臺灣博碩士論文加值系統

　　隨著電力需求逐漸增長的現今，輸配電線路需要負擔的送電容量越來越重，除了傳統發電外，尚有再生能源與儲能系統的併網，輸配電線路勢必遇到「輸電壅塞」的問題，在此狀況下，就必須棄電來保護電網安全性。
　　近年來動態熱容量(Dynamic thermal rating, DTR)技術是被認為可增加送電容量還有紓解靜態熱容量(Static thermal rating, STR)過於保守的問題。但是目前台灣對於地下電纜動態熱容量的研究與分析，僅在實地裝設監控系統，其餘研究都僅限於分析靜態載流量。
　　為此，本論文利用IEC 60287與IEC 60853建立數學模型，並搭配ANSYS Workbench建立有限元素模型，除了得知IEC標準的保守與有限元素模型的可行性之外，也利用有限元素軟體模擬分析在台灣地下電纜管路佈設時，不同案例的靜態與動態載流量和導體溫度之裕度。
　　結果指出，可作為日後相關單位在興建新設線路的審核規劃，以及對於既設線路的操作調度等，提供一個具有價值的參考依據。

　　Nowadays, with continue increasing for power demand, transmission and distribution lines is required to burden more and more power transmission capacity. In addition to traditional power generation, there is still the grid-connected of renewable energy and energy storage systems. At this time, the transmission and distribution lines are bound to encounter the problem of "transmission congestion", and it is necessary to abandon electricity to protect the safety of the power grid.
　　In recent years, the dynamic thermal rating (DTR) technology is considered to increase the power transmission capacity and to solve the problem that the static thermal rating (STR) is too conservative. However, at present, Taiwan's research and analysis on the DTR of underground cables is only installed in the field, and the rest of the research is limited to the analysis of STR.
　　To this end, this research uses IEC 60287 and IEC 60853 to establish a mathematical model, and with ANSYS Workbench to establish a finite element model. In addition to know the conservative of the IEC Standard and the feasibility of finite element model, also use finite element software to simulate and analyze static and dynamic current carrying capacity and conductor temperature for different cases when duct laying underground cable in Taiwan.
　　The results indicate that it can provide valuable reference basis to the relevant units in the future, which is the planning for the construction of new lines and the operation and scheduling of the existing lines.

中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII

第一章　緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 研究方法 5
1.4 章節概述 7

第二章　地下電纜系統與模擬軟體說明 8
2.1 前言 8
2.2 地下XLPE電纜結構 9
2.3 地下電纜管路佈設型式 13
2.4 溫度場與載流量影響因素與分析方法 15
2.4.1 溫度場與載流量的影響因素 15
2.4.2 溫度場與載流量的分析方法 15
2.5 有限元素模擬軟體ANSYS Workbench簡介 18
2.5.1 電腦輔助工程CAE 18
2.5.2 ANSYS Workbench功能簡介 18
2.5.3 耦合概述 20
2.6 本章小結 21

第三章　數學模型與有限元素模型之建立 22
3.1 前言 22
3.2 常時載流量參數計算 24
3.2.1 導體交流電阻 24
3.2.2 介電損失 26
3.2.3 被套損失 28
3.2.4 諸熱阻抗 31
3.2.5 常時送電容量 37
3.3 緊急超載載流量參數計算 38
3.3.1 暫態熱路模型參數 38
3.3.2 暫態響應計算 41
3.3.3 短時緊急過載之載流量 44
3.4 有限元素之熱電耦合分析模型建立 45
3.4.1 CAE軟體的FEM分析模擬流程 45
3.4.2 ANSYS Workbench模擬流程 46
3.4.3 熱電耦合分析系統的限制與解決方案 51
3.4.4 利用熱電耦合分析建立地下電纜管路佈設模型 54
3.5 本章小結 60

第四章　地下電纜管路佈設之動態熱容量分析 61
4.1 前言 61
4.2 數學模型與有限元素模型結果之比較驗證 61
4.3 案例模擬分析 68
4.3.1 案例一：半載常時運轉做緊急過載分析 69
4.3.2 案例二：不同土壤邊界溫度做緊急過載分析 71
4.4 分析結果與比較 79

第五章　結論與未來研究方向 81
5.1 結論 81
5.2 未來研究方向 82

參考文獻 83

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