109年公務人員高等考試三級考試試題

109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：38180 頁次：3－1

一、圖1為一個三相平衡電路，電源為正相序，電源相電壓的單位為伏特，傳 輸線與負載阻抗單位為歐姆。電源經傳輸線供電兩組並聯的三相平衡負 載，試計算：

電源線電流

I _S

_ab ^L

負載吸收總實（有效）功率、總虛（無效）功率、總視在功率、負載功 率因數（pf）。（15分）

I

400 0 

3.2+j2

0 2 j .

L

V

9.6+j6 a '

c ' b'

a

b

c 負載

傳輸線 0 6 j .

0 2 j .

0 2 j .

3.2+j2 3.2+j2

9.6+j6

9.6+j6 + -

- +

+ -

n' n

圖1. 一個正相序、三相平衡電路

二、圖2為一個有3個操作電壓等級的三相平衡電力系統單線圖，負載側實際 線電壓63 kV，三相負載吸收5 MW實功率、功率因數（pf）0.9落後

（lagging）。圖中各變壓器標么（pu）電抗為以本身額定為基準計算得到，

三相傳輸線的每相總電抗實際值標於圖中，變壓器的相位移可不予考慮。

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。（10分）

以小題的標么系統圖計算電源端線電壓實際值，與電源端輸出視在 功率。（10分）

Tr.1, 5MVA Tr.2, 10MVA

E

1 2 3

圖2. 一個有3個電壓等級的三相平衡電力系統

0.9

pf  lagging

代號：38180 頁次：3－2

三、圖3的三相電力系統中，所有標么（pu）值均已統一基準值，且X

1

2

0

且變壓器相位移不予考慮。

繪出此單線接地事故電流計算所需的相序組合電路。（10分）

計算此單線接地事故電流的標么值。（10分）

G1 G2

Bus 1 Bus 2

100MVA, 13.8kV

line Tr.1, 100MVA,

13.8kV/138kV

Tr.2, 100MVA 138kV/13.8kV

100MVA, 13.8kV SLG

Bus 3 Bus 4

圖3. 一個三相電力系統

四、圖4為一個單機-無限匯流排系統，圖中同步發電機操作在60 Hz，同步電 抗

X

 1 0 . pu

l

0 2

X  . pu

P

 0 8 . pu

（lagging）至無限匯流排，無限匯流排電壓為

V

 1 0 0 .   pu

計算此發電機內電壓 E 與功率角_a



若此系統發生小擾動導致同步發電機轉子產生低頻振盪，試由搖擺方 程式（swing equation）計算此低頻振盪頻率（Hz）。（10分）

G

傳輸線

圖4. 一個單機-無限匯流排系統

代號：38180 頁次：3－3

五、圖5為一個輻射型單電源配電系統與過電流保護電驛（保護代碼50/51）控 制斷路器（CB）跳脫的架構，回答下列問題：

過電流保護電驛使用的保護曲線特性，與延時（51）、瞬時（50）過電 流保護功能為何？（5分）

圖5中，若在CB1下游發生饋電線短路事故或過載，說明何謂過電流保 護協調？（5分）

G

jX

CB3

饋線短路 或過載

CB2 jX

CB1

50/51 50/51 50/51

圖5. 一個輻射型單電源配電系統與過電流保護電驛控制斷路器跳脫架構