Transcript 電力系統

動力設施
Power-Facility
S.J.SONG
94.11.22.
95.10.20.Rev-1.
96.08.12.Rev-2.
98.10.03.Rev-3.
電力系統:
係由發電單位一直到用戶的供電為止，
所行成的一連貫系統。
電力系統分為 3 個部份：
(1)發電系統：負責產生電力。
(2) 輸電系統：負責電力的大量輸送。
(3) 配電系統：將小量電力，分配給各用戶。
電力系統的構成及相互關係 :
發電廠 → 升壓變電所（→超高壓變電所）→ 1次變電所 → 2次( 配電用）變電所
(161KV)
(345KV)
(161KV → 69KV) (34.5KV)
→ 161KV → 桿上 變 壓 器 → 用 戶 → 工 廠 .
發電系統主要有5 種方式：
(1)水力發電。
(2)火力發電。
(3)核能發電。
(4)風力發電。
(5)太陽能發電。
台灣目前最高輸電電壓是345KV，
由於供電容量增加，
輸電電壓乃漸有升高的趨勢。
電壓分為 3 種 :
(1)低壓電：直流在600伏特以下，交流在750伏特以下。
(2)高壓電：直流在600～3500伏特範圍，交流在750～15000伏特的範圍。
(3)特別高壓電：直流在3500伏特以上，交流在15KV～250KV的範圍。
負載：
乃是藉電能來工作的機器與設備，
如：電燈、電扇、電視、電冰箱、電動機…..等。
負載與需求(Load and demand) :
負載與需求這兩個名詞沒有什麼嚴格的分別。
普通電機或電廠所供給的電能曰負載，有連續與瞬時之分。
某一段時間內的平均負載稱為需求，故需求恆位於最高負載與最
低負載之間。
普通電機設備在相當時間內均有負擔過載的能力，
其時間自1分鐘至30分鐘。
因此發電廠設置發電機的容量乃根據此短時間的最高需求，
而不計及瞬時最高負載，如是可以減少發電機的設備能量。
水力電廠無過載能力以1分鐘或瞬時最高負載為根據，
蒸汽電廠則以15分或30分鐘的最高需求為根據。
負載曲線(Load curve) :
以時間為橫軸，劃每時刻的負載於縱軸，此曲線稱為負載曲線，
通常電力負載以安培（適用於直流電系）、瓦(KW)、或千伏安(KVA)來
表示，它很少維持一穩定值，而隨著時間而改變，如圖4-2-1所示者為配電
變壓器在24小時內的負載曲線。
電動機的種類：
(1)直流電動機
(2)交流電動機
馬達的啟動 :
在啟動時的電流為額定電流的5～10倍，
此電流稱為啟動電流或突入電流。
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變壓器之絕緣油劣化原因及防止 :
絕緣油的用處有二 : ( 1. 輔助絕緣， 2. 傳遞熱量 )，
優良的絕緣油應具有下列特性：
(1)不含酸鹹及硫等有侵蝕性的雜質。
(2)不碳化 ( Carbonize )。
(3)有高的介電強度。
(4)低黏度。
(5)高的導熱率和高的比熱。
絕緣油經長期使用後，可能引起之變化 :
(1)因氧化物增加其黏度，致淤塞油槽。
(2)受電弧熱而分解為可燃性的碳化氫等氣體。
(3)因吸收水分而降低其介電強度。
為了避免上述絕緣油的劣化，下面介紹三種方法：
(1) 使絕緣與空氣隔離：於變壓器內，絕緣油面上封入鈍氣（如 : 氮氣）, 或隔膜法
與外界空氣隔離。
(2) 因白土為最有效的一種吸附劑，主要成含有一種水的鎂鋁矽酸鹽，
用以吸附初生劣化油中的氧化生成物或水分。
(3) 於絕緣油中加入抗氧劑，台電現用的抗氣劑為DBPC
(Diter-tiary-Butyl-Para Cresol)，
其對油的氧化有負催化作用，可降低氧化速率以延長其使用壽命。
配電盤的材料及其優缺點：
‧大理石：美觀，絕緣性佳，笨重且加工因難。
‧石 綿：輕便，耐高溫。
‧金屬板：機械強度高，搬運中不易變形、龜裂，加工容易。
PS :（現在用金屬板為多）。
礙子 ( Insulator ) :
礙子(Insulator)的主要原料為黏土、長石及矽石，
先將長石及矽石經過研磨成微粒細粉
，另方面又將黏土沈澱分離不純物後，
除去過剩水分精製成粉末狀，
然後將兩者以適當比例配合攪拌均勻，
經過篩選以及壓濾脫水程序，捏造製成初步狀態。
此種成品又經表面加工以及施釉後以1250℃以上溫度燒製成品。
礙子的材料尚有玻璃及其它特殊合成材料，
但以前使用者常以磁質礙子佔大多數。
