臺灣博碩士論文加值系統

以往我國輸電電纜以架空、直埋及管路三種佈設方式為主，對於市區環境景觀或施工中的交通秩序皆會造成衝擊，是故以長遠的觀點而言，在都會區的輸電線路應以地下共同管道或電力專用洞道佈設方式為宜。惟洞道方式佈設的地下電纜，為減少輸電容量損失、延長電纜壽命及提高輸電品質，電纜在運轉時所散發的龐大熱量，必須以適當的方式排除。
本論文首先蒐集分析國內外地下電纜的冷卻方式，並對國內目前地下電纜佈設方式加以探討；選擇適用於國內的「洞道內通風冷卻」、「洞道間接水冷卻」及「線槽內間接水冷卻」三種冷卻方式並加以比較。其次介紹適於國內洞道佈設方式的交連PE電纜種類及構造，並以IEC (International Electrical Commission ) 287 Part 1 ︰Current rating equation and calculation of losses為標準，計算出161/345 kV交連PE電纜發熱量約為19.17W/m及63.17W/m。最後取二回線664m及二回線2,185m之345kV電纜發熱量，在外氣溫度300C的條件下，兩個豎井分別以71.24m3/s及27.23m3/s的抽風量，藉由計算流體力學的方法，選擇建造費用最低之「洞道內通風冷卻系統」方式進行電腦分析模擬速度場、壓力場及溫度場分佈情形，其結果顯示在900m~1,000m之長度內尚可符合洞道作業溫度370C以下的要求，大於此區間長度則必須輔以其他冷卻方式。

In the past, the installation methods for power cable were mostly on overhead lines, buried and piping. However, those methods would result in impact on the environment and landscape, as well as the traffic control during the construction period. In a long-term, the most appropriate method for installation power cables is shared underground tunnel or tunnel for electric power use. Underground power cable required suitable ventilation of massive heat energy generated during the operation to reduce capacity loss, extend the cable life, and improve the power transmission quality.
This paper collected literatures on the cooling methods adopted on underground power cable in the world , and investigated the existing power cable installation method used in Taiwan. The cooling methods, “tunnel air ventilation cooling”, “water cooling in tunnel”, and “water cooling in trough” were studied and compared. Then, the paper introduced the types and structures of XLPE cable that are suitable to underground tunnel methods in Taiwan, then calculated the heat losses of 161/345 kV XLPE cable were 19.17W/m and 63.17W/m, respectively based on IEC (International Electrical Commission ) 287 Part 1: Current rating equation and calculation of losses. Lastly, the most cost-efficient method, “tunnel air ventilation cooling”, was used to simulate the distribution of speed field, pressure field, and temperature field with computational fluid mechanics method, based on the heat losses of 345kV of two circuits 664m and 2,185m, the external temperature of 300C, and the air exhaustion amount of 71.24m3/s and 27.23m3/s in each shaft. The results showed that the method was able to meet the requirement of 370C in tunnel which length is 900m~1,000m. The method must be accompanies with other cooling methods for tunnel with longer length.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究背景 4
1.3 研究目的 8
1.4 文獻與技術回顧 8
1.4.1 洞道內通風冷卻系統 11
1.4.2 洞道內間接水冷卻系統 13
1.4.3 線槽內間接水冷卻系統 15
1.4.4 洞道內直接水冷卻系統 15
1.4.5 管路間接水冷卻系統 16
1.4.6 管路直接水冷卻系統 17
1.4.7 內部水冷卻系統 18
1.4.8 管式充油(POF)電纜循環冷卻系統 18
1.4.9 冷風機冷卻系統 19
第二章 地下電纜工程分析 21
2.1 地下電纜線路工程 21
2.1.1 地下電纜線路佈設方式 22
2.1.2 地下電纜洞道種類 25
2.2 地下電纜種類 26
2.2.1 高壓充油管式電纜 26
2.2.2 高壓充氣管式電纜 26
2.2.3 自封充油管式電纜 27
2.2.4 交連PE電纜 29
2.2.5 交連PE電纜種類 33
2.3 地下電纜洞道熱負載及設計考量因素 34
2.4 電纜發熱量計算 34
2.4.1 導體損失 35
2.4.2 介質損失 36
2.4.3 被套損失 36
2.5 地下電纜作業相關勞工安全法規規定 38
第三章 地下輸電電纜洞道內通風冷卻氣流模流研究方法 41
3.1 幾何形狀設計 41
3.2 邊界條件設定 50
3.3 數值方法 51
3.4 工作項目及步驟 54
第四章 結果與討論 55
4.1 案例1 57
4.2 案例2 62
4.3 案例3 66
4.4 案例4 70
4.5 案例5 74
4.6 案例6 78
4.7 案例7 84
4.8 案例8 89
第五章 結論 94
第六章 未來研究方向及建議 97
6.1 未來研究方向 97
6.2 建議 97
參考文獻 98
附錄 99

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[2] 歷年裝置容量統計表,台灣電力公司
[3] 電力系統圖,台灣電力公司
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