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1、Meiling CHEN 2005,1,Lecture 06,故障電流(Fault current)(1)故障電流來源(2)故障型式(3)故障電流計算,Meiling CHEN 2005,2,故障電流的來源:,由發電機供電之線路，發生短路故障時，因其激磁及速度仍正常，其 感應的電壓就產生短路電流，電流之大小受發電機及線路的阻抗限制。,1.發電機所產生之故障電流,2.同步電動機所產生之故障電流,故障時，因產生異常的故障電流而使系統產生相當大的壓降，此時同步電動機自系統中所接收的電能不足以驅動其負載。同時，同步機之內部感應電壓反使電流流向故障點。,3.感應電動機所產生之故障電流,感應電動機所供給的
2、故障電流，乃因故障發生後之慣性作用使之暫成發電機作用而產生的。,4.電容器所產生之故障電流,在發生事故時，電力電容器會向系統放電，通常為時間極為短暫之高頻電流，故電力電容器在故障電流方面的效應通常不計。,Meiling CHEN 2005,3,發電機,同步電動機,感應電動機,電容器,電力系統,故障點,故障電流的來源:,時間太短忽略不計,Meiling CHEN 2005,4,故障發生時線路之阻抗:,電纜的阻抗(series impedance)變壓器之交聯電抗(leakage reactance)電源短路電抗故障點阻抗電動機的電抗,短路發生後前一週之電抗值,短路發生後約0.5秒之電抗值,穩態短
3、路電流之電抗值,電動機的電抗,Meiling CHEN 2005,5,故障發生型態:,討論議題,Q:哪一類型最嚴重?,Meiling CHEN 2005,6,如圖4-3之直流串聯電路，當開關S關上時，其電流值依,非對稱短路電流:,Meiling CHEN 2005,7,可解得故障電流,下圖之交流電路，相當於配電系統發生短路故障時的情形，當開關S關上時,對稱及非對稱短路電流,直流暫態,交流穩態,Meiling CHEN 2005,8,最大非對稱短路電流之有效值為對稱電流有效值(I)之 倍。圖4-5為典型的短路電流。,圖4-5,約6cycles 消失,Meiling CHEN 2005,9,直流暫
4、態約6週會消失,交流穩態,Meiling CHEN 2005,10,交流穩態,直流暫態約6週會消失,最壞情況是,計算對稱電流部分,非對稱電流部分是情況用K值修正,Meiling CHEN 2005,11,AC,DC,令 AC RMS=I 則 DC RMS=,i(t)最大的有效值為,直流加交流非對稱電流最大值,交流對稱電流最大值,考慮單相情況,Meiling CHEN 2005,12,考慮三相情況,每相之最大非對稱電流並不相同故一般非對稱電流以平均值估計,K 值 亦與短路時間t 及X/R 有關因為,因此:,t 固定時,R/L 即X/R,K(低壓系統)X/R固定,t K,Meiling CHEN
5、2005,13,Meiling CHEN 2005,14,計算線路標么阻抗,決定所需阻抗,計算對稱故障電流,計算非對稱故障電流,啟斷容量:K=1.25(低壓)K=11.4(高壓依啟斷時間)瞬時容量:K=1.6(高壓)K=1.25(低壓瞬時容量=啟斷容量),計算故障電流真實值,故障電流計算步驟,Meiling CHEN 2005,15,How to find K?,啟斷容量(Interruption capacity):,瞬間電流容量(Instantaneous current capacity):,計算瞬間電流容量時，K值之選用原則如下：1.600V以上高壓系統，一般情形，K=1.6 2.50
6、00V以下，600V以上，且無局部自備發電機之系統，K=1.5 3.600V以下之開關設備，其瞬間電流容量，與啟斷容量相同。4.配電系統有較長的電纜時，依實際X/R值，按圖4-6計算0.5週波時 的K值。應配合設備之裝置地點以選用暫態、次暫態電抗及K值,1.600V以上電路，依斷路器之動作時間，按下列標準選定K值,但匯流排之短路容量在5OOMVA以上者，上列K值應加0.1。2.600V以下低壓斷路器，以三相平均值為額定的斷路器，K=1.25。,Meiling CHEN 2005,16,上例之標么阻抗圖:,example,Fault point,Fault point,Meiling CHEN
7、2005,17,交流穩態分析 對稱電流,因為故障點在低壓端(480v)低壓側(X/R6)較小所以電流消失較快K值一般選擇較小值1.25,Meiling CHEN 2005,18,example,Meiling CHEN 2005,19,瞬時容量:故障發生時瞬時最大電流;高壓側故障K選1.6,啟斷容量:故障發生6週後,感應機不再提供電流;同步機改用較大之暫態電抗.k值選1,在F1故障時,Meiling CHEN 2005,20,在F2故障時,啟斷容量:低壓側K值選1.25,Meiling CHEN 2005,21,example,用此例來看計算低壓端短路故障時忽略CT及BUS之阻抗是否恰當,Fa
8、ult point,Meiling CHEN 2005,22,Fault point,考慮CT及BUS阻抗下,Meiling CHEN 2005,23,Fault point,忽略CT及BUS阻抗下,計算低壓端短路故障時不宜忽略CT及BUS之阻抗,Meiling CHEN 2005,24,example,6 lines,一般600v以下之低壓系統X/R6電阻不宜忽略,Meiling CHEN 2005,25,以X/R6近似推導出R=0.25/6=0.0417,F1故障時之故障電流,相較於F2,Meiling CHEN 2005,26,單相短路故障電流計算,不論是接地或短陸均屬非對稱故障，及故障
9、電流會因各相序不同而不相同。為簡化計算起見以各相均相等來考慮。單相系統短路時，則需考慮導線的阻抗以二倍計算。計算短路電流時，電源的阻抗為三相系統時的兩倍，其餘計算方式則相同。,Fault point,Meiling CHEN 2005,27,台電,Meiling CHEN 2005,28,單相3線制,變壓器阻抗 是以220為基準當110v短路時只有一半被短路,因為變壓器構造的關係:,Meiling CHEN 2005,29,example,Meiling CHEN 2005,30,單相50KVA的變壓器，阻抗為(1.2+j3.0)%，二次側為單相三線110/220V，電源側三相短路容量為100MVA，其二次側110V的相線與中性點短路故障，試求非對稱短路電流。,example,查表得k=1.055,
