制器除易於實現外，也不需 要電流引出線，可降低功率損失。各種SICFCL之實務研究概況，如表 2-2 所示。 鐵芯 冷凍槽箱 二次側圓柱超導筒 一 次 側 銅 繞 組 圖 2-2 遮罩鐵芯型故障電流限制器結構示意圖

11

表2-2 SICFCL 之實務研究概況

國家/年度 額定電壓(V) 額定電流(A) 材料 現場測試

Switz/93 0.84k 0.13k Bi-2212

Switz/96 10.5k 0.07k Bi-2212 Yes

Japan/05 YBCO/Bi-2223

Japan/97 6.6k 0.4k Bi-2212 No

Japan/03 Bi-2212

2.2.3 飽和鐵芯型故障電流限制器(Saturable core fault current limiter, SCFCL)

飽和鐵芯型故障電流限制器主要是由一對鐵芯電抗器組成，每個鐵芯上有一個交 流銅繞組和一個超導繞組，且兩個交流繞組串接在輸電線路中，如圖2-3 所示。[31] 採 用兩組鐵芯是為了在正負半周分別限制短路電流。系統正常運行時，調節直流電壓VDC 使兩個鐵芯飽和，以使得交流額定電流產生的磁場不足以使鐵芯脫離飽和區，交流銅繞 組處於低感抗狀態，因此限流裝置呈現低電阻抗。當線路故障時，短路電流產生的交流 磁動勢達到直流超導線圈產生的磁動勢，直流磁通和交流磁通方向反向的鐵芯脫離飽和 狀態，因此交流線圈中磁通量的存在變化，進而產生高阻抗；而磁通方向相同的另一個 鐵芯仍然處於飽和狀態，其阻抗仍然很小。在一週期內兩個鐵芯交替飽和，從而限制故 障電流。飽和鐵芯型故障電流限制器現高阻抗時，超導體並不失超，因此，不存在失超 恢復的問題。改變加在超導繞組上的直流偏壓，即可調整飽和鐵芯型故障電流限制器的 動作電流。各種飽和鐵芯電抗型FCL之實務研究概況，如表 2-3 所示。

12 VDC VAC 圖 2-3 飽和鐵芯型故障電流限制器FCL原理圖 表2-3 SCFC 之實務研究概況 國家/年度 額定電壓(V) 額定電流(A) 材料 現場測試 France/06 0.4k 0.25k No USA/09 13.8k Bi-2223

USA/09 12k(15k) 1.2k Bi-2223 Yes

2.3 固態故障電流限制器(solid state fault current limiter, SSFCL)

固態故障電流限制器，利用電力電子技術，具有動作快速、多次復閉動作、控制 簡單等優點，在電力系統中有著廣泛的應用前景。

2.3.1 GTO開關型固態故障電流限制器

圖 2-4 所示為開關型固態故障電流限制器之拓撲結構 [32]，包括根據不同的電壓 等級之反並聯的多組串聯GTO，氧化鋅突波吸收器(Zno)則是用以吸收固態開關斷路器 (solid state circuit breaker, SSCB)切斷故障回路時，GTO開關限流器兩端可能出現的暫態 電壓進而保護GTO不受損毀。此外，一般實務上限流器會並聯有電力電容器，以緩衝 GTO截斷時其兩端的電壓上升率。系統正常運行時，GTO導通以將限流電感L短接；當

13 系統發生短路故障時，藉由控制器快速檢測、判斷並在短路電流達到第一個峰值前關斷 GTO，從而使限流電感L投入故障迴路進而加以限制短路電流。GTO開關型限流器其拓 撲結構簡單，但GTO價格昂貴外，由於GTO需快速截斷短路電流，因此必須採取有效措 施以抑制因其所產生的暫態振盪和過電壓，以避免危及系統絕緣與安全。 SSCB GTO GTO L 氧化鋅突波吸收器(ZnO) 圖2-4 開關型固態故障電流限制器之拓撲結構 2.3.2 諧振型固態故障電流限制器 利用電力電子器件的快速特性，正常工作時使固態故障電流限制器處於LC串聯諧 振(阻抗Z=0)狀態，在短路故障時，使固態故障電流限制器處LC並聯諧振狀態，如圖 2-5 所示。[18,33,34] 其工作原理如下：在正常情況下L1 與C串聯諧振，TCR關斷，使線路 阻抗為 0。當故障時，通過TCR的控制，使L2、C並聯諧振，使線路阻抗很大，從而限 制短路電流。此外，電容C損壞且系統短路故障發生時需兼具為後備保護措施，可設計 (L1+L2)的阻抗大到足以限制故障電流值。

14 L1 C L2 TCR 圖 2-5 諧振型固態故障電流限制器 2.3.3 整流型固態故障電流限制器 圖2-6 所示，為整流型固態故障電流限制器拓撲[35]。正常工況下，調節直流電源 使電流 iL>i，D1-D4 二極體導通，因此整流型固態故障電流限制器幾乎呈現零阻抗。當 負載側發生短路時。電流 i>iL，正負半週期內分別有一對二極體不導通，電感L立即自 動串入迴路進而限制短路電流。短路電流於通過零交越點(zero cross point, ZCP)時即可 自動關斷，因此不會有過電壓情形產生。整流型型固態故障電流限制器，結構簡單且在 限制短路電流時無過電壓產生，可進行包括自動復閉的各種操作，可容易地擴展到三相 電路中。然而其容量有限，並存在一定的直流損失。 VDC D2 D4 D1 L D3 圖2-6 整流型固態故障電流限制器拓撲

15 2.3.4 可變阻抗型固態故障電流限制器 圖2-7 所示為可變阻抗型固態故障電流限制器之原理結構圖。[36]藉由控制SCR觸 發相位角，於電力系統迴路串入在一定範圍內連續可調的一等效阻抗。這種可變阻抗型 固態故障電流限制器在正常運行時，具有可控制的串聯補償作用。但其控制SCR觸發角 與等效阻抗大小之間的關係為非線性，且在運行過程中會產生大量的諧波。此外，由於 限流器引入了電感、電容元件，實際增加系統的階數外，系統暫態穩定分析更加複雜， 且當系統短路故障時，可能會引發系統的暫態振盪和過電壓，甚至引起新的暫態穩定問 題。 L C SCR SCR 圖 2-7 可變阻抗型固態故障電流限制器 2.3.5 串聯補償型固態故障電流限制器 圖 2-8 所示為串聯補償型固態故障電流限制器。[37] 正常運行時，GTO固態開關 SW1 與旁路開關(by pass switch, BPS)均斷開，電流通過電感L、電容C，並使電容C之容 抗值 1/(jωC)大於電感L之感抗值 (jωL)，以補償線路的阻抗。當系統發生短路故障時， 閉合旁路開關BPS以將L2 併入線路，然後控制GTO觸發脈衝控制L1 之等效電感值，以

