輸配電學概要 申論題歷屆試題與參考架構
地方特考四等，民國 102～114 年共 13 份試卷、56 題，其中 42 題附參考答題架構。考這一科的類科：電力工程。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
114 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
關於短中程輸電線路電路模型，受電端 220 kV 三相，頻率 60 Hz ，每相電阻是 0.15 Ω/km、每相電感是1.1 mH/km 且每相並聯電容為 0.01 μF/km，請回答下列問題：
（一）請解釋輸電線路集膚效應。（5 分）
（二）繪出短程輸電線之長度為 40 km 之輸電線路的單相電路模型。 （10 分）
（三）繪出中程輸電線之長度為160 km 的輸電線路的單相電路π模型。 （10 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考輸電線路模型的基本功：先說明集膚效應，再依線路長度選用短程（只留串聯阻抗）與中程（加入並聯電容的名目π模型）等效電路，並代入題給參數算出各元件值。
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- 2
有一部 500 MVA 、 23 kV 之同步發電機，已知同步發電機次暫態電抗X d 0.15 p.u.，暫態電抗 X d 0.24 p.u.，同步電抗 X d 1.1 p.u.。發電機以無載且超出 5%額定電壓運轉，若發生三相短路故障於負載側，請問：
（一）此同步發電機的電流基準值 Ibase 為何？（5 分）
（二）同步電抗的阻抗為多少歐姆？（10 分）
（三）實際之次暫態故障電流多少安培？（10 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考標么值基準換算與同步發電機三相短路的次暫態電流。關鍵是分清 X''d（次暫態）、X'd（暫態）、Xd（同步）三種電抗各用在哪個時段，並把無載端電壓 1.05 p.u. 當成故障前內電勢。
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- 3
兩匯流排中間線路連接，匯流排 1 的電壓 V1 11.4 30 kVrms ，匯流排2 的電壓 V2 11.40 kVrms ，線路電阻不計且電抗 jX j10 。請問：
（一）由匯流排 1 流向匯流排 2 的電流 I 之大小及相角為何？（5 分）
（二）匯流排 1 供給的實功率？（10 分）
（三）匯流排 2 供給的虛功率？（10 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考兩匯流排間無損線路的電流與功率潮流：V1＝11.4∠30° kV、V2＝11.4∠0° kV、X＝10 Ω。核心公式是 I＝(V1－V2)／jX 與 P＝V1V2 sinδ／X，並要能判斷虛功率由哪端供給。
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- 4
關於輸配電系統之保護，請回答以下問題：
（一）電暈如何形成及現象？（5 分）
（二）保護系統有三個次系統，除了轉換器外還有那兩個次系統？（10 分）
（三）保護系統的轉換器一般為那兩種？其作用為何？（10 分）
（25 分）
113 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
某單相 60 Hz 之二線式架空線路，其實心圓柱型銅導體直徑為 1.5 cm，導體水平排列，間距為 0.5 m。試計算下列各值，單位以 mH/km 表示。
（一）每一導體內部因磁通鏈所產生的電感。（10 分）
（二）每一導體因內部及外部磁通鏈所產生的電感。（10 分）
（三）線路的總電感。（5 分）
（25 分）
- 2
下圖所示為一簡單的三匯流排電力系統單線圖，各發電機以一暫態電抗後接一電動勢表示。全部阻抗均以共同 MVA 為基準的標么值表示，所有電阻及並聯電容抗均忽略。發電機均在無負載下運轉在其額定電壓，且電動勢同相位。若有一個三相短路故障經由 Z f j 0.19 pu 的故障阻抗發生在匯流排 3。
（一）利用戴維寧定理求故障點的阻抗，以 pu 值表示。（15 分）
（二）計算故障電流，以 pu 值表示。（10 分）j0.05 j0.05 j0.75 j0.75 j0.075 1 2 j0.30 j0.30 j0.45 j0.45
（25 分）
參考架構・破題
本題以戴維寧定理求三匯流排系統在匯流排 3 經故障阻抗 Zf＝j0.19 的三相短路。依原卷圖：G1 暫態電抗 j0.05 接匯流排 1、G2 j0.075 接匯流排 2，線路 1-2 為 j0.75、1-3 為 j0.30、2-3 為 j0.45。關鍵是三角形與 Y 形轉換。
