115年 - 115 台灣電力公司_大學及研究所獎學金甄選_高壓工程：電力系統及電機機械#147329

1.在電力系統中，相量(Phasor)是一個用來表示正弦交流電(AC)的複數，也是一種用來簡化交流 電(AC)計算的數學工具，它可以帶來哪些便利？ (A)計算功率(實功與虛功)極其直觀 (B)微積分變成代數運算 (C)實現電網的實時廣域監控 (D)以上皆是

2.在三相電力系統中，電壓為一個時間的函數，線對線(Line to Line)電壓：
\( v_{LL}(t) = V_{peak} \cos(\omega t + \theta), \omega = 2\pi f \) ，f 為系統頻率，V_peak 為電壓峰值，請問在相量域 (Phasor domain)，該電壓應如何表示？ (A)\( \frac{V_{peak}}{\sqrt{2}} \angle \theta \) (B)\( \frac{V_{peak}}{\sqrt{3}} \angle \theta \) (C)\( \frac{V_{peak}}{2} \angle \theta \)(D)\( V_{peak} \angle \theta \)

3.執行電力潮流分析(Power Flow Analysis 或 Load Flow Study)的主要目的有哪些？ (A)確保電網運轉安全(防止設備過載與電壓違限) (B)進行電力系統的短期、中期規劃 (C)優化經濟配電與降低線路損耗 (D)以上皆是

4.在電力潮流分析中，最常用且最核心的求解算法主要有哪幾種？ (A)高斯-賽德爾法(Gauss-Seidel) (B)牛頓-拉弗森法(Newton-Raphson) (C)快速解耦合求解法(Fast-Decoupled) (D)以上皆是

5.電力系統進行電力潮流分析(Power Flow Analysis)時，搖擺匯流排(Swing Bus)通常指定哪兩個 已知變數？ (A)電壓大小∣V∣與電壓相角 δ (B)有效功率 P 與電壓大小∣V∣ (C)無效功率 Q 與電壓相角 δ (D)有效功率 P 與無效功率 Q

6.在電力潮流計算中，高斯-賽德爾法(Gauss-Seidel)與牛頓-拉弗森法(Newton-Raphson)相比，下列何者為高斯-賽德爾法之特性？ (A)收斂特性不受母線數量增加之影響 (B)每一次迭代所需計算量小，但收斂所需總迭代次數較多 (C)需要計算雅可比矩陣(Jacobian Matrix)及其逆矩陣 (D)每一次迭代所需計算量小，但收斂速度較快

7.如果有一個電力系統包含 4 個匯流排(Bus)，其中匯流排 1 為 Swing Bus，匯流排 2 為 PV Bus， 匯流排 3 與 4 為 PQ Bus。當使用牛頓-拉弗森法(Newton-Raphson)進行潮流計算時，請問雅可比矩陣(Jacobian Matrix)的維度為何？ (A) 6×6 (B) 5×5 (C) 4×4 (D) 8×8

8.在電力系統的控制中，系統之頻率(Frequency)主要與下列哪一個物理量的平衡密切相關？ (A)母線電壓大小(Voltage Magnitude, ∣V∣) (B)有效功率(Active Power, P) (C)無效功率(Reactive Power, Q) (D)諧波成分(Harmonics)

9.在電力系統的電力潮流(Power Flow)與短路故障分析中，經常採用標么系統(Per-Unit System)而 不直接用阻抗值，下列敘述何者有誤？ (A)它僅適用於平衡三相系統的穩態分析，不適用於不平衡三相系統 (B)簡化變壓器計算，不論實際電壓等級為何 (C)使電力系統的分析與設計更加直觀和便捷 (D)方便比較不同設備或系統的特性

10.一部 100 MVA、15 kV 之三相同步發電機，其次暫態電抗(Subtransient Reactance) Xd''為 0.15 p.u. 。若將容量基準值改為 200 MVA，電壓基準值維持 15 kV，則新的 Xd''為多少 p.u.？ (A) 0.15 p.u. (B) 0.20 p.u. (C) 0.30 p.u. (D) 0.60 p.u.

11.承上題，假設再將電壓基準值改為 30 kV、容量基準值維持 200 MVA，求該機組之 Xd'' 為何？ (A) 0.0500 p.u. (B) 0.0750 p.u. (C) 0.1250 p.u. (D) 0.1500 p.u.