16 L1 SW1 L C ZnO BPS L2 圖 2-8 串聯補償型固態故障電流限制器 2.3.6 無損耗電阻器型固態故障電流限制器

由普通電感和4 個 IGBT 組成橋氏電路構成的無損耗電阻器(lossless resistor，LLR) 限流器拓撲，如圖2-9 所示。[38,39] 藉由PWM技術控制固態故障電流限制器中橋氏電 路之 IGBT1-IGBT4 的切換頻率來控制其串入系統之 “等效電阻”。 “等效電阻”值與切 換頻率成正比。然而，為使系統發生短路時無損耗電阻器型固態故障電流限制器呈現高 阻值，IGBT1-IGBT4 的切換頻率 調變頻率將非常高。如此一來，IGBT切換損失將很大 外，開闢切換所產生大量的諧波電流同時會注入系統中。 L IGBT1 IGBT2 IGBT3 IGBT4 圖 2-9 無損耗電阻器型固態故障電流限制器

17

2.4 電力電子超導型故障電流限制器(power electronics-superconducting

fault current limiter, PESCFCL)

在電網中的應用中，不僅希望能夠限故障電流，減小對電力設備的衝擊，亦希望 能提高電能品質及輸電線路的傳輸容量，並且具有一定的無功補償能力。電力電子型 FCL採用功率半導體元件除具有可控故障限流外可兼串連補償的功能，又稱彈性短路電 流控制器(flexible short current limiter， FSFCL) [40-43]。隨著彈性交流輸電(flexible alternating current transmission system, FACTS)技術的有發展，超導技術與電力電子技術 相合，使得FCL在輸配電網的研究成為 21 世紀電網技術發展的研究重點之一。

2.4.1 可控橋式超導型故障電流限制器

美 國 Los Alamos 國 家 實 驗 室 (LANL) 和 西 屋 電 氣 公 司 Westinghouse Electric Corporation於 1983 年首先提出以二極體橋式電路(D1-D4)、超導線圈L、偏壓源VDC等 組成橋式超導型故障電流限制器(Bridge superconducting fault current limiter, BSFCL)，如圖 2-10 所示。[43] 其中，偏壓源VDC 是用來平衡二極體(D1-D4)壓降。系統正常運行時， 超導線圈通過直流4 個二極體全部導通，限流器對系統不表現出任何阻抗；一旦系統發 生短路故障，線路電流急劇上升，超導線圈自動投入系統中以抑短路電流。系統正常運 行時，可控橋式超導型故障電流限制器超導線圈通過大量之直流電流，因此限流器之低 溫損失較大。然而，系統發生短路故障期間超導線圈L不會失超，因此不存在動作響應 時間與超導線圈失超恢復時間之問題。

18 VDC D2 D4 D1 D3 RL VAC L _CB 圖 2-10 橋式超導型故障電流限制器 若將原有橋式超導型故障電流限制器之D1-D4 換成功率閘流體開關S1-S4，則可形 成可控式超導限流器，以藉由控制功率閘流體開關的觸發進而控制整個限流器具有不同 的等效短路限流電感值Leq_，如圖 2-11 所示。換言之，可控橋式超導型故障電流限制 器不僅具有限流器功能，而且能進行電網電力潮流控制。其中 等效短路限流電感值

eq

L

與S1 與S2 之觸發角

α

的關係為 1 )] 2 sin 2 ( 1 1 [ _{− −} − = α π L Leq (2.1) 當觸發角為π/2 時，限流器限流等值電感為無窮大，此時相當於斷路器；當觸發角

α

為 零時，故障時的限流電感值即超導線圈 L。 可控橋式超導型故障電流限制器通過對功率閘流體開關觸發角的控制，可以靈活 控制故障時串入線路的等效阻抗值，在正常運行時又能起到調節潮流的作用。然而，其 功率閘流體開關切換時除引起大量諧波外，並且需要故障檢測裝置。各種橋式超導型故 障電流限制器與電力電子超導型FCL之實務研究概況分別，如表 2-4 與表 2-5 所示。

19 VDC S2 S4 S1 S3 RL VAC L _CB 表2-4 橋式超導型故障電流限制器之實務研究概況 國家/年度 額定電壓(V) 額定電流(A) 材料 現場測試 Japan/00-05 66k 0.75k Bi-2223 No Japan/01 6.6k 0.36k Bi-2223 No Japan/04 Bi-2223 Japan/09 67k 3k Bi-2223

Test of 500kV planned for 2010

USA/97 2.4k (0.15 ohm)k Bi-2223 No

USA/99 12.5k 1.2k Bi-2223 No

USA/03 13.7k 1.2k Bi-2223 No

20 國家/年度 額定電壓(V) 額定電流(A) 材料 現場測試 USA/02 15k 1.2k Yes USA/04, 06 8k 1.2k No Germany/04 6.9k Germany/07 0.25k 4.8k No

2.4.2 超 導 限 流 儲 能 系 統 (superconducting fault current limiter-magnetic energy storage system, SFCL-MES)

超 導 限 流 儲 能系 統 主要 係 結 合 橋 路 型 超 導故 障 電 流限 制器 和 超 導 儲 能 系統 (superconducting magnetic energy storage system, SMES)，如圖 2-12 示。[44] 當故障線路 電流大於超導體的直流電流時，故障電流限制器自動投入以限制系統短路電流峰值及故 障電流穩態值外，當系統正常運作時，超導限流儲能系統經由斬波器(Chopper)與反流器 (Inverter)可作為有效實功率與無效虛功率之補償，以提升電力系統靈活性和穩定性外， 並提升輸電線路之輸送能力。 + D2 D4 D1 _D3 VAC L _ VAC Inverter Chopper BSFCL

21

22

第三章 故障電流限制器之原理與標準規範

3.1 前言

本章節將介紹故障電流限制器之基本原理與在電力系統網路之計算分析，並整理國 內外故障電流限制器與標準規範外，並參考國際大電力系統協會(CIGRE)、國際電機電 子學會(IEEE) 、國外廠商之相關測試規範、台灣電力公司之相關採購招標規範及國內 專家學者意見，對台灣輸、配電系統之故障電流抑制器採購與驗收做一規範架構。