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- 3
兩交流電機被一阻抗為(0.7+j2.4) 的線路連接在一起，如下圖所示。V1 50016.26 V 及 V2 5850 V 。試計算下列各值：
（一）各電機的複數功率，並決定他們的實功率及虛功率是吸收或是供給。（15 分）
（二）線路上的實功率及虛功率損失。（10 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考兩電源經有損線路相連時的複數功率與損失。依原卷：V1＝500∠16.26° V、V2＝585∠0° V、線路 Z＝0.7＋j2.4 Ω。重點在電流方向設定、S＝VI* 的正負號判讀，以及功率平衡驗算。
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- 4
關於輸配電系統的中性點接地，請說明下列問題：
（一）中性點接地的方法有那幾種？（12 分）
（二）中性點接地的主要目的為何？（13 分）
（25 分）
112 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
已知一條工作頻率在 60 Hz 之三相高壓輸電電纜由導電率 61%之硬抽鋁線（hard-drawn aluminum wire）共 12 股所組成，每股鋁線的直徑為 4 mm，在溫度 20℃時之電阻係數（resistivity）為 2.83 10-8 -m。假設該電纜在 60 Hz 時之集膚效應修正因數（skin-effect correction factor）為 1.05，電纜電阻值 R()與溫度 t(℃)的關係為線性：R2 T t2 R1 T t1式中 T 228℃適用於導電率 61%之硬抽鋁線。試求該電纜在 70℃時之每公里交流電阻值（AC resistance）。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考導線電阻計算三步驟：由電阻係數與截面積求 20℃ 直流電阻，再以溫度線性關係換算到 70℃，最後乘集膚效應修正因數得交流電阻。重點是截面積要用 12 股總和、單位換算要正確。
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- 2
已知一部大型三相同步發電機（Y 連接繞組之中性點直接接地）經由一具三相 Y-電力變壓器供電給一部三相感應馬達（Y 連接繞組之中性點直接接地） ，發電機、馬達分別連接在該電力變壓器之 Y、側，電力變壓器 Y 側之中性點直接接地，一個故障發生在變壓器與馬達之間。假設發電機與馬達之電氣參數均為 X d” X 1 X 2 ，由馬達流向故障點之次暫態電流（subtransient current）對稱分量（symmetrical components）分別為： I a(1) 0.8 j 2.6 p.u. 、 I a(2) j 2.0 p.u. 、 I a(0) j3.0 p.u. ，由變壓器流 向 故 障 點 之 次 暫 態 電 流 對 稱 分 量 分 別 為 ： I a(1) 0.8 j 0.4 p.u. 、I a(2) j1.0 p.u. 、 I a(0) 0 p.u. 。試求故障的種類與次暫態故障電流值（p.u.）。 （25 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題給定馬達側與變壓器側流向故障點的次暫態對稱分量電流，要先合成總序電流，從三序電流的關係判斷故障種類，再求故障電流。部分正負號在轉檔時遺失，依典型題（含故障前負載電流）推斷：馬達側 Ia(1)＝－0.8－j2.6、變壓器側 Ia(1)＝0.8－j0.4，其餘為 Ia(2)＝－j2.0／－j1.0、Ia(0)＝－j3.0／0。
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- 3
如下圖所示之單相三線系統（single-phase three-wire system）經由三條相同的配電線路供電給兩個單相負載。已知該電路的參數為：電源相量電壓VAN VBN 1100 V ，配電線路等效電阻 Rline _ Aa Rline _ Nn Rline _ Bb 1 ，單相負載阻抗 Zan 24 j 2 、 Zbn 15 j 4 ，其中1100 V 為均方根值（root-mean-square value）。試求該系統各條配電線路的相量電流（ I Aa、I Nn 、 I Bb ）與相量電壓降（ VAa 、 VNn 、 VBb ）。（25 分）Rline_Aa A a VAN Zan Rline_Nn N n VBN Zbn Rline_Bb B b
（25 分）
參考架構・破題
