電力品質(第二版)

　　本書由電力品質實務、電力諧波應用、電壓閃爍應用至電磁暫態實例等，皆有詳細解說，並探討電力品質之污染源、影響對象、管制標準與改善對策，以由淺入深的方式收錄作者近二十年來從事電力品質背景量測、管制標準制訂、污染防治與改善對策等相關實務經驗與事故診斷案例說明。本書作者經歷豐富，曾多次受邀於國內公司機關發表專題演講，以及為台電草擬第一版電力系統諧波管制標準，並在隔年公告實施。本書適用於科大電機系「電力品質」課程學生或是電機工程從業員與開業電機技師自修與設計使用。

本書特色

　　(1)國內惟一由理論與實務結合之電力品質課程教材，文中引用之圖表以實測資料為主。

　　(2)本書出自十幾年電力品質實務經驗之台電電機博士專家之作品。

　　(3)本書有系統編輯目前工業界所關心之不良電力品質種類、產生原因、影響對象、管制標準與改善對策。

　　(4)本書以實際台電圖審計算例，介紹電力諧波、電壓閃爍與電磁場之計算技術。

壹、電力品質實務篇

第一章 電力品質淺談 1-1
作 業 一 1-7

第二章 測量技術與公式簡化 2-1
2-1 前言 2-1
2-2 電力品質之監測項目與技術 2-2
2-2-1 前言 2-2
2-2-2 電壓訊號測量 2-3
2-2-3 電流訊號測量 2-4
2-2-4 三相電壓電流訊號測量接線 2-6
2-3 系統短路容量之計算 2-9
2-4 負載變化之電壓升降計算公式 2-13
2-4-1 前言 2-13
2-4-2 電感性負載之電壓降計算公式 2-14
2-4-3 電容性負載之電壓升計算 2-16
2-4-4 短路容量之實測 2-17
2-5 電力諧波簡化公式 2-21
2-5-1 前言 2-21
2-5-2 濾波器之電容器端電壓計算 2-24
2-5-3 電容器之實際輸出計算 2-25
2-5-4 各級諧波計算 2-28
2-6 電壓閃爍計算公式 2-31
2-7 三相不平衡計算公式 2-32
2-8 電磁場簡化公式 2-38
2-9 專有名詞定義 2-39
2-9-1 相關波形因數定義 2-39
2-9-2 專有名詞定義 2-39
作 業 二 2-41

第三章 電力品質污染因素 3-1
3-1 前言 3-1
3-2 電力諧波(Harmonics) 3-2
3-3 電壓閃爍(Voltage flickers) 3-7
3-3-1 前言 3-7
3-3-2 電壓閃爍相關名詞定義 3-7
3-3-3 電弧爐負載簡介 3-8
3-3-4 電弧爐操作運轉特性 3-9
3-4 三相不平衡(Unbalances) 3-12
3-4-1 三相不平衡率之定義 3-12
3-4-2 造成系統三相不平衡現象之因素 3-14
3-4-3 三相電力不平衡對負載之影響 3-14
3-4-4 改善對策 3-15
3-5 電磁場(Electric magnetic field) 3-22
3-5-1 電磁場之產生 3-22
3-5-2 生活周遭電磁場能量與輻射 3-24
3-6 電壓突波與電流突波(Inrush current) 3-28
3-6-1 前言 3-28
3-6-2 雷擊突波 3-28
3-6-3 開關與電容器突波 3-31
3-6-4 電容器組啟閉電壓放大效應 3-32
3-6-5 電容器突入電流計算 3-35
3-7 電壓驟降(Voltage dip & sags) 3-40
作 業 三 3-48

第四章 電力品質標準規範 4-1
4-1 電力諧波標準 4-1
4-1-1 美國諧波標準(IEEE/Std 519-1992) 4-1
4-1-2 日本諧波標準 4-3
4-1-3 瑞典諧波標準 4-4
4-1-4 法國電力公司(Electric De France, EDF)諧波標準 4-6
4-1-5 IEC working group 36.05諧波標準推薦值 4-7
4-1-6 英國諧波標準 4-7
4-1-7 台灣諧波管制標準之制定 4-9
4-1-8 各先進國家諧波標準比較 4-11
4-2 電壓閃爍標準規範 4-12
4-3 三相不平衡率標準規範 4-19
4-4 電磁場標準規範 4-19
4-5 電源品質與電腦製造廠負載參數 4-24
4-6 電容器之相關規範 4-25
4-6-1 前言 4-25
4-6-2 IEEE 相關規範 4-26
4-6-3 IEC 相關規範 4-28
4-6-4 日本 JIS 及台灣 CNS 相關規範 4-29
作 業 四 4-29