3.2 故障電流限制器之基本原理

圖3.1 所示為電網系統安裝FCL之相對於中性點的戴維寧(Thevenin’s theorem)等效 電路圖。其中，FCL主要是由快速切換開關、限流電抗器以及過電壓保護開關等三部分 所組成。此外，由於FCL只在系統故障時致能，以將限流電抗器投入系統進行限流；在 系統正常運行時FCL不影響系統運作，FCL則可視為短路。因此，吾人可將FCL以圖 3.2 所示之等效電路表示。其中，LFCL為FCL中限流電抗器之電感值。 假設: ) sin( 2 ) (t = V ωt+β v _(3.1) 其中，V 為等效電壓源v(t)於 A 點故障點發生故障前之相電壓之有效值。 當系統於 A 點發生短路故障時，快速切換開關打開 (open)，由圖 3-1(a) 吾人可解得短 路電流為: ] ) -sin( -) -t ( [ 2 ) ( Lt R -sy e I t i = ω + β θ β θ (3.2) 其中，Isy稱為對稱故障電流(有效值) ，且 Z V Isy = , Z = R2 +(ωL)2 ; R L ω θ _=tan−1 (3.3)

23 其中， R 為由故障點A 點視向電源側之等效電阻值 (R =Rgrid)， X 為由故障點 A 點視 向電源側之等效電感值 (L=Lgrid +LFCL)。

V

load

+

-+

R

grid

L

grid FCL CB

Zgrid

)

(t

v

)

(t

i

_A 圖3-1(a) 電網系統安裝 FCL 之相對於中性點的戴維寧等效電路圖 過電壓保護開關 限流電抗器 快速切換開關 FCL ) (t i 圖3-1(b) FCL 主要組成元件 XFCL NC FCL 圖3.2 FCL 等效電路圖

24 觀察(3.2)式，得知故障電流i(t)深受 FCL 限流電抗元件之電感值LFCL影響，且是 由一個穩態量(交流弦波對稱分成分)和一個暫態量(指數衰減成分)所組成: (1) 穩態交流對稱分量(瞬時值)，即 2Isysin(ωt+β−θ)； (2) 暫態的直流偏移量(瞬時值)，即 Lt R sy e I sin( − ) − 2 β θ ， 此 值 之 初 始 值 大 小 與 sin(β −θ)有關，且其衰減速率視等效電路所含電感與電阻之比值( _RL )決定。例如，若 故障點靠近發電機端，因發電機之次暫態電感抗對電阻之比值很大，則短路電流中的暫 態值流偏移量須經過數週波才能衰減至零；若電抗與電組比值很小，則短路電流中的暫 態值流偏移量僅經過2 週波後，即告消失。此外，對於同一故障點而言，暫態的直流偏 移量與發生故障瞬間等效電壓源v(t)之相位角(β )與等效功率因數角( θ)有關。亦即直 流偏移量之大小可為0~ 2Isy間之任何值。 此外，由(3.2)式，吾人亦可得知第一週波的非對稱故障電流峰值Iasy" ( peak)與非對 稱故障電流有效值 Iasy" 分別如下： ( " ) (peak 2 sy 2 sy 2 2 sy 2 sy pe asy I I I I I = + = = (3.4) sy sy asy I I I [ ( 2 ) ] 2 1 2 2 " _{= + =} (3.5) 即，第一週波的非對稱故障電流峰值為稱故障電流峰值的 2 倍；第一週波的非對稱故障 電流有效值為故障電流有效值的 3倍。

3.3 故障電流限制器對於電網系統之影響

為簡明分析起見，本文將匯流排 i 之電力系統以圖 3-3 表示。其中， i S _{為匯流排 i 之 視在功率(complex power)；}

25 i G S _{為發電機提供至匯流排 i 之視在功率；} i D S _{為匯流排 i 之功給至負載之視在功率。} G V1 V2 Vn SGi Si1 Si1 Sin SiD 匯流排 i 圖3-3 匯流排 i 之電力系統簡圖 由圖3-3 與複數功率守恆定理可知 Di Gi n k ik i =

∑

S =S −S =1 S _(3.6) 又，匯流排 i 之電流可以下式表示：

∑

= = n k ik k i Y V 1 I _, Yik =Gik + jBik (3.7) 其中，Yik 為匯流排i 與匯流排 k 之間元件之導納和。 將( 3.7)代入(3.6)可得

∑

= = = n k ik k i i i i VI V Y V 1 * * * S _(3.8) 其中， i j i i V e V ₌ θ , j k k k V e V ₌ θ (3.9)

26 將(3.7)代入(3.8)，可得匯流排 i 電力潮流方程式為 i i ik ik ik ik ik ik ik ik n k i k i jQ P B G j B G V V + ≡ − + + =

∑

= )] cos sin ( ) sin cos [( S 1 θ θ θ θ (3.10) k k ik θ θ θ = − _(3.11) 其中 ) sin cos ( 1 ik ik ik ik n k i k i V V G B P =

∑

θ + θ = (3.12) ) cos sin ( 1 ik ik ik ik n k i k i V V G B Q =

∑

θ − θ = (3.13) 另一方面，Zb之故障電流限制器加入電力系統分為以下4 種情況。 情況 1：從新匯流排 p 經 故障電流限制器接至參考匯流排，其匯流排阻抗矩陣如 I Z V I I I Z Z V V V V V new p n b org p n ≡                                         =                     = ... . . 0 0 0 0 ... . ... ... ... ... 0 . 0 . 0 . 0 . ... . 2 1 2 1 (3.14) 情況 2：從新匯流排 p 中經 故障電流限制器接至一既有匯流排 k，其匯流排阻抗矩陣如 I Z I I I I Z Z Z Z Z Z Z Z Z V V V V V new p n b k kn k k kn k org k p n ≡                                         + =                     = ... . . ... ... . ... ... ... ... . . . . . ... . 2 1 1 2 1 2 1 2 1 (3.15)

27 情況 3：從一既有匯流排 k 中經故障電流限制器接至參考匯流排，其匯流排阻抗矩陣如 I Z I I I I Z Z Z Z Z Z Z Z Z V V V V new p n b kk kn k k kn k orig k n ≡                                         + =                     = ... . . ... ... . ... ... ... ... . . . . . 0 ... . 2 1 2 1 2 1 2 1 (3.16) 情況 4：在既有匯流排 j 與匯流排 k 間加故障電流限制器，其匯流排阻抗矩陣如 I Z I I I I I I Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z V V V V V V new b n k j b jk kk jj kk j k j k j nk nj org k j k j n k j ≡                                                         + − + − − − − − − =                             = ... . . 2 Z . ... . ... ... ... ... ... ... ... . . . . . . . . . . . 0 ... . . 2 1 1 2 1 1 1 2 2 1 1 2 1 (3.17) 由(3-14)-(3-17)可知，故障電流限制器加入電力系統雖可限制故障電流，但系統之 阻抗矩陣也同時由Zorg改變為Znew。換言之，故障電流限制器加入電力系統之後，整 個電力系統將帶入另一新的電力潮流模式下運轉。

3.4 故障電流限制器於電網系統之標準規範

由於故障電流限制器之設計技術與類型眾多，目前除了 IEEE SA-PC37.302(guide for fault current limiter testing) 正研議故障電流限制器之測試規範與 CIRRE WG D1.