本題考單相三線式配電的網目分析：VAN＝VBN＝110∠0° V，三條線路電阻各 1 Ω，Zan＝24－j2 Ω、Zbn＝15＋j4 Ω。兩負載不平衡，中性線會有電流，需用網目電流或節點電壓法求解。
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- 4
在一個電力系統中，受保護的電力設備之高電壓、大電流可以分別利用比壓器（potential transformer, PT）、比流器（current transformer, CT）將其轉換為保護電驛（protective relays）所需的低準位訊號。試說明一個比壓器二次側的標準電壓為多少？一個比流器二次側的標準電流為多少？並解釋降低這些電力設備的高電壓、大電流為低準位訊號的基本理由為何？（25 分）
（25 分）
111 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
臺灣夏季多雷雨，為了防止電力系統的輸電線路與變電設備遭受雷害，需裝設避雷系統來保護設備與建築物安全，請回答與說明下列的問題：
（一）避雷針（lightning rod）及避雷器（lightning arrester）保護的對象及安裝的位置。 （10 分）
（二）構成避雷系統的三大主要電氣零組件為何（缺一不可）？請繪出這三大零組件安裝的實際位置圖。（15 分）
（25 分）
- 2
有一 220 kV、60 Hz 的電力系統，系統中某條 150 公里長的無損耗輸電線路（忽略所有串聯與並聯電阻），經計算得出每相每公里串聯電感為0.622 mH/km，並聯電容為 0.01175 μF/km；請求出：
（一）每公里的串聯阻抗及並聯導納。（5 分）
（二）針對本條輸電線路，分別繪出⑴短程、⑵中程、⑶長程輸電線路模型，並在輸電線路模型中，標示出串聯阻抗及並聯導納的計算公式。 （20 分）
（25 分）
- 3
有一用電戶，經三相三線 22.8 kV、60 Hz 配電線路供電，線路阻抗為0.03+j0.15 Ω，以電力公司的供電電源端輸出電壓為基準，測得電源端送出的電流為250∠+30° A；請求出：
（一）負載受電端的負載電壓及負載消耗的三相電功率。 （10 分）
（二）負載端的電壓調整率。（5 分）
（三）本用戶和一般工廠的電壓調整率及負載端電壓的大小，有何不同特徵？請劃出相量圖說明原因。（10 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題是配電線路的電壓與功率計算：以電源端電壓為相角基準，用電源端電流扣掉線路壓降求受電端電壓，再算功率與電壓調整率，最後說明超前電流與一般工廠落後電流的差異。
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- 4
配電線路中常因為用電戶增加，導致線路壓降嚴重，使得用戶端的電表端責任分界點的供電電壓 VS 低於用電設備的額定電壓 VR，對於用電設備的運轉造成不正常的影響，請回答下列的問題：
（一）電壓異常對於下表中用電設備的影響（增加或減少）。 （10 分）VS >（110%）VR VS <（90%）VR感應電動機滿載轉矩感應電動機滿載電流電熱設備的發熱量電熱設備的壽命
（二）如果要將負載端的電壓提升至正常的電壓範圍，則可採行那些策略？試舉出 3 種方法，並說明其可以改善線路電壓降的理由。（15 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題屬觀念題：先依原卷表格判斷過電壓（VS＞110% VR）與欠電壓（VS＜90% VR）對感應電動機與電熱設備的影響，再提出三種改善線路壓降的方法，並用壓降公式 ΔV≒I(R cosθ＋X sinθ) 說明原因。
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110 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
一單相交流電壓源 v(t)=√2×110 cos(120πt) 伏特，初始角度為零，輸出電流 i(t)=√2Irms cos(120πt+β) 安培，輸出瞬時功率（instantaneous power）p(t)= 3 ×110×[1+cos(240πt) ]+110×sin(240πt)瓦，求其平均功率（實功率）（real power），虛功率（reactive power），輸出電流的 ？（15 分）
（15 分）
- 2
請說明為何當系統重載時，會造成負載端電壓下降的現象。（10 分）
（10 分）
- 3
400 km、500 kV、60 Hz 未經補償之三相線路，已知其正相序串聯阻抗為 z = j0.3 /km，正相序並聯導納 y = j3×10-6 S/km，計算此線路的 ABCD參數及等效型電路。 （20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考長程輸電線（400 km 屬長線路）的分佈參數模型：由 z、y 求特性阻抗 Zc 與傳播常數 γ，代入雙曲函數得 ABCD 參數，再換算等效 π 型電路。線路未補償且無電阻，γ 為純虛數，雙曲函數可化為三角函數。
