电力系统分析的基本观念培训讲义

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，合格仲裁员，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）電力系統分析基本觀念电力系统分析的基本观念培训讲义第1页簡單電力系統电力系统分析的基本观念培训讲义第2页簡單電力系統等效電路电力系统分析的基本观念培训讲义第3页單相二線系統實際線路电力系统分析的基本观念培训讲义第4页單相二線系統等效線路电力系统分析的基本观念培训讲义第5页單相三線制電路电力系统分析的基本观念培训讲义第6页三相四線制電路电力系统分析的基本观念培训讲义第7页電力系統計算對象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）电力系统分析的基本观念培训讲义第8页變壓器介入？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V.I.Z，轉換至同一電壓等級，才能直接運算，運算結果再轉回原有電壓階層，而求得實際答案。电力系统分析的基本观念培训讲义第9页變壓器一、二次側電壓、

電流及阻抗基本轉換公式1.電壓V1/V2=N1/N22.電流I1/I2=N2/N1由一次側看二次側阻抗3.Z`2=Z2(N1/N2)24.S1=V1I1=V2．(N1/N2)．I2．(N2/N1)=V2I2=S2电力系统分析的基本观念培训讲义第10页標么值標么值定義是實際值與基準值(basevalue)比值。標么值(pu)＝實際值基準值电力系统分析的基本观念培训讲义第11页標么值應用例比如有二不一样階層電動機，比較其啟動特征。一、A電動機啟動V、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=/2300=0.88pu B電動機=420/460=0.91PU2.0.91>0.88，故B電動機啟動特征較佳电力系统分析的基本观念培训讲义第12页標么基準值選定一、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，不论Y或△接，若以其額定為基準值，則自一、二次側所求得標么阻抗均相同。四、電力系統中，是由多組變壓器及各電壓階層電機元件所構成，都以變壓器在該電壓階層額定值為基準值，所得該元件標么阻抗，能够和另一電壓階層電機元件標么阻抗直接運算。电力系统分析的基本观念培训讲义第13页選Sb(KVAb)原則儘量選10乘方，比如100KVA，1000KVA，1000MVA，優點為:計算Zb方便(Zb=V2b/Sb)。從pu值可马上得知W、VA或VAR值(=pu*Sb)以系統上變壓器容量為Sb，比如主變壓器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值可马上得知佔用主變壓器多少容量。电力系统分析的基本观念培训讲义第14页選Vb(KVb)原則以題目要計算主要部份電壓為Vb，比如一個3.3KV/200V系統要做220V方面計算，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。电力系统分析的基本观念培训讲义第15页三相系統基本轉換公式电力系统分析的基本观念培训讲义第16页單相系統基本轉換公式电力系统分析的基本观念培训讲义第17页實務應用公式（一）Ｚb=Vb/Ib=Vb/(Sb/Vb)=V2b/Sb=(KVb)2/MVAb电力系统分析的基本观念培训讲义第18页實務應用公式（二）电力系统分析的基本观念培训讲义第19页實務應用公式（三）电力系统分析的基本观念培训讲义第20页實務應用公式（四）电力系统分析的基本观念培训讲义第21页阻抗及Vb不變，Sb改變時（五）Zpu1Zpu2Sb1Sb2KVAb1KVAb2＝＝电力系统分析的基本观念培训讲义第22页阻抗及Sb不變，Vb改變時（六）Zpu1Zpu2＝----------＝-----------------Z.

Zb1Z.

Zb2Sb.

(Vb1)2Sb.

(Vb2)2ＺＺVb2Vb12=电力系统分析的基本观念培训讲义第23页由pu值換算成Ω值時（七）Z(Ω)=Zpu．Zb(Ω) =Zpu．(Vb)2/SbZpu=Z(Ω)KVAb1000(KVb)2电力系统分析的基本观念培训讲义第24页PU值計算案例一工廠配電系統如圖所表示，主變壓器容量為1000KVA，11.4kv/480v，配電線阻抗為0.0004+j0.00108Ω，電動機額定100HP，460V，X”=25%，系統短路容量為250MVA，試以主變壓器額定值為新基準，求:配電線阻抗在新基準下pu值電動機阻抗在新基準下pu值電源系統阻抗在新基準下pu值250MVASC电力系统分析的基本观念培训讲义第25页PU值計算案例解：新基準值Sb=1000kVA=1MVAVb1=11.4kV，Vb2=480V1.配電線阻抗

Rpu=0.0004*1/(0.48)2=0.00174pu Xpu=0.00108*1/(0.48)2=0.00469pu2.電動機電抗

ZpuN=0.25(0.46/0.48)2(1/0.1)=2.296pu3.電源系統阻抗

Zspu=1/250=0.004pu电力系统分析的基本观念培训讲义第26页隨堂練習（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Ｙ－Ｙ或△－Ｙ，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。电力系统分析的基本观念培训讲义第27页變壓器短路試驗與

阻抗壓降百分率普通配電變壓器在加上3-10%額定電壓時，短路側電流即達到滿載電流，因為激磁並聯分路消耗功率，與電壓平方成百分比，外加電壓為額定電壓3-10%時，激磁分路消耗功率(鐵損)降為額定值0.09-1%，故此分路能够省略，所以短路試驗測得損失，可視為銅損而已。此時外加電壓V(%)=IPU．Z(%)，因IPU=Ifl=1.0PU，所以V(%)=Z(%)，此時外加電壓，全部為變壓器一、二次合併阻抗所消耗，所以阻抗百分率，即是電壓降百分率。电力系统分析的基本观念培训讲义第28页感應電動機容量與電流計算1.若感應電動機已經製成，應該查閱銘牌上所標示容量及滿載電流為準。2.在設計階段，感應電動機还未購置，欲求其容量及滿載電流時，以查閱國家標準規定值為準。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/pf．n=HP．0.746/pf．n估算電流時Ifl=S/√3*V=KVA/√3*KV普通原則：电力系统分析的基本观念培训讲义第29页感應電動機容量與電流計算1.S(KVA)=

=

2.估算電流時

Ifl=

=

S

√3xV

KVA

√3xkV

P

pf．ｎ

HP．0.746

pf．ｎ电力系统分析的基本观念培训讲义第30页求解單相＝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，三相各相阻抗值則完全相等，所以分析三相特征時，只要得知其中一相電壓、電流、阻抗等值，另外兩相相關數值大小