28

38(emerging test techniques common to high temperature superconducting(HTS) power application)對高溫超導故障電流限制器於電力系統應用研議測試技術外，並沒有為單獨 為故障電流限制器設置規劃之國際標準。然而對故障電流限制器之組件之標準仍有相對 應之國際規範可為遵循，如表3-1 所示。

表 3-1 故障電流限制器組件相對應之國際規範

Type Existing IEC Standard Existing IEEE Standard Existing GB Standard

Winding resistance

IEC 60076-6 2007 IEEE Standards C57.16 1996 GB/T 1094.6-2011

Impedance IEC 60076-6 2007 IEEE Standards C57.16 1996 GB/T 1094.6-2011 Total losses IEC 60076-6 2007 IEEE Standards C57.16 1996 GB/T 1094.6-2011 Temperature rise IEC 60076-2 1993,

IEC 60076-6 2007

IEEE Standards C57.16 1996 GB 1094.2-1996, GB/T 1094.6-2011 Applied voltage IEC 60076-6 2007 IEEE Standards C57.16 1996 GB/T 1094.6-2011 Insulation power

factor

IEC 60076-11 2004 IEEE Standards C57 12.01 2005 GB 1094.11-2007

Insulation resistance

IEC 60076-11 2004 IEEE Standards C57 12.01 2005 GB 1094.11-2007

Turn to turn IEC 60076-3 2000, IEC 60076-11 2004

IEEE Standards C57 12.01 2005 GB 1094.11-2007 GB 1094.3-2003 Lightning impulse IEC 60076-3 2000,

IEC 60076-4 2002, IEC 60076-11 2004

IEEE Standards C57 12.01 2005 GB 1094.3-2003, GB/T 1094.4-2005, GB 1094.11-2007

29 Chopped wave IEC 60076-3 2000,

IEC 60076-4 2002, IEC 60076-11 2004

IEEE Standards C57 12.01 2005 GB 1094.3-2003, GB/T 1094.4-2005, GB 1094.11-2007

Partial discharge IEC 60076-3 2000, IEC 60076-6 2007 IEEE Standards C57.16 1996 GB 1094.3-2003, GB/T 1094.6-2011 Seismic verification via analysis

A new IEC Standard will be created

IEEE Standards 693 2005

註: 我國 CNS 標準除 CNS14984-1 可與 IEC 60076-1 (power transformer general)及中國國 家標準GB 1094.1 對應外，並沒有其他 CNS 標準可與表.3-1 對應。

3.5 故障電流抑制器採購與驗收規範架構

如前所述，由於故障電流抑制器有不同拓轐與技術發展，因此至今尚未有制式之 標準與測試驗證規範。參考國際大電力系統協會(CIGRE)、國際電機電子學會(IEEE) 、 國外廠商之相關測試規範、台灣電力公司之相關採購招標規範及國內專家學者意見，對 台灣輸、配電系統之故障電流抑制器採購與驗收，規範如下所示之10 項架構。 1. 適用範圍 1.1 短路電流抑制器將串接於 kV/ MVA 自耦變壓器之二次側，或 串接於 kV 線路出口，或連接於 KV 匯流排，以抑制系 統故障時之短路電流。 1.2 系統最大三相短路故障電流為 kA。 1.3 本短路電流抑制器等效串接阻抗為 % p.u.。 2. 特性數據

30 2.1.型式 2.2.額定頻率，單位：Hz 2.3.相數，單位：P 2.4.額定電壓(相間)，單位：kV 2.5.額定連續電流，單位：A 2.6.額定電抗，單位：Ω 2.8.額定容量，單位：MVAR 2.8.最大電壓降，單位：V 2.9.在額定電流、額定頻率下，繞組溫度在 85℃時之電力損失，單位：W 2.10.最高容許運轉電壓，單位：kV 2.11.最大容許運轉電流，單位：A 2.12.絕緣等級，單位：kV 2.13.衝擊絕緣基準(B.I.L.)，單位：kV： 2.14.低頻耐壓： 2.15.溫升： 2.16.體積與重量： 2.18.安裝時最重部份： 2.18.搬運時最重部份： 2.19.安裝完成後之尺寸： 2.20.油槽： 2.21.套管耐壓： 2.22.低頻耐壓試驗： 2.23.衝擊耐壓試驗： 2.24.套管耐震度：

31 2.25.絕緣油： 3. 構造 3.1.外形圖 3.2.名牌圖 3.3.基礎配置圖 3.4.基礎底座 3.5.內部構造圖 3.6.套管圖 3.8.套管接線端子圖 3.8. 散熱器外形、塗裝及構造圖 3.9. 油閥配置圖 4. 設備安裝 4.1.運輸詳圖 4.2.警示圖 4.3.安裝有關設計之圖面及資料 5. 圖面說明事項 5.1.接地圖 5.2.測溫回路圖、故障指示回路圖 5.3.電源系統圖，控制回路圖、控制箱接線圖 5.4.控制箱除濕、照明及通風迴路圖 5.5.電驛圖 5.6.所有圖面所示器件說明書。 6. 標準條件