依其型態而分，礙子大致上又可分為五類，
即裝腳礙子、圓盤形懸垂礙子、長桿形懸
垂礙子、長桿形裝腳礙子及蝴蝶礙子等。
礙子具備的條件及特性 :
1.礙子應有的條件：礙子為匯流排系統的絕緣的主體，為求良好的絕緣特性，應具備條
件有(1)絕緣強度高，(2)漏露電流小，(3)機械強度大，(4)經久耐用，(5)溫度 （氣候）
的影響小，及(6)成本低。
2.礙子的電器特性
(1)靜電容量：礙子的構造可以看做兩個電極之間夾著絕緣物用的磁器，所以就有靜電
容量存在。此等礙子的電容量又受礙子表面污染所形成的導電薄膜，因而增加靜電容
量，及改變表面的電位分布。
(2)閃絡電壓(Flash over voltage)：礙子閃絡電壓可以代表絕緣強度，所謂閃絡電壓即礙
子帽部電壓提昇至發生電弧，礙子則被短路，此電壓稱之。決定閃絡電壓大小的因素
有電壓波形，形狀，尺寸，及周圍的空氣特性，如圖4-8-17所示為閃絡距離的情況，圖
中A+B+C或D+B+C表示乾閃絡距離，F+G+H表示注水閃絡距離。
(3)漏洩距離(Leakage distance)：由礙子頂部沿著礙子表面直至接地部分的最短距離稱之
。
礙子的機械性質 :
(1)吸水性：礙子瓷體部分力求表面光滑並完全不吸水。
(2)溫度變化：瓷體以及膠合水泥不受溫度升降影響，
否則將引起裂紋或脫落。
(3)抗壓強度：瓷體抗壓強度要高，大約有3000～6000kg/㎝2，
膠合水泥亦須有相等強度。
(4)抗張強度：足夠的抗張強，瓷體約為400～600 kg/㎝2。
(5)膠合：礙子各片間，礙子與金屬間完全膠合，
強度足夠而且不留空隙。
(6)破壞拉力：足夠的破壞拉力，其規範有多種，
如15000磅，25000磅，安全係數通常為 3 。
礙子的劣化 :
(1)瓷體本身的吸收水分而失去絕緣能力。
(2)長年受靜荷重的作用而使磁體疲勞產生龜裂。
(3)瓷體與金屬部分的不同膨脹率，在瓷體內部發生應力。
(4)膠合用水泥硬化或結凍膨脹而使瓷體發生應力。
(5)反覆受到電線振動等衝擊力，使瓷體發生應力。
(6)原有微小裂縫在實際使用中逐漸擴大。
(7)原存瓷體內的應力。
(8)反覆受到高電壓，使瓷體發生電氣破壞。
不良礙子檢出方法：
(1)高壓絕緣電阻測定器(Megger)測定礙子的絕電阻。
(2)使用交流電流計測定礙子的漏洩電流。
(3)使用接收機(Radio receiver)測定礙子的局部放電。
(4)使用耳機聽取電暈(Corona)音響。
(5)電壓分布測定。
(6)感應線圈法。
(7)霓紅燈法。
礙子的鹽塵害的防護 :
在空氣污染嚴重的大都市、工業地區及沿海地區設置的礙子，
絕緣能力，其防止方法如下：
(1)輸配電線應儘量避免越過上述地區，如果無法避免，
也要儘量改用地下電纜。
(2)將礙子的標準提高，把礙子串聯數量較一般地區酌量加多，
但不得過分提高而影響整個系統的絕緣協調。
(3)視礙子污染情形，在一定時期用活線作業將礙子清洗乾淨。
(4)使用耐霧，耐塵或耐鹽礙子，
或在礙子表面上加塗矽脂(Silicon grease)。
雷的特性 :
雷擊電壓的特性，電壓很快升達極大值，降低的速度較慢，
通常電壓由零升到極大值，稱為前波(Front of wave)，
時間約為數微秒，電壓降低時稱為尾波，時間約數十或數百微秒。
避雷器的功用，在雷擊時，使線路或機械成通路，
從而使雲與大地間以突波電流(Surge current)釋放雲的電能，
以限制電力系統上所產生的過電壓，因而保持安全。
避雷器 ( Arrester ) :
避電器(Arrester)是一種過電壓保護設備，將突波電流導入大地，
限制電壓，其構造主要有放電間隙、閥元件及磁筒三部分。
磁筒的功用為絕緣並保護內部各機件，放電間隙及元件的動作原理如圖4-9-2所示
在正常運轉時，間隙為絕緣，阻止電流通過，遇異常電壓時，
間隙的絕緣破壞而放電，將突波電流導入大地，放電後，
電力電流亦繼續流過避雷器，這時就靠閥元件使電力電流減小而切斷。
實際上，閥元件是一種特製的電阻，它的電阻是會變化的，電壓低時，電阻很大
當大電流通過時，電阻變得很小，便突波電流很容易導入大地，突波電流通過後
接著就是電力電流通過，加上閥元件兩端的電壓是60Hz電力系統電壓，
這時閥元件電阻變大，使流過的電流大為減少，當正弦波為零的瞬間，
電流切斷，間隙恢復絕緣，完成避雷的任務。
接地 :
