臺灣博碩士論文加值系統

由於電氣設施朝自動化及精緻化發展，使用的弱電系統愈來愈多，例如電腦、監控、通信、儀測等系統，這些系統構成的組件有甚多低電壓、低功率的積體晶片，晶片內的電路很精細、線間的絕緣耐壓很低、信號的感受性（Susceptibility）又非常靈敏幾乎只有幾個mV，在雷擊的威脅下，常發生誤動作，嚴重者更導致設備燒損。而一般低壓系統設備在雷擊後之受損原因，除了一般認為的由電源線（火線）傳入設備外，尚有不少案例其設備是在停電狀態（即電源開關打開）下發生的，這些設備之受損部位元件都與地線及外殼有關。其破壞的模式大致是由地線引入瞬間的高壓擊穿元件的絕緣，隨後突波電流再將元件燒毀。
台北捷運公司的木柵機廠自民國84年至88年之間發生多次雷擊事故，造成電氣及號誌設備損壞。為此，台北捷運公司組成「雷擊防護小組」，在每次雷擊事故之後，進行改善。
由於屬於逐次改善方式，前後多次的改善內容相當繁複，且各次雷擊損壞元件的位置與特性亦不相同。因此本論文對於歷次雷擊事故的雷電流行經路徑及後續改善措施加以整理，並分析其中脈絡。最後以電磁暫態程式進行模擬分析，並根據模擬結果評估設備在雷擊時是否安全。
木柵機廠的雷擊事故，除造成財產的鉅額損失外，並造成營運品質的降低。產業界有類似雷害困擾者不在少數，木柵機廠的避雷改善經驗，可提供業界作為參考。
此外，本論文也蒐集整理雷擊突波的相關著作，有系統地探討雷突波特性、避雷措施，以及各電力系統元件在雷擊突波時的暫態行為，據之分析在雷突波之下的接地網電位變動特性。
以下為各章重點:
第二章 說明雷突波之成因及種類，以雙曲線函數表示雷擊引起的輸電線突波特性，並討論雷突波的傳播方式及其對電氣設備的影響。
第三章 就避雷針系統、接地系統、人員安全及設備線路等方面分別闡述可採用的避雷措施及應注意事項，並說明避雷器的種類及選用原則。
第四章 對於木柵機廠的歷次雷害事故所影響的相關設備，依部門別有系統地加以整理，並探討木柵機廠的接地網環境。
第五章 參考歷年台北捷運木柵機廠雷擊事故改善會議的資料，實地瞭解相關設備及改善措施。輔以實體照片，詳細說明歷次雷害事故的雷突波路徑、受損情形及後續的改善措施。
第六章 說明電力系統元件在雷擊時的暫態特性，相關的EMTP輸入格式。以EMTP模擬台北捷運木柵機廠高桅燈附近的接地網，模擬接地網改善工程前後，遭雷擊時接地網電位的變動情形，據以評估設備是否安全。
第七章 說明本論文進行中關於取材、遭遇之困難及其侷限之處，並就全文提出總結、個人的感想及未來研究方向。

Mu-zha depot of Taipei Rapid Transit System（TRTS）has been suffered from the lightning outages during a long period from 1995 through 1999. For analyzing the protection scheme after each outage, the TRTS has organized a research team for this purpose.
For each lightning outage, the equipments damaged by lightning strikes are not the same, in view of their usage and location within the depot. Design for the engineering work for improvement of lightning protection carried out, after each outage, are thus on a case-by-case basis, which complicates the contents of these engineering works. This thesis intends to compile up these experiences including how the lightning surge travels and what contents are of these engineering works. After the compilation Electro-Magnetic Transient Program（EMTP）has been applied to simulate and analyze the lightning outages.On basis of the simulation results, the safety of depot equipments under the lightning strike has been evaluated.
The lightning outages of Mu-zha depot haved caused huge amount of assets loss and decreased quality of business operation. As a lot of industies have the same suffering from lightning , the experience of Mu-zha depot is thus a valuable reference to these industries.
Further, in the thesis, technical references on lightning surge have been collected, and compiled. The compilation and analysis include the property and the countermeasure for the lightning surge as well as the transient behavior of power system components under the lightning strike. Based on them, the variation of ground potential rise under each lightning strike at Mu-zha depot has been investigated.