第五章 現行電力品質改善設備 5-1
作 業 五 5-7
結論 5-7
參考文獻 (一) 5-7

貳、電力諧波應用篇

第六章 電力諧波回顧 6-1
6-1  前言 6-1
6-2  台灣電力系統諧波調查 6-1
6-3  諧波事故及處理方法相關文獻 6-4
6-4  諧波問題歸納 6-5
6-5  諧波探討重點歸納 6-7
作 業 六 6-8

第七章 諧波概論 7-1
7-1  前言 7-1
7-2  諧波相關名詞定義 7-1
7-3  電力系統諧波來源 7-5
7-4  諧波對電力設備之影響 7-7
7-4-1 馬達和發電機 7-8
7-4-2 變壓器 7-9
7-4-3 電力輸電線或電纜 7-13
7-4-4 電容器 7-16
7-4-5 計量表(Metering) 7-16
7-4-6 開關設備(Switchgear)和電驛(Relaying) 7-16
7-4-7 電話干擾(Telephone interference) 7-17
7-5  諧波測量 7-19
7-6  諧波統計 7-20
作 業 七 7-23

第八章 諧波測量與統計 8-1
8-1  諧波背景測量與分析 8-1
8-2  台電「電力系統諧波管制暫行標準」之制訂 8-1
8-3  諧波污染問卷調查 8-3
8-3-1 前言 8-3
8-3-2 台電變電所、發電廠與69kV以上大用戶問卷調查 8-3
8-3-3 11.4KV用戶問卷調查 8-7
8-4  問卷結果 8-8
8-5  諧波背景值測量結果 8-9
8-6  檢討 8-11
作 業 八 8-12

第九章 諧波共振與濾波特性 9-1
9-1  前言 9-1
9-2  簡單LC電路共振分析 9-1
9-3  多個匯流排電力系統之共振分析 9-3
9-3-1 串聯共振 9-3
9-3-2 含靜態電容器之並聯共振 9-4
9-3-3 含LC濾波器之並聯共振 9-6
9-4  串聯共振諧波問題與改善方法 9-8
9-4-1 串聯共振諧波問題 9-8
9-4-2 串聯共振吸收諧波問題改善方法 9-10
9-5  並聯共振諧波放大特性與改善方法 9-12
9-5-1 諧波放大定義 9-12
9-5-2 品質因數與諧波放大關係 9-16
9-6  濾波器濾波特性分析 9-22
9-6-1 諧波濾波器通論 9-22
9-6-2 單通濾波器 9-24
9-6-3 高通(阻尼)濾波器 9-34
9-6-4 單通與高通濾波器濾波效果比較 9-41
9-6-5 單通濾波器搭配高通濾波器之濾波效果分析 9-41
9-7  5、7、11與13級濾波器應用實例 9-45
9-7-1 電力系統介紹 9-45
9-7-2 諧波負載 9-46
9-7-3 諧波濾波器 9-50
9-7-4 檢討與建議 9-51
9-8  結論與建議 9-54
作 業  九 9-56

