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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳保成
研究生(外文):Bau-Cheng Chen
論文名稱:台灣高速鐵路系統責任分界點電力品質分析
論文名稱(外文):Power Quality Analysis at Duty Point of Taiwan High Speed Railway System
指導教授:陳士麟陳士麟引用關係
指導教授(外文):Shi-Lin Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:108
中文關鍵詞:高速鐵路電力品質短路電流時變負載三相不平衡電壓變動諧波功率因數
外文關鍵詞:High Speed Railway(HSR)power qualityshort-circuit currenttime-variation traction loadthree phase unbalancevoltage fluctuationharmonicpower factor
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中文摘要
由於高速鐵路的列車負載容量大、變化快速且變化量大,因此高速鐵路負載對其責任分界點的電力品質勢必有相當的影響。本論文針對台灣高速鐵路,評估七個高鐵主變電站責任分界點的電力品質是否符合管制值。
分析責任分界點電力品質的兩個主要前提為:須先估計責任分界點的短路容量與高鐵主變電站的時變負載。本論文根據民國95年台電一次輸電系統網路與台灣高鐵的路線參數及行車時刻表,模擬高鐵七個主變電站的短路容量與時變負載。針對四個電力品質項目進行分析研究。
在三相不平衡分析方面:推導高鐵主變電站在責任分界點的電壓不平衡率計算公式,據之計算在正常及越區供電情況下責任分界點的電壓不平衡率。利用負序電流分流率,設計一套方法,估計由高鐵不平衡負載所產生的負序電流分流至台電電力系統發電機組的負序電流分流量。並運用相序網路的觀念,設計一套方法,估計任一個特定的高鐵變電站因其餘六個主變電站之不平衡負載所造成的電壓不平衡率。
在電壓變動方面:推導高鐵主變電站在責任分界點的電壓變動率計算公式,估計在正常及越區供電情況下責任分界點的電壓變動率。
在諧波方面:針對七個高鐵主變電站的不同短路容量,判定各變電站所適用之諧波管制等級。評估高鐵於責任分界點注入台電系統的諧波電流是否符合台灣現行的諧波管制標準。
在功率因數方面:推導估計功率因數的方法,並用之評估在正常及越區供電情況下,高鐵變電站責任分界點的功率因數。
Abstract
Because of the large power capacity of Taiwan High Speed Railway (HSR) train and the large as well as instantaneous power variation very short during the running of trains, the power consumption of Taiwan’s HSR could thus have significant impact on the power quality of Taiwan system. The thesis presents methodologies and results of numerical evaluation on the power quality of 7 main substations of HSR at the duty points, which includes that to examine whether the evaluated power quality could conform to the regulation.
Two important premises for the analysis of power quality are the calculation of short-circuit capacity (SCC) at duty points and the estimation of time-variational traction load at main substations of HSR. The simulations are based on the planned Taipower 2006 transmission network and the route parameters as well as the planned train timetable of Taiwan HSR. Having obtained the SCC’s and the dynamic loads at 7 substations, this thesis then presents the methodologies and results of four different types of power quality.
The three phase unbalance studies are comprised of three parts. In the first part, the thesis presents formulas for calculation of the three-phase voltage unbalance factor under the Scott connected transformer. By the formulas, the three-phase voltage unbalances at duty points are then evaluated under both normal and load transfer conditions. The letter refers to the condition when a HSR substation is outaged. In the second part, the thesis presents a method to estimate the negative sequence current injection into the utility generators by means of evaluation on the negative-sequence current distribution from HSR substation to the utility generators. Thirdly, the thesis presents an efficient way to estimate substation’s three-phase voltage unbalance which accounts for the influence of unbalance load from the remaining HSR substations.
In voltage fluctuation analysis, the thesis presents formulas for the estimation of voltage fluctuation factor under the Scott connected transformer. Also the voltage fluctuation factors at HSR substations are evaluated under both normal and load transfer conditions.
In harmonic analysis, the thesis calculates the amount of harmonic current injection into the Taipower system at HSR substations, and compares the amount of injection with the regulation, also on basis of the SCC and load at 7 substations.
As to the power factor analysis, the thesis presents methodology for the estimation of power factor under Scott connected transformer. By the formula, the power factor at 7 substations are calculated under both normal and load trnsfer conditions.
目錄
中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vi
圖目錄 x
表目錄 xii
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 國內外研究情形 2
1-3 研究重點 3
1-4 各章概述 4
第二章 台灣高速鐵路電力背景概說 8
2-1 前言 8
2-2 台灣一次輸電系統 8
2-2.1 台電網路及電源架構 8
2-2.2 高鐵變電站電源引接之概況 9
2-3 高鐵牽引動力之電力系統架構 14
2-3.1 高鐵變電站特高壓電源引接方式 14
2-3.2 高鐵牽引饋電方式 19
2-4 再生煞車與越區供電狀況下之電力架構 21
第三章 責任分界點短路電流與時變負載之模擬 23
3-1 前言 23
3-2 台電最小短路電流值的訂定準則 23
3-3 責任分界點短路電流之模擬 24
3-3.1 模擬背景 24
3-3.2 模擬結果 26
3-4 時變負載分析 27
3-4.1 列車運行方程式 28
3-4.2 模擬時變負載之原理 29
3-4.3 時變負載估計流程 31
3-5 時變負載之模擬 33
3-5.1 模擬所需之參數 33
3-5.2 模擬結果 37
第四章 三相不平衡分析 42
4-1 前言 42
4-2 三相不平衡之規範 42
4-2.1 三相不平衡對電力系統的影響 42
4-2.2 不平衡率的定義 44
4-2.3 不平衡率的相關標準與規範 45
4-3 電壓不平衡率計算公式之推導 46
4-4 不平衡率估計結果 50
4-4.1 正常供電情況 50
4-4.2 越區供電情況 51
4-5 負序電流對電力系統之影響 52
4-6 發電機對負序電流的承受能力 52
4-6.1 短時間承受負序電流之能力 52
4-6.2 持續承受負序電流之能力 53
4-7 負序電流分流率 54
4-8 由高鐵變電站流向發電機之負序電流模擬方法 57
4-9 負序電流估計結果 59
4-9.1 正常供電情況 60
4-9.2 越區供電情況 63
4-10 高鐵各變電站相互影響所產生的不平衡問題 66
第五章 電壓變動分析 72
5-1 前言 72
5-2 電壓變動之定義 73
5-3 電壓變動管制標準 74
5-4 電壓變動率之推導 74
5-5 電壓變動分析結果 76
5-5.1 正常供電情況 76
5-5.2 越區供電情況 77
第六章 諧波分析 78
6-1 前言 78
6-2 高鐵諧波來源 78
6-3 諧波之影響 80
6-4 各高鐵主變電站適用的諧波管制等級 80
6-5 高鐵注入於台電系統之諧波量 85
第七章 功率因數分析 88
7-1 前言 88
7-2 功率因數改善 88
7-3 功因計算式之推導 89
7-4 功率因數之模擬 90
7-4.1 正常供電情況 90
7-4.2 越區供電情況 92
第八章 結論 94
參考文獻 97
附錄A 高鐵變電站特高壓電源其他引接方式 102
附錄B 高鐵其他牽引饋電方式 104
參考文獻
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