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研究生： 曾正綱
Zheng-Gang Zeng
論文名稱： 小型風力發電機組與低壓配電系統 之併聯技術研究
Research on the Interconnection techniques of small wind turbines connected to a low-voltage residential distribution systems
指導教授： 陳在相
Tsai-Hsiang Chen
口試委員: 蕭弘清
none
楊文治
Wen-Chih Yang
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年： 2009
畢業學年度： 97
語文別： 中文
論文頁數： 92
中文關鍵詞： 小型風力發電機組 、低壓配電系統 、併網運轉
外文關鍵詞： Small wind turbine, low-voltage distribution system, grid-interconnection.
相關次數： 點閱：163  下載：6 
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    • 本論文旨在研究小型風力發電機組與住宅低壓配電系統併聯運轉，所可能造成之衝擊以及所需之併聯技術與規範。近年來，小型風力發電機組發展甚為迅速，預期未來將廣為應用於住宅區與郊區，並與住宅低壓配電系統併聯運轉。住宅低壓配電系統之電壓階層低、短路容量小、系統強健度遠不如高壓配電系統，小型風力發電機組如何安全、可靠地與其併聯運轉，實有深入探討之必要。本論文完成之研究工作包括國內外低壓配電系統結構、特性與運轉規範之蒐整；小型風力發電機組發展趨勢與併網規範之探討；小型風力發電機組與低壓配電系統等效模型之建置；台灣地區典型住宅低壓配電系統之短路容量評估及運轉特性分析；小型風力發電機組之最大可併網容量與影響因子靈敏度分析等。本論文之研究成果應有助於小型風力機組併網衝擊之掌握、併聯辦法之研訂以及小型風力機組之適切裝設。

    This thesis investigates the required techniques and major impacts of small wind turbines interconnected with a low-voltage residential distribution system. In recent years, the development of small wind turbines is extremely fast. The small wind turbine has great potential to be installed in the residential districts and suburbs and be connected to low-voltage residential distribution systems. The voltage level, short-circuit capacities and robustness of low-voltage residential distribution systems are much lesser than those of high-voltage distribution systems. Hence, small wind turbines may adversely affect the security and reliability of the low-voltage residential distribution system connected. This problem should be researched in a more detailed manner. The research topics of this thesis includes: data collection and analysis of structures, characteristics and operation requirements of low-voltage residential distribution systems; research on the future trend and grid-interconnection codes of small wind turbines; formation of full-scale circuit model for a typical low-voltage residential distribution system; assessment of short circuit capacity and analysis of operation characteristic of a typical Taiwan low-voltage residential distribution system; and evaluation of maximum allowable capacity of small wind turbines connected to a low-voltage residential distribution system. The research results are of value to realize the impact of small wind turbines on a low-voltage distribution network; to establish grid-interconnection codes for Taiwan, and to correctly install small wind turbines.

    中文摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖表索引 VII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究方法與步驟 3 1.3 研究貢獻 5 1.4 論文架構 6 第二章 住宅低壓配電系統供電架構介紹與等效數學模型建置 7 2.1 國內外住宅低壓配電系統供電架構與運轉方式 7 2.1.1 前言 7 2.1.2 二次系統型態 7 2.1.3 二次系統導線配置方式 10 2.1.4 配電變壓器供電方式 10 2.1.5 電壓等級 12 2.1.6 電壓變動限制 13 2.2 台灣地區典型住宅低壓配電系統等效數學模型建置 14 2.2.1 前言 14 2.2.2 系統架構與參數 15 2.2.3 系統等效模型 16 2.2.4 小型風力發電機組之架構 18 2.2.4.1永磁式同步發電機 18 2.2.4.2三相交-直流功率轉換器 19 2.2.4.3單相直-交流功率轉換器 21 2.2.4.4二階低通濾波器 24 2.3 結論 25 第三章 國內外小型風力發電機組發展趨勢與併網規範 26 3.1 前言 26 3.2 發展趨勢 26 3.3 併網規範 31 3.4 結論 34 第四章 台灣地區典型住宅低壓配電系統運轉特性分析與短路容量評估 35 4.1 台灣地區典型住宅低壓配電系統運轉特性分析 35 4.1.1 前言 35 4.1.2 沿線電壓 35 4.1.3 沿線電流 37 4.1.4 短路電流 38 4.1.5 功率損失 39 4.2 台灣地區住宅低壓配電系統短路容量評估 41 4.2.1 前言 41 4.2.2 低壓配電系統短路容量之影響因子 41 4.2.3 配電變壓器高/低壓側端子之短路容量評估 42 4.2.4 低壓接戶線沿線之短路容量評估 43 4.3 結論 45 第五章 小型風力發電機組最大可併網容量及其影響因子之靈敏度分析 46 5.1 小型風力發電機組最大可併網容量分析 46 5.1.1 前言 46 5.1.2 負載量之影響 46 5.1.3 電壓等級之影響 47 5.1.4 併接位置之影響 49 5.1.5 額定容量之影響 51 5.1.6 電壓降規範之影響 51 5.2 小型風力發電機組併網量影響因子之靈敏度分析 53 5.2.1 前言 53 5.2.2 小型風力發電機組併接位置影響之評估 54 5.2.3 配電變壓器額定容量影響之評估 57 5.2.4 低壓線路電壓降規範影響之評估 57 5.3 結論 59 第六章 小型風力發電機組之保護系統探討 60 6.1 前言 60 6.2 保護系統架構與運轉規範簡介 60 6.3 異常運轉現象分析 66 6.3.1 過電流 66 6.3.2 過/欠電壓 74 6.3.3 過/欠頻 75 6.4 保護功能驗證 80 6.4.1 過電流電驛 80 6.4.2 過/欠電壓電驛 81 6.4.3 頻率電驛 85 6.5 併聯規範探討 86 6.6 本章結論 87 第七章 結論與未來研究方向 88 7.1 結論 88 7.2 未來研究方向 89

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