沒有一種材料是完全導體，也沒有完全絕緣體，
只有程度上的分別。
大地由於有許多金屬氧化物，如氧化矽、氧化鎂、氧化鐵等
及其它鹽類如氯化鈉，當潮濕時，這些物質溶解成離子狀態，
因此電阻降低，也愈容易導電，適當的與導體相接，
可使接地電阻降低，而使電荷流入大地，此即接地。
接地的目的及條件：
接地的目的：主要是將雷擊能量導入大地，及將機器的外殼或鐵構保持大地電位
，使工作人員安全。
接地的條件：(1)接地電阻低，(2)足夠的載流容量，(3)均勻的電位梯度。
低接地電阻，可供雷擊或突波電流導入大地，及電力系統接地故障的低電阻回路，
不致產生危害人員安全的電壓。足夠的載流容量，使大電流通過接地系統時，不致
燒損而失去作用。均勻的電位梯度為保護人員安全的要條件，當發生故障時，機器
或接地棒附近都可能產生電壓梯度，必須適當的降低，以維護人員安全。
接地線的裝設，通常埋設接地銅板或接地銅棒，其目的是增加接觸大地的面積來減
少接地電阻，銅棒為鋼棒包銅製，不會生銹腐蝕。接地系統可分為放射式、匯流排
式及柵網式地線，其中以柵網式(Grid type)接地系統為佳。在變電所的裝置機器範圍
內埋設柵網狀接地線，在每一交叉點或以平均間隔打入接地棒，並且與地網相連接，
如圖4-9-11所示為鐵構與機器的接地，以便接在最近的地網上，使鐵構與機器的接地
和地網成一整體。接地電阻的大小與土質有關，並且與接地棒埋設深度及接地棒的間
隔等有關。埋設深度愈深，間隔愈小，則與大地接觸面積愈大，因此接地電阻較低。
接地網的連接使用電桿及化學銅桿(Cad weld)。化學銅桿為用氧化銅，利用鋁粉為助
熔劑，以電石點火，在石墨製的模型內焊接。接地導線應有足夠的載流容量，通常以
1秒鐘的額定計算，例如60平方公厘銅線電焊連接，載流容量約為13000安培，100平
方公厘銅線，約為27000安培，如採用化學銅焊，載流容量略可提高。
鉛蓄電池的維護 :
(1)放電後應立即充電，不可任其放置於放電狀態。
(2)不可充電過量，也不可充電不定。
(3)每隔相當時間，電池組要充電一次。
(4)充電時溫度不要太高，不要有太多氣泡產生。
(5)電解液比重不可太高，要遵守製造廠商的說明。
(6)注意電解液面，太低時加水，不可使極板露出。
(7)不要任意加硫酸，除非必要。
(8)電池箱要保持清潔。
(9)電池室要通風良好並確保乾燥。
(10)電池室內不要抽煙，切忌接近火焰。
(11)不用未經化驗的不潔水質。
(12)調製電解液時，不可將水倒入硫酸中。
(13)不可用金屬棒攪拌電解液及電池用的水。
(14)電池的接頭不用銲錫或銲藥。
(15)不可在引接線接頭上做臨時引接的情形。
照度:
照度的單位：米－燭光 ( Lux )。
良好照明的條件 :
良好的照明設計，必須注意並且備下列幾個因素：
(1)照度要適當：由於經濟情況不同，各國所訂的照度基準也有差異。
其要求眼睛工作不易發生疲勞現象，
且對目的物能迅速的分辨其顏色及形態。
(2)照度要均勻：照度的均勻表示明暗的差別小，
因此設計之前應先瞭解環境與器物的反射率。
(3)不要有眩光：就是不要有刺眼的感覺，通常為降低輝度，
可增加漫射燈罩或遮光設備或採用間接照明。
(4)要合乎經濟原則。
動力設備安全檢查與維護 :
一個新設備，它表面上可能顯得很安全和性能很好，但日子一久，必會有一些零件
損壞而故障，如此就不安全和不能持續運轉，為了防止意外，我們就必須有安全檢
查工作和保養工作。
機器設備維護保養工作的目的在防止停電，因此在早期發現機器設備的不良所在，
對於維護保養工作有很大的利益，如能利用值班人員的人力來巡視各個設備，並於
發現機械設備缺陷時，隨手予以檢修即為最經濟有效的工作方法。但依機器不良情
況，大者不但值班人員人力不足，還受材料工作的限制，無法單獨由值班人員負責
維護保養的全部責任，因此維護保養工作依工作內容把工作責任劃分如下：
(1)日常保養工作：由值班人員依設備儀表或外觀檢出機器有無異狀，並即時把異常
部分修復的保養工作。機器設備的巡視週期為每日，保養工作的施行週期視情形而
定。
(2)定期點檢保養工作：依各項機器的最長檢查週期，定期做機器的性能試驗，同時
做較詳細的點檢與平時無法擦拭部分的清潔工作。
(3)臨時保養工作：值班人員所發現不良處所的改修與事故修理工作。
簡報完成
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