32 6.1.系統設備之製造與性能: 均須符合 美國 ANSI C58.16、C58.19 之最新修正之標準 條件，或其他相同等級之國際標準 6.2. 系統設備之試驗: 須符合 IEEE、IEC 及 NEMA 之最新修正之標準條件，或其 他相同等級之國際標準 7、試驗項目 7.1.例行試驗(Routine Tests): 每具故障電流抑制器驗收時須施行之例行試驗包括: 7.1.1. 繞組的電阻測定。 7.1.2. 耐壓試驗。 7.1.2.1. 60HZ 加壓試驗。 7.1.2.2. 衝擊耐壓試驗(降壓全波二次、截斷波二次及全波一次)。 7.1.3. 有載損失及阻抗試驗。 7.1.4. 繞組及套管之絕緣電阻及功率因數試驗。功率因數測定值在溫度 20℃時不大於 0.5%，容許誤差: +0.1%。 7.1.5. 漏油試驗：故障電流抑制器完全組裝並充滿絕緣油後，在頂部施加壓力使油槽 底部承受1.05kg/c ㎡以上之淨壓力，施加時間須持續 24 小時以上。 7.1.6. 絕緣油特性試驗(原廠報告可接受)。 7.1.7. 噪音試驗：試驗方法依 NEMA TR1-9.04 規定，但測量點除依 NEMA TR1 規定 在1/3 及 2/3 高測量外，也須在 3/3 及 4/3 高處測量。 7.1.8. 控制電路試驗及量測其絕緣電阻。 7.2.定型試驗(Type Tests)： 每批同型故障電流抑制器須有一台施作下列定型試驗。 7.2.1. 衝擊耐壓試驗。 7.2.1.1. 截波試驗。 7.2.1.2. 全波試驗。

33 7.2.2. 套管試驗(原廠同型器材試驗報告可接受)。 7.2.2.1. 60Hz 耐壓乾試及濕試。 7.2.2.2. 電力因數試驗。 7.2.2.3. 內部壓力試驗。 7.2.2.4. 截波衝擊耐壓試驗。 7.2.2.5. 全波衝擊耐壓試驗。 7.2.2.6. 耐震試驗(震動平台或數值模擬) 7.2.3.溫升試驗。 7.2.4.短路電流試驗(可以計算書代替，裕度須達 20%以上) 7.2.4.1. 機械應力(依 ANSI 標準) 7.2.4.2. 熱應力(30kA/3S) 8. 適用條件 8.1.裝設在海拔高度 1,000 公尺以下、空氣潮濕且含鹽份、常受颱風 (最大風速每 秒 60 公尺)、地震(最大水平加速度 0.33G、垂直加速度 0.22G)，以及雷擊侵擊。 8.2.最高周圍溫度高於 40℃，平均週圍溫度在二十四小時內不超過 30℃。 8.3. 須符合最新修正之台灣電力股份有限公司輸電系統規劃準則。 9. 操作細則說明 9.1.型式: 9.2.額定頻率: 60Hz 9.3.相數為 3 相。 9.4.額定電壓(相間): kV 9.5.最高運轉電壓(相間): kV 9.6.額定電抗容許誤差: % 9.7.額定連續電流:

34 9.8.短時熱(Thermal)及動態(Dynamic)耐電流： 9.9.最大容許運轉電流： 9.10.連續運轉容量： 9.11.絕緣等級: kV 9.12.截斷波耐壓: 9.13.噪音： 10. 比價及罰款 10.1 比價 10.1.1.決標比價時之總價應包括(1)廠商電抗器分項所報總價，(2)單具電抗器有 載損失折算金額x 分項電抗器數量。 10.1.2.有載損失之現值換算係根據承製廠商所報之 kW 數，每 1kW 以 73,820 元計算。 10.2.罰款 承製廠商電抗器驗收時，每台串聯電抗器在額定頻率60 Hz，額定電壓額定連續電流， 繞組溫升不超過100℃運轉時，其負載損失如超過保證值，每 1kW，應罰新台幣 73,820 元計算（未含稅）。

35

第四章 結果與討論

4.1 前言

本章利用 PSS/E 電力模擬分析軟體，探討台電電力網路系統中之故障電流，及 FCL 整合至台電電力網路系統中，抑制台電電力網路系統中最大故障電流在輸、配電系統於 345kV 級、161kV 級、69kV 級之各級斷路器額定啟斷能力範圍外，並探討風力發電機併 入電力網路時，FCL 之故障電流抑制性能，以降低系統短路時所引起的電壓驟降，並確 保電力系統之安全運轉。

4.2 PSS/E 電力系統模擬軟體

PSS/E (power system simulator for engineering)為一套由 Power Technologies Inc.

(PTI) 公司於 1976 年所開發之電力系統模擬軟體，PSS/E 軟體是一個用於研究電力傳輸 系統，它可以進行潮流計算、故障分析和動態模擬和安全執行最佳化等問題，是一個整 合互動式的軟體，為電力工業中應用最為廣泛的電力系統分析軟體之一。 PSS/E 以潮流計算並將穩定度與短路電流分析等功能整合至一個套裝軟體內，核心 具有強大的計算能力。除可以模擬的系統規模相當大外，並方便利用於超大規模電力系 統之計算。另，使用者可自行設定動態模型且沒有任何限制、適合長時間的穩定計算、 具有互動式計算控制外，並可以根據需要隨時觀測或更改計算。PSS/E 可完成的計算分 析，如表4.1 所示。

36

4.3 台灣輸、配電系統之故障電流抑制器的不同測試案例

抑制系統最大短路電流在各級斷路器額定啟斷能力內，可以避免設備損壞並確保 由台電本身、獨立發電業者、汽電共生業者、再生能源發電業者所組成電力系統之運轉 安全。為抑制系統故障電流及避免最大故障電流啟斷容量不足，台灣電力系統目前採用 實務作法如下： (1) 新設發電廠採用高阻抗升壓變壓器(23%) (2) 超高壓變電採用高阻抗自耦壓變壓器(17%) (3) 345KV系統斷路器採用最高等級(63kA) 表4-1 PSS/E 計算功能 1 電力潮流(power flow)

2 最佳化電力潮流(optimal power flow) 3 網路開放進出(open access)

4 平衡及不平橫故障(balanced and unbalanced faults) 5 網路等效化(network equivalent) 6 動態分析(dynamic simulation) 7 模擬情境穩態(steady-state)或動態(dynamic) 8 電壓穩定(voltage stability) 9 繼電保護(relay protection) 10 短路(short circuit)

11 交直流輸電(AC and DC transmission)

37 (4) 一次變電所 161 kV級與SF6 氣封變電所採用 50kA級斷路器 (5) 匯流排分段運轉 (6) 降低故障電流經常備用線路 以103 年為例，降低故障電流經常備用狀況如下： (1) 匯流排分段： 345kV：龍潭(南)、(北)E/S；中寮(南)、(北)S/Y；中火(南)、(北)G/S 161kV：仙渡E/S；頂湖(東)、(西)E/S；信南D/S；龍潭(南)、(北)E/S； 新竹P/S；中港E/S；嘉民(南)、(北)E/S；南科(東)、(西)E/S；龍崎(南)、(北)E/S； 高港(甲)、(乙)、(丙)E/S；大潭(甲)、(乙)G/S；通霄(甲)、(乙)G/S；南火(南)、 (北)G/S；大林(甲)、(丙)G/S (2) 經常備用線路： ‧ 深美～台北、南港、義捷線(南港端)x1 ‧ 中正～南海線x1 ‧ 蘆洲～百齡、大同線(蘆洲端 1530、1590)x1 ‧ 汐止～陽明、蘆洲、大同線(蘆洲端 1510、1580)x1 ‧ 頂埔～樹德、板城線(頂埔端)x1 ‧ 頂埔～樹林、板城線(頂埔端)x1 ‧ 景星～板城線x1 ‧ 介壽～隆恩線x2 ‧蘆洲～大同、常德、華捷、華陰線(大同端 1533)x1 ‧ 頂湖(西)～東林、興珍線(東林端)x2 ‧ 頂湖(東)～南崁線x1 ‧ 中壢～忠福線x2

