Chapter 4保護協調

Chapter 4保護協調

4.1 電驛的特性 ........................................................................1

4.2 電驛的保護區決定原則 ..................................................1

4.3 電驛的種類 ........................................................................4

4.4 保護協調 ........................................錯誤! 尚未定義書籤。

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心得

Chapter 4

保護協調

本章統計有 3 種考題

1.求故障發生後電驛動作時間為多少秒?這類型佔了 70%以上。

你先要看懂故障點短路電流為多少，經過 CT 比流器降低電流給保

護電驛，配合題目所指 TAP=6(CT 給保護電驛電流除上 TAP 得電流

倍數)對應 L=7(Time setting)之電驛動作特性曲線 。

2.敘述保護電驛的功能，尤其是差動電驛，幾乎都要考爛了。

3.繪製保護協調圖。

4.1 電驛的特性

(1)可靠性：電驛在必要時須快速響應。

(2)選擇性：即電驛之判斷能力，故障時僅最靠近故障點之電驛先

行動作。

(3)靈敏性：電驛一旦動作，即使遠方線路，亦正確動作。

(4)速度：電驛反應速度應快速，即使設定延遲，須能預測及準備

調整。

(5)瞬時：沒有故意的時間延遲。

4.2 電驛的保護區決定原則

(1)同一匯流排之所有斷路器形成一保護區

(2)未經匯流排之所有斷路器自成一保護區

則故障時應採取

包含故障點之所有保護區的斷路器均要動作

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範例 如何決定保護電驛保護區

(a) 如圖 4-1(a)所示之電力系統，於匯流排 1、3 及 4 均有電源，

試求其保護區如何劃分?若 1P 及 2P 點分別發生故障時，哪些斷

路器應動作?

(b) 若匯流排 2 加三個斷路器時，各保護區應如何予以修正?於此

情況下，若 1P 及 2P 點分別發生故障時，哪些斷路器應動作?

解：

(a)保護區之劃分已封閉虛線劃出，如圖 4-1(a)所示。若 1P 點發生故

障，包含 1P 點的保護區，則斷路器 A、B 及 C 均動作；若 2P 點發生

故障時，包含 2P 點的保護區，則斷路器 A、B、C、D 及 E 均將動

作。

(b)若於匯流排 2 加裝三個斷路器 F、G 及 H，則保護區之劃分以封

閉虛線劃出如圖 4-1(b)所示。若 1P 點發生故障，則斷路器 A 及 F

將會動作；若 2P 點發生故障時，包含 2P 點的保護區，則斷路器 C、

D、E 及 G 均將動作。

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4.3 電驛的種類

範例 85 年電機工程技師

二、某特高壓用戶以三相 69kV 一路受電，其主變壓器容量為

10,000kVA，需作過電流及差動保護，試以單線圖繪出其線路圖，

並對各部設備名稱(或代號)加以說明。(20 分)

解：

其中 51/50：延時性過電流電驛附瞬時動作元件

51N：延時性過電流電驛

67：方向性過電流電驛

67N：方向性遇電流電驛(接地保護)

87N：差動電驛

MCB：模殼型斷路器

ACB：低壓電力斷路器

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範例 差動電驛的保護原理

試說明變壓器的差動保護原理

解：

變壓器採用差動保護時，須在變壓器之一及二次側各裝一組

比流器 CT，差動電驛比較輸入及輸出的差動電流。如下圖所示，

當變壓器外部有故障時，沒有差動電流，電驛不會動作，當變壓

器發生內部故障時，其差動電流使電驛動作。差動電驛的代號為

87。

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(a)差動電驛接線圖 (b)差動電驛內部構造圖

百分率差動電驛電驛保括動作線圈和抑制線圈，流過動作線

圈的電流為 1 2I I ，因動作線圈連接在抑制線圈的中點，故流過

抑制線圈的等效電流為 1 2k I I / 2 ，兩種線圈的電流在正常情形

為比例變化。

差動電驛係利用兩個電流之差值，使動作線圈之電驛，其動

作特性為：

1 2 1 2I I k I I / 2 ：跳脫

1 2 1 2I I k I I / 2 ：閉鎖

稱為百分率差動電驛： 1 2I I / 2 稱為抑制電流； 1 2I I 為

跳脫電流；k 為常數，可藉調整分接頭及氣隙修正。

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範例 保護電驛的功能

簡述下列設備之功能(a)CO (b)LCO (c)OV (d)UV

解：

(a) CO：過電流電驛；當電流超過所設定值時，此電驛跳脫。

(b) LCO：小能量過電流電驛；檢測接地故障電流之用。

(c) OV：過電壓電驛；當系統電壓超過其預定值時動作。

(d) UV：欠電壓電驛；當系統電壓低於其預定值時動作。

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範例 89 電機工程技師

五、保護電驛的種類很多，試以用途，動作速度及構造之不同，

分別列舉並說明各種類之電驛。(20 分)

解：

1. 過電流電驛

過電流電驛連接於比流器之二次側，可作發電機、變壓器、

輸電線及配電線等的過電流保護。當短路電流大於電驛的標置

(Setting)，電驛就動作，啟開斷路器，以清除故障。

由於過電流電驛接在比流器的二次側，故其額定電流容量，

須配合比流器的二次側電流，其常用的額定電流為 4-12A。另有

一種過電流電驛，其構造完全相同，動作電流 0.5-2.5A，稱為小

能量過電流電驛(Low Energy Over Current Relay)簡稱 LCO，作接地

過電流保護。

過電流電驛依動作原理，可分為感應式即電磁吸引式兩種。

感應式過電流電驛，可調整動作電流及動作時間，亦稱時間過電

流電驛(Time Over Current Relay)，台電簡稱 CO 電驛，IEEE 代號為

51。電磁吸引士電驛，可調整動作電流，通常不調整其動作時間，

因其動作很快，為瞬時性高速電驛，簡稱 COI，IEEE 代號為 50。

感應式過電流電驛設計時，其磁通密度不同，動作特性亦異，主

要的特性有定時性(Definite Time)及反時性等。又依動作時間快

慢，有長時性及短時性。

2. 差動電驛

變壓器主要的構造是線圈及鐵心組，其故障原因多為線圈的絕緣

破壞、發生短路或絕緣層間故障及過熱。用在變壓器的保護電亦

有：

過電流保護電驛

差動保護電驛

大容量的變壓器，其過電流保護電驛的動作電流相對的提

高，靈敏度不夠，所以需要差動電驛做主保護，過電流保護作為

後衛保護。

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3. 電壓電驛

電壓電驛分為過電壓電驛及欠電壓電驛兩種；過電壓電驛，

簡稱 OV，IEEE 代號為 59，電壓超過其預定值動作。欠電壓電驛，

簡稱 UV，IEEE 代號為 27，電壓低於其預定值時動作。通常高壓

電動機及電容器組，為防止過電壓運轉而損壞，可用過電壓電驛

保護。當電力系統的饋線突然停電，而恢復供電時，各種負載同

時啟動，啟動電流較大，有時饋線無法送電，要避免各負載同時

啟動，用電容量較大的高壓用戶，可裝欠電壓電驛，俾利停電時，

自動將負載開啟，則復電時不會同時啟動。有時，電動機在電壓

太低時會過載，亦可用欠電壓電驛保護。

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