108年公務人員高等考試三級考試試題 類科：電力工程

108年公務人員高等考試三級考試試題

類 科：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：26680 頁次：2－1

一、一部額定三相、60 Hz、Y 連接、220 V 之同步發電機組經由三條連接線 供電給三個並聯的三相平衡負載，已知一號負載之額定為 16 kVA、0.8 lagging（落後）；二號負載之額定為 12 kVA、0.6 leading（超前）；三號 負載為額定 8 kW 之純電阻器。假設三條連接線之阻抗均為 0.1 + j0.6 Ω，

且負載端線電壓大小之量測結果為 200 V。試求合併這三個並聯負載 之：（每小題 5 分，共 20 分）

總視在功率（apparent power）。

總實功。

總虛功。

總線電流大小。

二、一部額定三相、60 Hz、Y 連接、同步電抗為 1.0 標么之大型同步發電機 組，經由三條輸電線連接至一個電壓大小為 1.0 標么、相角為 0°的無限 匯流排（infinite bus）。已知該同步發電機輸出電流為 0.9 標么、功率因 數為 0.8 落後，忽略同步發電機之定子繞組電阻及輸電線的阻抗。上述 之標么值均以該同步發電機組之額定為基準。若此時將該發電機組之激 磁或勵磁（excitation）增加 10%且控制輸出實功大小維持不變，試求該 發電機組之：（每小題 5 分，共 20 分）

無載標么電壓之大小與相角。

定子繞組標么電流之大小與相角。

輸出虛功標么值。

輸出虛功變動百分比。

三、試繪圖並簡要說明如何採用比流器（current transformers）與差動電驛

（differential relays）之正確連接，以對一次側、二次側之三相繞組分別 為Δ連接、Y 連接的一具三相電力變壓器進行兩側三相繞組可能發生故 障時的基本保護。（20 分）

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四、一個電力系統之兩個區域 1、2 經由一條聯絡輸電線（tie line）做連接，

這兩個區域具有以下的參數（以 1000 MVA 為共同容量基準，下標 1、2 分別代表區域 1、2）：調速機之速度調整率 R₁ = 5%、R2 = 6.25%；頻率 敏感負載係數（frequency-sensitive load coefficient）D₁ = 0.6、D2 = 0.9；

慣性常數 H₁ = 5 MW⋅s/MVA、H2 = 4 MW⋅s/MVA。已知該雙區域內的機 組均並聯運轉於 50 Hz 的標稱頻率，同步功率係數（synchronizing power coefficient）由初始條件計算得知為 P_s = 2.0 標么。若區域 1 發生 187.5 MW 之負載變動，試求：（每小題 5 分，共 20 分）

新的穩態系統頻率值（Hz）。

每一個區域之機械輸入功率變動量（MW）。

每一個區域之負載功率變動量（MW）。

聯絡輸電線之功率變動量（MW）。

五、一個三相、60 Hz 之電力系統如下圖所示，兩個三相 Y-Δ連接變壓器站 A、B 之 Y 連接繞阻中性點分別經由 700 Ω之純電阻器 R^A、R_B連接至大 地，已知兩變壓器站 A、B 之間的輸電線電壓大小為 69 kV、長度為 100 km，且每一條輸電線對大地之等效充電電容值為 0.1 μF/km，忽略正序 及負序阻抗。若在 69 kV 輸電線上發生單線接地故障時，試求：（每小 題 5 分，共 20 分）

每一條輸電線對大地之總等效充電電容值（μF）。

流經故障點的零序電流大小（A）。

流經故障點的故障電流大小（A）。

流經中性點電阻器之電流大小（A）。

R

R

A B

單線接地故障 100 km