108年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員考試及 108年特種考試交通事業鐵路人員、退除役軍人轉任公務人員考試試題
考 試 別：鐵路人員考試 等 別：高員三級考試 類 科 別：電力工程 科 目：電力系統
考試時間：2 小時 座號：
※注意： 可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：70380 頁次：3－1
一、在圖 1 之三相平衡電路中，電源為 a-b-c 相序，電源相電壓有效值為 350 伏特。試計算：
電源線電流 大小。
I
S （8 分）電源饋送到負載三相總實（有效）功率、總虛（無效）功率、總視在 功率。（6 分）
整體負載功率因數（PF）。（6 分）
350 V IS
1 j Ω
負載
+ -
a
b c
n 10 Ω
1 j Ω
1 j Ω
6+ j6 Ω
6+ j6 Ω 6+ j6 Ω
18+j18 Ω 18+ j18 Ω
18+ j18 Ω
配電線
n'
圖1 三相平衡電路
二、圖 2 為具有 3 個電壓等級的三相平衡電力系統單線圖，負載為 Y 接線 純電阻負載。圖中所示各變壓器之標么電抗值為以其本身額定為基準 計算得到，三相輸電線的每相總電抗值標示於圖中，電源之線電壓為 13.8 kV。（每小題 10 分，共 20 分）
選取第二部變壓器（Tr.2）額定作為全系統標么計算基準值，繪出標 么系統圖。
計算負載線電壓之實際值大小、發電機輸出線電流之實際值大小。
line 38
jX = j Ω 95
Y
RLoad
= Ω IS
VL
10%
MVA, 100
kV Y 132 2 . 13
1=
− Δ
XTr 50MVA, 10%
kV 69 Y 138
2= Δ
− XTr
圖2 一個有 3 個電壓等級的三相平衡電力系統
代號：70380 頁次：3－2
三、圖 3 的三相電力系統中，電源之線電壓為 161 kV，電源之三相短路容量 為 2,000 MVA。主變壓器額定如圖中所示，變壓器的中性點為電阻接地。
考慮匯流排 2 發生：⑴b-c 相兩線短路（2LF）故障、⑵a 相單線接地（SLG）
故障。故障前故障匯流排電壓為 1.0 pu，電源的正、負、零相序標么阻抗 值假設為相同。試以標么系統回答下列問題：（每小題 10 分，共 20 分）
繪出 b-c 相短路（2LF）故障電流計算所需相序組合電路；計算故障電 流的標么值與實際值。
繪出 a 相接地（SLG）故障電流計算所需相序組合電路；計算故障電 流的標么值與實際值。
MVA 2,000
kV, 161
= MVASC
Ω 47 NGR 10%,
kV 161/33 MVA, 100
=
= XTr
2LF, SLG
圖3 三相電力系統
四、圖 4 為一個主變壓器之保護電驛架構圖，圖中以 ANSI Code 編號的保護 電驛有 50、51、51N、49、46、87N、87T、32P、67、67N，試說明各 編號保護電驛的保護功能與目的。（20 分）
51N 49 51
87T 50
CT
PT
Δ Y NGR
46
50 51N 51N
87N 32P CT
67 67N
圖4 主變壓器之保護電驛架構圖
代號：70380 頁次：3－3
五、某工廠之受電電壓為三相、60 Hz、線電壓 33 kV，其饋供負載之總實功 率為 20 MW、總功因為 0.707 落後。若欲規劃在 33 kV 匯流排裝置一個 Y 接線的功因補償電容器組，將整體系統功因修正為 0.95 落後。試回答 下列問題：（每小題 10 分，共 20 分）
繪出功率三角形，並據以計算需並聯多少 Mvar 之三相電容器組?
小題中三相電容器組每相電容器的電容值?