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- 4
圖一所示電力系統的電抗資料，係以共通基準值的標么值表示，如下表：項目 X1 X2 X0 G1 0.1 0.1 0.05 G2 0.2 0.2 0.05 T1 0.3 0.3 0.3 T2 0.3 0.3 0.3 圖一線路1-2 0.3 0.3 0.5試針對發生在匯流排 1 的故障求其戴維寧相序阻抗並計算直接三相故障發生在匯流排 1 的故障電流，以及直接雙線對地故障發生在母線 1 的故障電流，以標么值表示。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題依原卷圖一：G1－匯流排 3－T1－匯流排 1－線路－匯流排 2－T2－匯流排 4－G2。T1 在匯流排 3 側為 Δ、匯流排 1 側為 Y 直接接地；T2 在匯流排 2 側為 Y 接地、匯流排 4 側為 Δ；兩發電機中性點接地。要建立三序網路求匯流排 1 戴維寧序阻抗，再算三相故障與雙線接地故障電流。
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- 5
紡織廠自備變壓器，由 69 kV 受電，主變壓器 7500 kVA，阻抗 7%，負載約 6000 kVA，包含低壓電動機 4500 kVA，功因 0.8，電燈 1500 kVA，功因 0.85，變壓器有 500 kVA，20 具，阻抗 5%，每具變壓器平均負載約 300 kVA，計算主變壓器消耗之無效功率、以及 20 具變壓器消耗之無效功率，若改善功因至 0.95，需安裝多少 kvar 電容器。（20 分）
（20 分）
- 6
有一 100 kVA，2400/240 V 的變壓器採差動保護電驛（示意圖如圖二） ，試決定一次側、二次側適當比流器 CT 電流比，若電驛至多允許20% I1 的誤差，求差動電驛之 K 值。（差動保護電驛跳脫臨界條件：I1 +I2 |I1 -I2 |=K ）（15 分）Iin Iout I1 I2 I1 I2 Iop圖二 差動保護電驛示意圖
（15 分）
參考架構・破題
本題考變壓器差動保護：選擇一次、二次側比流器使正常運轉時兩 CT 二次電流相等，再依原卷給的跳脫臨界條件 |I1－I2|＝K|(I1＋I2)／2| 求比率差動電驛的 K 值。
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109 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
一條長120公里，線電壓161 kV，頻率60 Hz 之中程三相輸電線路，其串聯阻抗與並聯導納各為0.08+j0.48 Ω/km 與 j3×10-6 S/km。滿載時負載端消耗功率為200 MW，功因0.9超前，線電壓155 kV，請使用標稱 π 型電路（nominal π circuit），試求：
（一）A、B、C、D 參數。（20分）
（二）送電端線電壓 VS 之大小。（5分）
（25 分）
- 2
一鋼鐵工廠有一50 MVA、13.8 kV、60 Hz 三相同步發電機， X d 0.15 標么，經由一50 MVA、13.8/6.9 kV，漏磁電抗為0.1標么之變壓器，連接至4台額定與型號相同的電動機，每一電動機之次暫態電抗 X d 0.2 標么，其額定值為5 MVA 與6.9 kV，如下圖所示。假設於 P 點發生三相短路故障，且故障時的線電壓為6.9 kV，共同伏安基準值為50 MVA，試求：
（一）次暫態故障電流。 （15分）
（二）流經斷路器 A 的次暫態故障電流。 （10分）電動機同步發電機變壓器A P
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 3
一電動機負載由單相兩線交流線路供電，負載端量測到的電壓為210 V，有效功率為5,000 W，功率因數為0.8滯後，線路阻抗R+jX=0.4+j0.6 Ω，試求：
（一）送電端電壓。（10分）
（二）配電效率。（15分）
（25 分）
- 4
一345 kV、長度300公里之輸電線路，其參數大小與相角如下：A= 0.93標么，θA=0.2°，B=Z’=97 W，θZ=87°，假設送電端的電壓固定為1.0標么，且受電端的電壓約為 VR=0.95標么，且跨於線路兩端之電壓相量最大角度差 δ=30°，試求：
（一）輸電線路之實際負載能力為多少 MW？（20分）
（二）此時在0.98功因超前情形下，滿載電流為多少 A？（5分）
（25 分）