38 ‧ 中清～外埔線x2 ‧ 峨眉～卓蘭、通霄線(卓蘭端)x2 ‧ 文心～中西線x2 ‧ 昌平～水湳線x1 ‧ 翁子～塗城、十甲線(翁子端)x1 ‧ 潭南～塗城、中華線(潭南端)x1 ‧ 中港～全興線x2 ‧ 中港～中科線x2 ‧ 中火(北)～中港、國安線(中火(北)端)x2 ‧ 中科～國安線x2 ‧ 德義～南屯線x2 ‧ 彰化～茄荖線x2 ‧ 山上～新營、嘉義線(山上端)x1 ‧ 龍崎(南)～楠梓、嘉峰線(楠梓端)x1 ‧ 岡山～楠梓線x1 ‧ 仁武～岡山線x1 ‧ 社武～龍子線x2 ‧ 高雄～凱旋線x2 ‧ 高港(甲)～仁武、美山線(高港(甲)端)x2 ‧ 高港(甲)～加一、林園線(加一端)x1 ‧ 龍潭(南)ATRx1 ‧ 高港(甲)ATRx1 4.3.1 台電系統 345kV 匯流排故障電流之抑制性能

39

表4.2-表 4.4 所示為利用電力系統套裝軟體 PSS/E 31 版模擬故障電流抑制器 (FCL) 於台電系統 345kV匯流排發生三相短路時其故障電流之抑制性能(單位：kA)。

表 4-2 中火 345KV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm)

530 中火北 42.96 72.21 51.27 45.11 43.71 540 中火南 41.75 72.21 50.06 43.86 42.48 2130 后里 33.17 37.26 34.7 33.61 33.33 2150 中港 43.47 59.66 48.78 44.91 43.98 2170 中科 40.13 53.95 44.72 41.37 40.57 60530 中火#9 39.65 62.86 46.53 41.45 40.28 表 4-3 中寮 345kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2480 中寮北 44.91 66.31 49.49 46.01 45.29 2490 中寮南 50.27 66.31 54.01 51.19 50.59 700 大觀二 36.84 47.82 39.44 37.48 37.06 2500 嘉民 44.91 45.47 44.75 44.54 44.49 3068 霧峰1#1 42.94 45.97 43.77 43.16 43.02 3069 霧峰1#2 43.02 46.05 43.85 43.23 43.09 9320 塑化 17.03 18.36 17.39 17.12 17.06

40

表 4-4 龍潭 345kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm)

1900 龍潭北 32.16 67.02 40.66 34.26 32.89 1910 龍潭南 49.84 67.02 55.65 51.42 50.4 2000 峨眉 43.2 48.95 45.35 43.82 43.42 2030 竹下 43.47 53.14 46.93 44.43 43.81 2100 天輪 18.11 19.8 18.75 18.29 18.18 4.3.2 台電系統 161kV 匯流排故障電流之抑制性能 表 4-5-表 4.17 為利用電力系統套裝軟體 PSS/E 31 版模擬故障電流抑制器 (FCL) 於台電系統161kV匯流排發生三相短路時其故障電流之抑制性能(單位：kA)。 表 4-5 大林 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 1100 大林甲 41.16 47.73 44.33 42.19 41.54 1110 大林乙 41.16 47.73 44.33 42.19 41.54 1120 大林丙 29.5 47.73 36.74 31.61 30.27 2901 高雄甲 41.8 41.82 41.81 41.8 41.8 3901 南工甲 32.64 33.28 32.97 32.75 32.68

41

表 4-6 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 1851 大潭甲 33.42 45.17 37.22 34.44 33.78 1861 大潭乙 41.4 45.17 42.8 41.8 41.54 4759 保生 33.42 43.68 36.81 34.34 33.75 7635 楊梅#A 30.09 31.96 30.8 30.29 30.17 61851 B 大潭甲 GT1 31.64 41.86 34.99 32.54 31.96 61852 B 大潭甲 GT23 31.64 41.86 34.99 32.55 31.96 61853 B 大潭甲 ST1 31.8 42.07 35.16 32.71 32.12 表 4-7 中港 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2151 中港H1 32.15 54.09 42.06 35.25 33.29 2153 中港H2 39.27 54.09 46.8 41.8 40.22 2171 中科 23.82 23.82 23.82 23.82 23.82 2351 全興 37.49 37.49 37.49 37.49 37.49 5657 工乙 31.46 51.06 40.48 34.31 32.51 5685 機科 30.71 48.7 39.1 33.38 31.7

42

表 4-8 仙渡 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 1581 仙渡H1 15.66 34 26.69 19.86 17.3 1582 仙渡H2 24.39 34 31.07 27.39 25.65 4161 沙崙 13.15 24.08 20.14 15.98 14.28 8060 投捷 14.57 29.09 23.61 18.13 15.98

表 4-9 信南 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 4554 信南H1 26.34 43.68 36.11 29.86 27.69 4555 信南H2 27.27 43.68 36.65 30.69 28.59 1704 板橋H1 33.26 45.44 40.73 36.16 34.4 8180 秀捷 25.93 42.53 35.33 29.32 27.23

表 4-10 故障電流抑制器於南火 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 1200 南火北 34.54 52.95 44.08 37.78 35.76 1210 南火南 31.91 52.95 42.4 35.39 33.21 2851 五甲 37.26 51.04 44.79 39.92 38.28 6361 四維 3(0.01oh m) 40.31 35.68 32.02 30.78 6367 臨海 32.74 44.66 39.26 35.05 33.62