第十章 諧波識別與改善 10-1
10-1 前言 10-1
10-2 時域波形辨別技術 10-1
10-3 諧波頻譜辨別技術 10-5
10-4 諧波流向之辨別技術 10-5
10-5 諧波驅動點等效阻抗辨別技術 10-6
10-6 負載V-I曲線辨別技術 10-8
10-7 諧波源之分類 10-14
10-8 家電(Household appliances)諧波源 10-15
10-9 工業用戶諧波源 10-20
10-10 變頻器(VVVF inverter)與變週器(cycloconverter) 10-26
10-11 諧波改善 10-30
10-12 12-pulse 整流器之實例探討 10-31
10-12-1 12-pulse 整流器之架構 10-31
10-12-2 12-pulse整流器之實例 10-35
10-13 被動式濾波器之設計 10-38
10-13-1 前言 10-38
10-13-2 決定電容量大小 10-39
10-13-3 連接方式之優缺點 10-40
10-13-4 決定加裝濾波器數目 10-42
10-14  5、7級濾波器之設計 10-44
10-14-1 5級濾波器之設計 10-44
10-14-2 7級濾波器之設計 10-51
10-14-3 改善檢討 10-53
10-15 主動式濾波器 10-54
10-15-1 前言 10-54
10-15-2 主動式濾波器之基本原裡與設計 10-54
10-16 諧波事故 10-56
10-16-1 LC濾波器之元件不正確連接事故 10-56
10-16-2 5級濾波器串聯共振點(hS)落在5.13級附近，
擴大5級諧波污染事故 10-59
10-16-3 中性線3級諧波電流過大造成導體異常高溫 10-65
10-16-4 水力電廠發電機電容器放大諧波檢討 10-70
10-16-5 發電機AVR端電壓開關突波改善實例 10-72
10-16-6 檢討 10-74
10-17 結論與建議 10-74
作 業 十  10-78
參考文獻 (二)  10-81

參、電壓閃爍應用篇

第十一章 電弧爐電氣特性 11-1
11-1 前言 11-1
11-2 交流電弧爐電氣特性 11-2
11-3 直流電弧爐電氣特性 11-5
11-3-1 DC電弧爐之起源 11-5
11-3-2 DC電弧爐之主要電路架構 11-7
11-4 AC/DC電弧爐之比較 11-8
作 業 十 一  11-14

第十二章 電壓閃爍測量與評估 12-1
12-1 典型電弧爐負載等效電路 12-1
12-2 短路電壓衰減比之評估 12-1
12-3 V10之評估與測量 12-4
12-3-1 V10之評估辦法 12-4
12-3-2 現行之V10測量儀器介紹 12-6
12-3-3 實測說明 12-9
12-4 Pst 與 Plt之測量評估辦法 12-13
12-5 V、 V10、 Pst與Plt實測比較分析 12-18
作 業 十 二  12-23

第十三章 電壓閃爍改善方法 13-1
13-1 前言 13-1
13-2 電源側改善方法(提昇供電饋線短路容量之強度，即降
低電力系統短路電抗Xs) 13-1
13-3 負載側改善方法(降低Q) 13-4
作 業 十 三  13-11

第十四章 電壓閃爍計算 14-1
14-1 前言 14-1
14-2 最大無效功率變動量法(Maximum reactive power fluctuation method) 14-1
14-2-1 公式推導 14-1
14-2-2 實例計算 14-6
14-3 複阻抗法(Complex impedance method) 14-11
14-4 DC電弧爐計算 14-13
作 業 十 四  14-16

第十五章 電壓閃爍測量 15-1
15-1 前言 15-1
15-2 台電電壓閃爍測量方式  15-1
15-3 目前國內所採用之測量儀器簡介 15-2
15-4 V10傳播衰減 15-4
15-5 電壓閃爍實例分析 15-8
15-6 結論 15-21
作 業 十 五 15-21

參考文獻 (三) 15-22

肆、電磁暫態實例篇

第十六章  電磁干擾實例分析 16-1
16-1 前言 16-1
16-2 輸配電線磁通量密度(B)之估測 16-2
16-3 輸配電線電磁干擾實例 16-34
16-4 電力電纜電磁干擾實例 16-10
16-5 結論 16-34
作 業 十 六  16-35

第十七章  暫態現象實例分析 17-1
17-1 前言 17-1
17-2 雷擊事故 17-1
17-2-1 雷擊事故分類 17-1
17-2-2 電子設備與避雷針共用接地線之雷擊事故 17-3
17-2-3 電子電路地極被鄰近雷擊或短路事故波及實例 17-4
17-3 馬達啟動之暫態電壓事故 17-6
17-4 變壓器加壓之激磁突入電流 17-13
17-5 變壓器或饋線加壓時之暫態事故 17-19
17-6 電壓驟降與電壓突波之暫態事件 17-21
17-7 突波改善設備之分類 17-27
17-7-1 變阻器之應用 17-27
17-7-2 氣體放電管(GDT)之應用 17-31
17-7-3 各式突波吸收器之整合實例 17-34
17-8 結論 17-35
作 業 十 七  17-36

參考文獻 (四)   17-36
附錄 A「台灣電力股份有限公司電壓閃爍管制要點」 A-1