108 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
圖一所示為某三相平衡負載，每相的阻抗為 Zψ= 12+j9 Ω，由三相三線式220 V 配電線路供電，假設以 Vab = 220∠0° V 做參考，並使用 2 個交流瓦特表測量負載用電，請：
（一）繪出兩個瓦特表的電壓及電流的相量圖。 （5 分）
（二）線電流 IaA、IbB、IcC。（10 分）
（三）瓦特表 W1、W2 分別量測到的電功率讀值。 （5 分）
（四）三相負載所消耗的總功率及功率因數。（5 分）I bB圖一
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 2
某工業用戶的廠內主要用電設備可簡化為圖二所示的三相交流配電線路示意圖，假設在 12 kV 的匯流排上發生三相直接短路事故，試求（不限各種分析計算方法）：
（一）三相短路故障的總電流。 （15 分）
（二）正常運轉條件下，三相等效電動機 10 MVA 的穩態負載電流。（5 分）
（三）等效電動機 10 MVA 迴路的保護設備（斷路器）應選擇多大的瞬間啟斷容量？（5 分）2000 MVA 69 kV X=3.967 ohms 15 MVA 69/ 12 kV X=0.075 p.u. 12 kV F 10 MVA Xdˮ=0.2 p.u.圖二
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 3
圖三所示為配電系統中典型的 RL 電感性負載示意圖，通常設計施工常會在 RL 負載端並聯電容器組來改善功率因數，有關電容器組的工程實務問題，請回答下列問題：
（一）規劃用來改善功率因數的並聯電容器組，可否改為串接在負載與電源間，形成 RL（負載設備）C（電容器組）串聯型態？為什麼？（10 分）
（二）如果選擇加裝的電容器組容量太大，造成改善後的系統功率因數由落後變成為超前，負載端電壓會有什麼情況發生？請由電機工程理論繪製相量圖說明。（10 分）
（三）高壓電容器組由開關切離配電系統後，需等待一段時間後才可以進行人工維護作業，為什麼？（5 分）圖三
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 4
（一）請簡要比較說明負載啟斷開關（load break switch, LBS）與隔離開關（或稱分段開關，disconnecting switch, SW）的構造差異與使用上的限制。（10 分）
（二）發電機的電壓調整率的定義，及電壓調整率大小與發電機特性間的關係。（10 分）
（三）優良的讀書閱讀及寫字的基本要求照度是 500 Lux，照度的定義及計算公式是什麼？（5 分）
（25 分）
107 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
一條裸鋼心鋁絞線，由 61 股鋁線所組成，其總截面積為 1.113×106 圓密爾（cmil） ，在 50℃、60 Hz 條件下之交流電阻為每英哩 0.0956 Ω。已知該鋁絞線因盤旋而增加 2%之直流電阻，鋁的電阻係數在 20℃為每英呎17.0 Ω⋅cmil，1 英哩 = 5280 英呎。假設該絞線之直流電阻與溫度成正比，可採用公式：R2/R1 = (T + T2)/(T + T1)，其中 R1、R2(Ω)分別為該絞線在溫度 T1、T2(℃)時之直流電阻值，T = 228℃。試求在溫度為 50℃之條件下：
（一）該絞線每 1000 英呎之直流電阻值。 （20 分）
（二）該絞線每英哩交流電阻對直流電阻的比值。（5 分）
（25 分）
- 2
如下圖所示之三相Δ連接負載，已知該負載之各相阻抗為 ZAB = ZBC = ZCA = 9 + j21 Ω，負載各相阻抗間之互感抗為 Xm12 = Xm23 = Xm31 = j6 Ω。試繪出該三相Δ連接負載之零序電路、正序電路、負序電路，並分別在這些電路上註明其相序電壓、相序電流與相序阻抗值。（25 分）A – + IAB ZCA VAB ZAB Xm31 – B Xm12 VCA + IBC Xm23 VBC ZBC – ICA + C
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 3
如下圖所示之單相三線配電系統，兩個單相電壓源 VAN、VNB 經由三條 1 Ω之配電線路供電給兩個單相負載 Zan、Zbn。已知圖中 VAN = VNB = 240∠0° V，Zan = 24 − j2 Ω，Zbn = 15 + j4 Ω。試求：
（一）線路電流相量 IAa、IBb、INn。（10 分）
（二）兩個單相負載個別吸收的實功及虛功，以及兩個單相負載吸收之實功、虛功總和。（5 分）
（三）三條配電線路之個別功率損失與配電線路之功率損失總和。 （5 分）