43

表 4-11 南科 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2601 南科東 25.78 36.14 31.32 27.71 26.51 2611 南科西 25.86 36.14 31.38 27.79 26.6 6073 三竹 23.66 32.1 28.24 25.27 24.27 6075 豐華 23.2 31.27 27.59 24.75 23.79 8526 康寧 24.45 33.59 29.38 26.18 25.11 8541 積六 24.53 33.75 29.5 26.28 25.2 8554 積E 五 25.23 35.07 30.51 27.08 25.93 8555 積P3 25.41 35.42 30.77 27.29 26.12 8582 積E 六 25.23 35.07 30.51 27.08 25.93 表 4-12 高港 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2901 高港甲 41.8 65.29 51.51 45.35 43.21 2911 高港乙 36.89 65.29 53.16 42.96 39.25 2921 高港丙 34.74 64.53 44.83 38.19 36.09 1100 大林甲 41.16 51.25 47.78 43.97 42.32 3891 南工乙 36.55 52.13 44.15 39.48 37.73 3901 南工甲 32.64 39.91 36.96 34.45 33.38 6369 貴陽 36.22 57.76 49.14 41.23 38.2 6407 過埤 36.21 59.57 50.05 41.55 38.35 7853 美山#A 34.46 34.66 34.58 34.52 34.49

44

7854 美山#B 34.46 34.66 34.58 34.52 34.49 7892 加一#A 35.92 45.05 40.18 37.57 36.59 7893 加一#B 30.91 39.68 34.96 32.47 31.54

表 4-13 通霄 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 600 通霄甲 28.48 46.35 38.42 32.06 29.86 610 通霄乙 27.66 46.34 37.89 31.28 29.04 3411 苗栗 28.17 29.36 28.97 28.52 28.31 7650 通霄#A 13.54 14.49 14.75 13.81 13.65 8302 建順C 22.74 32.82 28.65 24.96 23.61 表 4-14 頂湖 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 1751 頂湖東 44.64 54.34 48.42 45.73 45.03 1761 頂湖西 40.18 54.34 45.35 41.63 40.7 4603 坪頂 42.28 50.88 45.66 43.26 42.64 4611 南崁 37.93 40.18 38.87 38.21 38.03 4901 青溪 30.2 34.38 31.88 30.69 30.38 7604 泰山#A 36.6 39.29 37.72 36.93 36.72 7605 泰山#B 36.6 39.29 37.72 36.93 36.72

45

表 4-15 新竹 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 3401 新竹H1 34.78 58.03 47.41 39.19 36.46 3404 新竹H2 30.44 58.03 44.46 35.09 32.18 5005 龍山 34.47 56.4 46.48 38.69 36.08 5017 龍松 34.47 55.73 46.17 38.6 36.04 5091 龍明 33.46 51.94 43.81 37.16 34.88 表 4-16 通霄 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2501 嘉民北 29.48 56.89 41.99 33.41 30.93 2511 嘉民南 40.84 56.89 49.46 43.84 41.98 3661 雲林 20.27 28.63 24.74 21.83 20.86 3701 北港 15.33 20.12 17.98 16.28 15.69 6009 斗工 16.38 18.93 17.87 16.94 16.6 8500 台嘉 16.31 21.46 19.16 17.33 16.7 25000 嘉民ET3 40.84 56.89 49.46 43.84 41.98

46

表 4-17 龍崎 161 kV 匯流排之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2651 龍崎北 43.81 69.41 56.1 47.79 45.29 2661 龍崎南 38.04 69.41 51.98 42.33 39.61 3721 山上 4(0.15 ohm) 51.37 46.14 42.23 40.94 3761 台南 29.41 37.61 33.79 30.93 29.99 7827 二甲#A 39.12 57.46 48.27 42.16 40.26 7828 二甲#B 39.12 57.46 48.27 42.16 40.26 4.3.3 台電系統經常備用線路故障電流之抑制性能 表 4.18-表 4-38 分別為利用電力系統套裝軟體 PSS/E 31 版模擬故障電流抑制器 (FCL) 於台電系統經常備用線路發生三相短路時其故障電流之抑制性能(單位：kA)。 表 4-18 山上~新營、嘉義常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2651 龍崎北 39.93 45.25 44.66 43.19 41.75 3721 山上 34.95 43.95 42.84 40.21 37.81 6043 王行 24.87 29.03 28.55 27.38 26.26 6063 新化 25.11 29.34 28.85 27.66 26.52 6105 仁增 28.9 32.31 31.93 31 30.08 6109 裕農 24.29 26.76 26.5 25.82 25.16 7818 二甲B1 35.81 40.38 39.83 38.58 37.36

47 7819 二甲B2 35.81 40.38 39.83 38.58 37.36 7820 山上B1 13.98 23.62 21.85 18.53 16.2 7821 山上B2 13.98 23.62 21.85 18.53 16.2 9330 豐增 34.37 42.49 41.51 39.15 36.98 3681 新營 19.37 28.72 27.33 24.33 21.9 5955 下營 16.13 22.13 21.29 19.41 17.84 6017 斫營 18.4 25.44 24.45 22.24 20.39 7793 華主分歧 17.2 22.78 22.01 20.29 18.82 7795 義竹B2 18.37 24.03 23.26 21.52 20.03 2511 嘉民南 36.12 44.65 43.56 41.01 38.73 3671 嘉義 28.89 37.32 36.2 33.63 31.39 6023 仁愛 26.32 33.83 32.83 30.55 28.56 表 4-19 中正~南海常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 4351 中正 30.95 43.44 38.65 33.97 32.15 4357 南海 24.27 42.23 34.45 27.95 25.69 7119 常德#A 31.07 41.88 37.84 33.77 32.15 7578 興捷#A 33.23 43.16 39.53 35.77 34.25 7579 興捷#B 33.23 43.16 39.53 35.77 34.25

48

表 4-20 中正~南海常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2171 中科H1 23.82 42.62 36.94 29.73 26.31 5653 國安 30.43 42.79 39.64 34.97 32.44 2151 中港H1 32.15 38.27 36.89 34.65 33.3 2172 中科H2 23.82 42.62 36.94 29.73 26.31

表 4-21 中港~中科常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2151 中港H1 32.15 43.13 40.46 36.37 34.05 2171 中科H1 23.82 41.99 36.6 29.65 26.29 2153 中港H2 39.27 39.32 39.32 39.32 39.32 2351 全興 37.49 37.5 37.5 37.5 37.5 5657 工乙 31.46 41.45 39.05 35.33 33.21 5685 機科 30.71 39.99 37.79 34.34 32.36 表 4-22 中港~全興常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2151 中港H1 32.15 49.89 46.04 39.58 35.58 2351 全興 37.49 53.45 50.14 44.36 40.68 2153 中港H2 39.27 40.35 40.19 39.85 39.57 2171 中科H1 23.82 24.32 24.25 24.09 23.96 5657 工乙 31.46 47.6 44.17 38.32 34.64 5685 機科 30.71 45.66 42.53 37.13 33.71