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誌謝
目錄
圖目錄
表目錄
軌道專有名詞索引
第一章 緒論
1.1 研究動機及目的
1.2 國內外研究概況
1.3 研究內容及成果
1.4 各章重點
第二章 雷突波之成因及其影響
2.1 前言
2.2 雷突波之成因
2.3 雷電的性質
2.4 雷突波的耦合方式
2.4.1電流耦合
2.4.2 感應耦合
2.5 雷突波對電氣設備之影響
2.5.1 干擾效應
2.5.2 破壞效應
第三章 低壓設備的雷擊防護
3.1 前言
3.2 避雷針設備
3.3 接地網
3.3.1 鋪設實心導體板
3.3.2 密網格措施
3.3.3增設同電位的均壓導體
3.3.4利用地下水降低接地電阻
3.4 共同接地匯流排
3.5 雷突波之隔離
3.5.1直接接地措施
3.5.2絕緣變壓器
3.5.3中和變壓器
3.5.4導體屏蔽及絞線
3.6 過電壓防護元件與保安器
3.6.1 過電壓防護元件
3.6.2 保安器
3.7 設備絕緣
第四章 木柵機廠雷害事故相關設備簡介
4.1 前言
4.2 供電設備（380V以上）
4.3 水電設備（380V以下）
4.3.1海龍消防系統
4.3.2高桅燈
4.4 自動控制設備
4.4.1 列車自動控制（ATC）
4.4.2 閉路電視（CCTV）
4.5 機廠內接地系統狀況
第五章 木柵機場雷害事故經過與事故後之防護
5.1 前言
5.2 85.06.14.雷擊事故
5.3 85.11.05.避雷改善第一階段工程
5.4 86.04.30 雷擊事故
5.5 86.09.10.木柵機場CCTV線路加裝避雷器等工程
5.6 87.02.04. 避雷改善第二階段工程
5.7 88.07.02.木捷主變電站白線GIS內隔離開關故障案
5.8 88.07.20.及88.08.04.雷擊事故
第六章 電力系統元件之雷擊暫態特性及雷擊模擬
6.1 前言
6.2 電力系統元件之雷擊暫態特性
6.2.1 架空線、電纜、匯流排、高壓鐵塔
6.2.2 變壓器
6.2.3 接地網、接地電極之簡易公式
6.2.4 雷突波
6.2.5 避雷器
6.3 人員安全及設備安全之評估標準
6.3.1 人員安全之評估標準
6.3.2 設備安全之評估標準
6.4 高桅燈雷擊模擬
第七章 結論
7.1 結論
7.2 未來研究方向
參考文獻
附錄A 過電壓防護元件
A.1 避雷器
A.1.1 碳化矽（SiC）避雷器
A.1.2 氧化鋅（ZnO）避雷器
A.1.3 有間隙與無間隙避雷器的比較
A.2充氣避雷管
A.2.1 2極避雷管
A.2.2 3極避雷管
A.2.3 5極避雷管
A.3矽突波防護元件
A.4閘流體元件
附錄B 避雷器之選用原則
B.1前言
B.2相關名詞解釋
B.3避雷器之選用
B.3.1 UC的選擇原則
B.3.2 UP的選擇原則
B.3.3 Ur的選擇原則
附錄C 數位交換機裝置用保安器
C-1 數位交換機用保安器（A-HISP）
C-2 數位交換機用保安器（D-HISP）
C-3數位交換機用保安器（PNPN型）
附錄D 電力系統元件的EMTP輸入格式
D-1分佈參數輸電線
D-2 TYPE-15雷突波函數
D-3 TYPE-13三角波函數
D-4指數型ZnO避雷器（type-92：”5555”）
D-5多相、具閃絡之片段線性電阻（TYPE-92；”4444”）
附錄E 高桅燈雷擊模擬的EMTP程式
E-1案例一:85.06.14.雷擊事故前
E-2案例二:85.11.05.避雷改善第一階段工程後
E-3案例三:87.02.04.避雷改善第二階段工程後

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【2】台北捷運木柵機廠高桅燈雷擊案第二次研討會資料，88年9月13日
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