（四）兩個單相電壓源個別輸出的實功及虛功，以及兩個單相電壓源輸出之實功、虛功總和。（5 分）IAa A a 1Ω + VAN Zan Van INn – N n – 1Ω VNB Zbn Vbn IBb b + B 1Ω
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 4
試說明電力系統發生異常過電壓（abnormal overvoltage）之主要原因。（25 分）
（25 分）
106 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
電力系統中有各種發電方式及發電設備，包括火力、核能、水力、抽蓄水力、太陽光電發電及風力發電等，請比較說明：
（一）何謂穩定的能源？請就技術及運轉方式說明。 （10 分）
（二）上述各種發電方式，何者屬於不穩定的能源？為什麼？（5 分）
（三）臺灣要發展綠能發電，2025 年要達到發電總容量的 20%，如果夏季突然遭烏雲遮日，會發生什麼影響？（5 分）
（20 分）
- 2
圖 1 所示為交流 2 相電源供電給兩個單相負載，圖中 ZL1 = 6+j8 Ω, ZL2 = 8+j6 Ω, Vp = 220 V，請計算：
（一）各條導線上的電流 IaA, IbB, InN。（10 分）
（二）將 Vnb 改為 Vp ∠0° ，形成交流單相三線式配電系統，重算三條導線電流。 （10 分）
（三）可否將原為交流單相三線式配電系統直接改接為交流 2 相供電？為什麼？（10 分）a A Vp 0° ZL1 n N Vp -90° ZL2 b B圖 1. 2 相交流電路示意圖
（30 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 3
有一工廠用電總負載 1250 kW、功率因數 0.75 落後，長期遭電力公司加收功因調整費及能源主管單位關切；又要擴充生產設備加裝等效電動機容量 300 馬力、功率因數 0.85 落後的新負載，請計算及分析：
（一）擴增設備後的全場總負載與功率因數。 （10 分）
（二）如果要加裝電容器組將整廠功率因數提升到 0.95 落後，則最少應加裝多少容量？（5 分）
（三）為了自動調整功率因數，常加裝自動功因調整控制器（automatic power factor regulator, APFR），試述其原理。（5 分）全一張（背面）等 別：四等考試
（20 分）
- 4
由一 60 Hz 的三相架空輸電線供電給三相平衡電力負載，其單相等效電路如圖 2 所示，負載端滿載運轉時等效單相負載為 33 kV, 10 MVA，功率因數 0.8 落後，試求：
（一）等效雙埠四端點傳輸參數 A, B, C, D。（15 分）VS = AVR + BI R I S = CVR + DI R
（二）送電端的電壓、電流、功率因數及三相總功率。（15 分）IS j0.3 Ω j0.6 Ω j0.2 Ω IR + + VS -j0.06S -j0.06S VR - -圖 2. 架空輸電線供電給三相平衡電力負載的單相等效電路
（30 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
105 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
一 320 公 里 、 345 kV 、 60 Hz 三 相 未 經 補 償 輸 電 線 路 ， 有 一 正 相 序 串 聯 電 抗x = 0.35 Ω / km ，與正相序並聯導納 y = j 4 × 10 − 6 s/km ，假設此為無損耗線路，試求：
（一）A、B、C、D 參數。 （15 分）
（二）突波阻抗負載 SIL（單位為 MW）。（5 分）
（三）假設額定電壓加於送電端且受電端為開路，試求受電端電壓 VR（單位為 kV） 。（5 分）
（25 分）
參考架構・破題
長距離無損耗線路應以分布參數（雙曲函數）求 ABCD，A、D 為實數、B、C 為純虛數；再由特性阻抗求突波阻抗負載，最後以 VS/A 說明空載時之費蘭第效應。
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- 2
一三相 Y 接電阻性負載每相負載值為1∠0° pu ，其由一 Y-△變壓器之低壓 Y 側供電，負載中性點並未連接至系統的中性點。假設正序與負序的負載電流各為I a1 = 1∠30° pu 與 I a 2 = 0.3∠250° pu ，且其變壓器低壓 Y 側的正序與負序相電壓為Va1 = 1∠30° pu 與Va 2 = 0.3∠250° pu ，假設考慮相移，試求：
（一）變壓器高壓△側的線電壓 VAB、VBC 與 VCA（單位為 pu）。（15 分）
（二）變壓器高壓△側的線電流 IA、IB 與 IC（單位為 pu）。 （10 分）
（25 分）
- 3