49

表 4-23 中壢~忠福常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 3321 中壢 39.17 62.68 56.6 47.57 42.82 4715 忠福 27.44 61.86 50.46 36.95 31.25 4611 南崁 37.93 42.72 41.79 40.06 38.94 4709 五權 30.63 43.38 40.38 35.56 32.83 4713 自立 36.87 56.99 51.93 44.22 40.09 4907 武陵 38.42 57.32 52.68 45.47 41.53 9100 海湖 27.14 30.64 29.96 28.7 27.87 表 4-24 仁武~岡山常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 2751 仁武 38.63 46.2 44.25 41.39 39.84 3791 岡山 25.88 36.67 33.52 29.38 27.36 3811 社武 33.7 39.32 37.9 35.78 34.62 6233 社灣 34.24 40.07 38.59 36.39 35.19 7853 美山#A 34.46 38.13 37.24 35.87 35.09 7854 美山#B 34.46 38.13 37.24 35.87 35.09 8019 杲喬 25.31 28.37 27.62 26.47 25.83 8600 塑仁 29.42 33.44 32.45 30.93 30.09

50

表 4-25 介壽~隆恩常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 4903 介壽 16.6 29.91 27.53 22.92 19.66 4583 隆恩 21.57 31.82 30.27 26.97 24.33 1704 板橋H1 33.26 40.51 39.58 37.42 35.49 4559 安康 16.19 23.85 22.68 20.2 18.23

表 4-26 文心~中西常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 5503 文心 34.12 38.98 37.43 35.58 34.74 5643 中西 26.4 38.06 33.71 29.32 27.58 5501 潭南 34.43 37.6 36.63 35.42 34.85 5537 昌平 33.98 38.26 36.91 35.28 34.53

51

表 4-27 汐止~陽明、蘆洲、大同常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 1551 汐止 55.24 61.59 60.08 57.69 56.34 3131 南港 53.34 58.67 57.41 55.41 54.26 3141 八堵 35.52 37.42 36.98 36.28 35.86 4109 民權 45.34 50.04 48.93 47.18 46.15 4203 大直 42.51 47.14 46.04 44.3 43.31 7534 陽明分歧 27.5 39.6 36.08 31.43 29.16 3161 陽明 28.38 34.63 33.02 30.65 29.37 4213 蘭雅 32.57 37.33 36.16 34.37 33.37 1671 新北 38.08 46.21 44.11 41.02 39.36 3241 蘆洲 40.51 49.83 47.39 43.85 41.96 3244 蘆洲2 40.51 49.83 47.39 43.85 41.96 3281 東林 44.71 49.57 48.38 46.55 45.52 7581 重新宏分 38.5 45.81 43.94 41.17 39.67 7582 重新珍分 38.99 46.36 44.48 41.68 40.17 3231 大同 32 37.55 36.14 34.04 32.9 8100 華捷 29.48 29.54 29.54 29.51 29.49 4207 百齡 29.79 32.43 31.82 30.83 30.26

52

表 4-28 岡山~楠梓常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 3791 岡山 25.88 40.59 35.29 29.71 27.42 6161 楠梓 31.47 43.43 39.48 34.9 32.89 2661 龍崎南 38.04 44.8 42.81 40.22 38.96 2751 仁武 38.63 48.41 45.39 41.63 39.89 7838 嘉峰#A 29.05 36.27 34.05 31.28 29.99 8580 岡高 21.57 30.92 27.74 24.17 22.63 表 4-29 昌平~水湳常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 5537 昌平 33.98 49.45 43.43 37.65 35.43 5625 水湳 26.36 47.69 38.13 30.54 27.96 5503 文心 34.12 47.49 42.43 37.4 35.43 5523 潭寶 34.06 46.6 41.9 37.18 35.31

表 4-30 社武~龍子常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 3811 社武 33.7 39.9 37.72 35.37 34.39 6301 龍子 33.96 39.96 37.84 35.57 34.62 2751 仁武 38.63 42.05 40.92 39.62 39.05 6161 楠梓 31.47 36.85 34.98 32.94 32.09 6207 屏山 31.72 37.19 35.28 33.21 32.34 8615 煉油 30.13 35.04 33.34 31.48 30.7

53

表 4-31 峨眉~卓蘭、通霄常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 1931 竹圍 29.44 29.46 29.45 29.45 29.45 2001 峨眉 45.81 47.82 47.67 47.25 46.73 3421 南湖 39.21 40.77 40.66 40.33 39.92 5021 頂園 37.03 38.39 38.29 38.01 37.65 7650 通霄甲分 11.86 21.08 18.59 15.28 13.49 7651 通霄乙分 12.86 21.76 19.4 16.21 14.47 62004 峨眉 29.34 29.81 29.78 29.63 29.56 62005 峨眉 29.34 29.81 29.78 29.63 29.56 62006 峨眉 29.34 29.81 29.78 29.63 29.56 880 卓蘭 7.72 23.31 20.47 15.08 11.29 7662 卓青B1 12.54 17.76 17.27 15.97 14.56 7663 卓青B2 5.91 9.53 9.15 8.18 7.21 5107 樟樹 13.27 16.48 15.85 14.79 14.07

54

表 4-32 高港甲~仁武、美山常備線路之三相短路故障電流

編號 匯流排名稱 分斷 合併 FCL (0.01ohm) FCL (0.05 ohm) FCL (0.15 ohm) 1100 大林甲 29.4 33.93 33.14 31.6 30.48 2901 高港甲 36.85 47.61 45.57 41.78 39.2 2911 高港乙 36.85 47.61 45.57 41.78 39.2 3901 南工甲 27.48 32.13 31.31 29.72 28.58 7853 美山B1 23.14 40.91 36.61 29.97 26.19 7854 美山B2 23.14 40.91 36.61 29.97 26.19 2751 仁武 33.62 45.44 43.14 38.5 36.15 3791 岡山 20.43 20.48 20.47 20.46 20.44 3811 社武 30.04 39.07 37.36 34.19 32.11 6233 社灣 30.03 39.14 37.42 34.22 32.04 8600 塑仁 25.17 30.24 29.34 27.6 26.36 8608 富喬 23.09 28.16 27.25 25.5 24.26 6217 美山 23.14 40.91 36.61 29.97 26.19 6219 鳳山 21.68 36.57 33.1 27.57 24.34 6227 九曲 20.92 34.47 31.36 26.35 23.38 6305 同盟 23.38 23.39 23.39 23.38 23.38