电力系统分析的基本观念培训讲义(ppt 33页).ppt

主講人：王廷興博士台北科技大學冷凍空調系副教授消防設備師，電機技師，建管甲級技術士，合格仲裁人，升降梯檢查員行政院公共工程委員會採購申訴審議委員會諮詢委員,配電工程（三）,電力系統分析的基本觀念,簡單的電力系統,簡單電力系統的等效電路,單相二線系統,實際線路,單相二線系統,等效線路,單相三線制的電路,三相四線制的電路,電力系統計算的對象,S：功率（三相：三相總功率）V：電壓（三相：線電壓）I：電流（三相：線電流）Z：阻抗（三相：相阻抗）,變壓器的介入？,變壓器使得電力系統有多級電壓，各級電壓階層間其電流、電壓及阻抗各不相同，無法直接運算，故須將各級電壓的V.I.Z，轉換至同一電壓等級，才能直接運算，運算的結果再轉回原有的電壓階層，而求得實際的答案。,變壓器一、二次側電壓、電流及阻抗的基本轉換公式,1.電壓V1/V2=N1/N22.電流I1/I2=N2/N1由一次側看二次側阻抗3.Z2=Z2(N1/N2)24.S1=V1I1=V2(N1/N2)I2(N2/N1)=V2I2=S2,標么值,標么值的定義是實際值與基準值(basevalue)的比值。,標么值(pu),實際值基準值,標么值應用例,例如有二不同階層的電動機，比較其啟動特性。一、A電動機啟動2020V、額定2300V二、B電動機啟動420V、額定460V解：以PU值來作研判1.以額定電壓為基值A電動機=2020/2300=0.88puB電動機=420/460=0.91PU2.0.910.88，故B電動機啟動特性較佳,標么基準值的選定,一、實用上，先選定基準容量Sb及基準電壓Vb，而後計算求得基準電流Ib及基準阻抗Zb。二、三相系統的數據，容量為三相總容量，電壓為線電壓，電流為線電流，阻抗為相阻抗。三、變壓器無論是單相或三相，不管Y或接，若以其額定為基準值，則自一、二次側所求得的標么阻抗均相同。四、電力系統中，是由多組變壓器及各電壓階層的電機元件所構成，都以變壓器在該電壓階層的額定值為基準值，所得該元件的標么阻抗，可以和另一電壓階層電機元件的標么阻抗直接運算。,選Sb(KVAb)的原則,儘量選10的乘方，例如100KVA，1000KVA，1000MVA，優點為:計算Zb方便(Zb=V2b/Sb)。從pu值可立即得知W、VA或VAR值(=pu*Sb)以系統上變壓器的容量為Sb，例如主變壓器750KVA，定Sb=750KVA，優點為:若定Vb=主變壓器之額定電壓，則Ib=主變壓器滿載電流，從各電流之pu值可知主變壓器負載或過載到什麼程度。從功率之pu值可立即得知佔用主變壓器多少容量。,選Vb(KVb)的原則,以題目要計算的主要部份的電壓為Vb，例如一個3.3KV/200V系統要做220V方面的計算，則Vb定為220V。Sb宜選擇固定值，Vb則可隨機應變，可針對系統上某一部份而以其電壓為Vb，像上述3.3KV/220V系統，若也有少許3.3KV方面的計算，可改以KVb=3.3KV做pu計算一部份另定一組Sb、Vb、Ib、Zb基準值，這樣做並不影影R、X、Z之pu值。,三相系統基本轉換公式,單相系統基本轉換公式,實務應用公式（一）,b=Vb/Ib=Vb/(Sb/Vb)=V2b/Sb=(KVb)2/MVAb,實務應用公式（二）,實務應用公式（三）,實務應用公式（四）,阻抗及Vb不變，Sb改變時（五）,Zpu1Zpu2,Sb1Sb2,KVAb1KVAb2,阻抗及Sb不變，Vb改變時（六）,Zpu1Zpu2,-,Z.Zb1,Z.Zb2,Sb.(Vb1)2,Sb.(Vb2)2,Vb2Vb1,2,=,由pu值換算成值時（七）,Z()=ZpuZb()=Zpu(Vb)2/Sb,Zpu=,Z()KVAb1000(KVb)2,PU值計算案例,一工廠配電系統如圖所示，主變壓器容量為1000KVA，11.4kv/480v，配電線阻抗為0.0004+j0.00108，電動機額定100HP，460V，X”=25%，系統短路容量為250MVA，試以主變壓器的額定值為新基準，求:配電線阻抗在新基準下的pu值電動機阻抗在新基準下的pu值電源系統阻抗在新基準下的pu值,250MVASC,PU值計算案例,解：新基準值Sb=1000kVA=1MVAVb1=11.4kV，Vb2=480V1.配電線的阻抗Rpu=0.0004*1/(0.48)2=0.00174puXpu=0.00108*1/(0.48)2=0.00469pu2.電動機的電抗ZpuN=0.25(0.46/0.48)2(1/0.1)=2.296pu3.電源系統的阻抗Zspu=1/250=0.004pu,隨堂練習（pu值計算練習）,例：設有單相1000KVA變壓器，其一、二次側額定電壓為13.8KV/120V，電抗標么值為0.2pu，若將之接成或，試求其標么電抗值。試：由同學隨堂依據上課所授之理論及公式隨堂作答。,變壓器的短路試驗與阻抗壓降百分率,一般配電變壓器在加上3-10%的額定電壓時，短路側的電流即達到滿載電流，因為激磁並聯分路消耗的功率，與電壓平方成比例，外加電壓為額定電壓的3-10%時，激磁分路消耗功率(鐵損)降為額定值的0.09-1%，故此分路可以省略，因此短路試驗測得的損失，可視為銅損而已。此時外加電壓V(%)=IPUZ(%)，因IPU=Ifl=1.0PU，所以V(%)=Z(%)，此時的外加電壓，全部為變壓器一、二次合併的阻抗所消耗，所以阻抗百分率，即是電壓降百分率。,感應電動機的容量與電流計算,1.若感應電動機已經製成，應該查閱銘牌上所標示的容量及滿載電流為準。2.在設計階段，感應電動機尚未購置，欲求其容量及滿載電流時，以查閱國家標準的規定值為準。3.在無任何資料可供查閱時，因感應電動機容量大小不一。1HP以上者，其效率約為75-88%，功因約75-87%，欲計算其容量時，S(KVA)=P/pfn=HP0.746/pfn估算電流時Ifl=S/3*V=KVA/3*KV,一般原則：,感應電動機容量與電流的計算,1.S(KVA)=2.估算電流時Ifl=,S3xV,KVA3xkV,Ppf,HP0.746pf,求解單相求解三相,三相電壓及電流絕對值都相等，只是相角相差1200而已，三相的各相阻抗值則完全相等，所以分析三相的特性時，只要得知其中一相的電壓、電流、阻抗等值，另外兩相的相關數值的大