一熱處理工廠配電系統如下圖所示，一次側短路容量為 100 MVA，主變壓器規格300 kVA、380 V/220 V、 X T 1 = 5%，照明變壓器 20 kVA、 X T 2 = 3%、220 V/110-190 V，供應照明迴路用電，而分路 1、2、3 分別為 50 HP 揚水幫浦，20 HP 鼓風機與 80 HP壓延機之馬達負載，其次暫態電抗皆為 X d "= 20% ，假設 1 HP 等於 1 kVA。假設系統容量基值 kVAb 為 300 kVA，照明變壓器一次側電壓基值為 kVb = 220 V ，當於 F 點發生三相短路故障時，試求：
（一）標么阻抗圖。（15 分）
（二）對稱故障電流（單位為 kA）。 （10 分）M 揚水幫浦系統短路容量 主變壓器M 鼓風機100 MVA M 壓延機照明變壓器F
（25 分）
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- 4
試比較直接接地系統與非接地系統的優缺點。（25 分）
（25 分）
104 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試說明下列二種電驛，應用於輸電線路保護之工作原理。（每小題 10 分，共 20 分）
（一）過電流電驛。
（二）測距電驛。
（20 分）
- 2
假設一變壓器阻抗值為 0.03+j0.07 p.u.，連接至一負載，其功率因數為 0.8 落後。試求得電壓調整率。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考變壓器電壓調整率的標么計算。題目沒有給負載大小，一般解讀為額定（滿載，I=1.0 p.u.）、二次側額定電壓 1.0 p.u.，作答時要先寫出這兩個假設，再用相量法或近似公式求出一次側等效電壓。
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- 3
某三相配電變壓器額定容量為 1 MVA，變壓匝數比為 11.4 kV/230 V，阻抗為(1+j4)%。實際負載為 400 kVA，功率因數為 0.85 落後。計算下列數值：
（一）負載消耗之無效功率。（5 分）
（二）變壓器於低壓側之阻抗與電流實際值。 （8 分）
（三）電壓降百分比。（7 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考配電變壓器的標么值與實際值互換：先由負載求無效功率，再以低壓側基準阻抗把百分比阻抗換成歐姆值，最後用近似公式求電壓降百分比。三小題都要寫清楚基準值的選取。
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- 4
已知一單相 60 Hz 之架空電線，假設線路之電阻與線間之電導略而不計，電感值為（每小題 4 分，共 20 分）0.002 mH/m，電容值為 15 nF/m。試求出下列數值：
（一）特性阻抗。
（二）傳播常數。
（三）衰減常數。
（四）位移常數。
（五）波長。
（20 分）
參考架構・破題
本題考無損失傳輸線的分佈參數計算。電阻與電導忽略即 R=G=0，傳播常數只剩虛部，衰減常數為零。關鍵在於先把單位換成 SI 制（H/m、F/m），再逐一代公式。
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- 5
下圖所示為某工廠之電力系統單線圖。該工廠由 11.4 kV 之三相交流電受電，電源側短路容量為 100 MVA，主變壓器為 750 kVA，11.4 kV/480 V，電抗值為 10%。假設負載為一 750 kVA 之等效交流電動機，電抗值為 20%。假設於匯流排 F 處發生對稱型短路故障，計算由電動機流入故障點 F 處之短路電流。（20 分）電網 電動機某工廠之電力系統單線圖
（20 分）
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103 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試分別敘述輸電與配電的功能及其主要設備。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
電力系統由發電、輸電、配電、用戶四段組成。輸電負責大容量、長距離把電能從電廠送到負載中心，配電負責把電能分送到各用戶。作答以「功能＋電壓等級＋主要設備」對照方式呈現，最後用表格比較最清楚。
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- 2
依輸電線路長短以及電容在線路上的效應，試說明輸電線路三種電路表示法。（15 分）
（15 分）
- 3
試說明並比較： 斷路器、隔離開關； 標稱電壓、供電電壓、用電電壓。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題分兩組比較：一組是開關設備（斷路器與隔離開關）的功能差異與操作順序；另一組是電壓名詞（標稱、供電、用電電壓）的定義與量測位置。以定義、功能、使用時機逐項對照作答。
