第 第 第
第 七 七 七 章 七 章 章 章
對稱故障 對稱故障 對稱故障
對稱故障
7.3 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路
為了計算電力系統發生三相短路故障時之次暫態故障電 流，本節作了下述幾點假設：1. 變壓器由漏電抗來等效代表，且變壓器之繞線電阻、並聯 導納、以及Δ–Y 之相位移等，均予以忽略。
2. 傳輸線以等效串聯電抗表示，且串聯電阻及並聯導納均予 以忽略。
3. 同步機則以定電壓源串聯一次暫態電抗來等效表示，且電 樞電阻、凸極特性以及飽和情形均予以忽略不計。
4. 所有非旋轉性之阻抗負載均予以忽略不計。
圖 7.3 以同步發電機供電給同步電動機之系統單線圖
(4)7.3 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路
圖 7.4 應用重疊定理於電力系統三相短路中之情形
(5)(a) 三相短路
7.3 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路
圖 7.4 應用重疊定理於電力系統三相短路中之情形
(b) 以兩個極性相反之電壓源代表短路
(6)7.3 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路
圖 7.4 應用重疊定理於電力系統三相短路中之情形
(c) 應用重疊定理
(7)7.3 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路
圖 7.4 應用重疊定理於電力系統三相短路中之情形
(d) 設定V
(8)F
為故障處之故障前電壓值7.3 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路
圖 7.3 所示為一系統單線圖，其包含了一個同步發電機，
(9)兩個變壓器，一條傳輸線以及一個同步電動機。
今若假設在匯流排 1 處發生某個三相短路，則其正序等效 電路即如圖 7.4(a) 所示，其中 Eg
’’ 及 Em
’’ 分別代表故障 發生前與次暫態電抗連接之電壓源之內電勢，又開關 SW 之閉合即模擬故障之發生。 在此為了計算次暫態故障電流，我們並假設 Eg
’’、Em
’’ 均 為定值電壓源。7.3 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路
在圖 7.4(b) 中，故障點係以兩個大小相同且極性相反之電
壓源 V
(10)F
表示。 由圖 7.4(c) 的兩個電路，再加上重疊定理之應用，即可計 算出故障電流。 必須注意的是，若 VF
等於故障點在故障發生前之電壓，則圖 7.4(c) 之第二個線路即可視為故障發生前之系統情 形。
因此，I’’F2
＝0，且 VF
對系統並無任何的影響，並可將其 從第二個線路圖中予以移除，即如圖 7.4(d) 所示。7.3 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路
經由圖 7.4(d) 的第一個電路圖，可計算出次暫態故障電
流，即 I’’I’’ g1＋I’’
(11)F
＝I’’F1
。 在本電路中，因發電機所導致之故障電流部分為 I’’g
＝I’’ g1＋I’’g2
＝I’’g1
＋IL
，其中 IL
為故障發生前之發電機電
流，同時亦可推得，I’’m
＝I’’m1
－IL
。
7.3 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路 電力系統之三相短路
例題 例題 例題
例題 7.3 電力系統中之三相短路電流 電力系統中之三相短路電流 電力系統中之三相短路電流 電力系統中之三相短路電流
如圖 7.3 所示之同步發電機，以額定 MVA，功率因數 0.95 落後，且高於額定電壓 5% 之情形下運轉，若匯流排 1 發生直接三相短路故障，試分別計算下列各值，並以標 么值表示。(a) 次暫態故障電流。
(b) 忽略故障前之電流後，試計算次暫態發電機電流及電 動機電流。
(c) 將故障發生前之電流一併考慮後，計算次暫態發電機 電流及電動機電流。