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- 4
設某變電所的年負載紀錄如下表，其中每月負載為固定的平均值（MW），試計算年平均負載以及年負載因數。（15 分）時段 負載 時段 負載 時段 負載 時段 負載一月 8 四月 2 七月 16 十月 4二月 6 五月 6 八月 14 十一月 6三月 4 六月 12 九月 10 十二月 8
（15 分）
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- 5
如下圖所示為發電機與電抗之系統架構，其中各設備的百分比電抗值係以其額定值為基準值。設匯流排電壓為 11 kV 且三相短路故障發生在 F 處，試計算故障電流與短路容量。（25 分）10 MVA 20 MVA 20 MVA 10 % 15 % 15 % G1 G2 G3 X1 X2 F 10 MVA 8 MVA 5% 4%
（25 分）
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102 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
長程輸電線路的等效 π 型電路（Equivalent π circuit）如下圖所示，其與中程輸電線路的標稱 π 型電路（Nominal π circuit）相似，且有 Z'= Z × F1，Y'/2 = (Y/2) × F2 的關係，F1 與 F2 稱為修正因數，試推求：（一）F1（10 分）；以及（二）F2（10 分）。雙曲線函數 tanh(γl/2) = (cosh(γl)-1) / sinh(γl)。IS Z' IR + + VS Y' Y' VR 2 2 - -
（20 分）
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- 2
火力電廠有一部 600 MVA，13.8 kV 之同步發電機，其正序、負序與零序電抗值分別為 X1 = X2 = 0.15 標么、X0 = 0.03 標么，其與 600 MVA，13.8 kV Δ/345kV Y 接變壓器連接，變壓器之漏電抗為 0.2 標么，變壓器及發電機之中性線均採直接接地。發電機於額定電壓下無載運轉，而變壓器之高壓側與電力系統分離，假設變壓器之高壓側發生 b、c 相之線間短路故障，假設故障前 VF = 1.0∠0° 標么，系統基準值Sbase = 600 MVA。試求故障時之：
（一）等效序網路圖。（10 分）
（二）零序 I0、正序 I1 與負序 I2 電流，以 kA 表示。（10 分）
（三）線電流 Ia、Ib 及 Ic，以 kA 表示。（10 分）
（30 分）
參考架構・破題
本題考對稱成分法的線間短路（L-L）故障。線間故障不接地，零序網路不參與，正序與負序網路在故障點並聯（串接後相連）。發電機無載、高壓側開路，序阻抗只需把發電機與變壓器串聯。
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- 3
一新設鋼捲廠生產線需要 6 台 1000 HP，功因 0.86 落後的同步電動機群，2 台 600 HP，功因 0.9 落後的感應電動機群與 1 台 200 kW 功因為 1.0 的電熱器，假設同步電動機群，感應電動機群與電熱器的需量因數各為 0.6、0.8 與 0.9，試求：
（一）新設的電力變壓器容量至少需多少 kVA？（10 分）
（二）在不考慮需量因數下，此鋼捲廠的功率因數？（5 分）
（三）欲改善其功率因數至 0.99 落後時，需增加的電容器容量 kVAR？（10 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考負載統計與功因改善。先把各負載的馬力換成 kW、依功因求 kVAR，再用需量因數求最大需量決定變壓器容量；功因改善則以 Qc=P(tanθ1-tanθ2) 計算。題目未給效率，應註明假設效率 100%、1 HP=0.746 kW。
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- 4
（一）試列舉工業配電系統中 4 種中性點接地之方法，並簡要說明其特性。（15 分）
（二）就 600V 以下之低壓系統，當系統上有： Y 接法之發電機時；及 Y 接法變壓器供電時的情況，請分別選用適當的接地方法，並說明選用的理由。（10 分）
（25 分）
其他等別的「輸配電學概要」
- 輸配電學概要（普通考試）（62 題）
題目來源：考選部考畢試題查詢平臺（政府資訊公開資料）；參考架構為本站自撰，僅供準備方向參考，非官方標準答案。最後更新：。