12.長距離電力電纜或高壓輸電線路，在輕載或無載時，接收端電壓高於傳送端電壓之現象稱為 什麼效應？ (A)鄰近效應(Proximity Effect) (B)冠狀放電效應(Corona Effect) (C)集膚效應(Skin Effect) (D)弗蘭第效應(Ferranti Effect)

13.發電廠中的同步發電機(Synchronous Generator)，它的激磁系統(Excitation System)主要控制哪 些參數，並對電力系統產生何種作用？ (A)控制發電機的轉速，影響系統的頻率 (B)控制發電機的定子電流，調控負載的功率因數 (C)控制發電機的激磁電流，調節無效功率與端電壓 (D)控制發電機輸出的有效功率，影響經濟調度

14.在教學與學術研究中，經常使用單機無限匯流排案例，同步發電機在併聯於無限匯流排 (Infinite Bus)運行時，主要透過調節以下哪兩組獨立的物理量來控制其發電機的輸出？ (A)轉子磁極對數和定子繞組匝數 (B)原動機的機械輸入功率和激磁電流 (C)輸出電壓和頻率 (D)定子電流和功率因數

15.同步發電機和電力系統併聯前，必須確認符合幾項條件，以下何者沒有必要？ (A)電壓大小相同 (B)相序相同 (C)頻率相同 (D)廠牌相同

16.大型同步發電機的自動電壓調節器(Automatic Voltage Regulator, AVR)是激磁系統核心組成部分 ，其主要控制目標係下列何者？ (A)將轉速穩定在同步轉速，以維持系統頻率 (B)在負載變化時，將端電壓穩定在給定值 (C)限制在過電壓發生時的內部過電流 (D)控制輸出的有效功率，實現經濟調度

17.中央調度中心的調度員發現電力系統在輕載期間且出現電壓偏高情形時，應通知發電廠如何 調整發電機組的激磁電流？ (A)增加激磁電流 (B)降低激磁電流 (C)激磁電流降至零 (D)激磁電流維持不變

18.承上題，此時發電機組無效功率 Q 將如何變化？ (A)發電機對系統降低輸出無效功率，甚至吸收無效功率 (B)發電機無效功率先增後減 (C)發電機無效功率維持不變 (D)發電機向系統增加輸出無效功率

18.承上題，此時發電機組無效功率 Q 將如何變化？ ( A )發電機對系統降低輸出無效功率，甚至吸收無效功率 ( B )發電機無效功率先增後減 ( C )發電機無效功率維持不變 ( D )發電機向系統增加輸出無效功率
19.承上題，此時發電機的功率因數將如何變化？ (A)功率因數大於 1.0 (B)功率因數更落後 (C)功率因數趨近 1 甚至轉為超前 (D)功率因數等於 0

19.承上題，此時發電機的功率因數將如何變化？ ( A )功率因數大於 1.0 ( B )功率因數更落後 ( C )功率因數趨近 1 甚至轉為超前 ( D )功率因數等於 0
20.承上題，電力系統在電壓偏高情形時，調度人員除調整發電機組的激磁電流外，也可採取下 列何種調度？ (A)啟用電力電纜 (B)投入電抗器 (C)投入電容器 (D)降低抽蓄負載

21.單機無窮母線系統(SMIB)探討機電暫態穩定度時，常採用何種簡便之幾何方法評估系統是否 能維持穩定？ (A)等面積準則(Equal-Area Criterion) (B)牛頓-拉弗森法(Newton-Raphso) (C)高斯-賽德爾法(Gauss-Seidel) (D)對稱分量法(Symmetrical Components)

22.在同步發電機的電路模型中，同步電抗(Xd)與暫態電抗(Xd')和次暫態電抗(Xd'')之間的大小關 係為何？ (A) Xd = Xd' = Xd'' (B) Xd < Xd' < Xd'' (C) Xd'' < Xd' < Xd (D) Xd' < Xd < Xd''

23.同步發電機的阻尼繞組(Damper Winding)主要安裝在轉子磁極面上。其核心功能為何？ (A)抑制機組在暫態過程中的轉子振盪，維持同步運行 (B)在發電機正常運行時，為發電機提供額外的激磁磁通 (C)增加發電機在穩態運行時的無效功率輸出能力 (D)降低發電機的同步電抗，以提高其額定功率因數

24.在三相電力系統分析過程，例如計算故障電流，將系統轉化為正序(Positive sequence)、負序 (Negative sequence)與零序(Zero sequence)網路，其主要理由係為下列何者？ (A)將互相耦合的複雜三相簡化為獨立網路 (B)不同故障只需調整序網路的連接方式 (C)方便保護電驛(Relay)的設計與動作 (D)以上皆是

25.電力系統中，當發生三相對稱短路故障時，故障點之短路電流大小主要由下列哪一個阻抗決定？ (A)零序阻抗 Z0 (B)正序阻抗 Z1 (C)負序阻抗 Z2 (D)接地電阻 Rg

26.在三相對稱電力系統中，當發生雙線接地故障(Line-to-Line-to-Ground Fault, DLG)時，其正序、 負序與零序等效網路應如何連接？ (A)僅有正序網路存在，負序與零序網路皆為零 (B)正序網路與負序網路並聯，零序網路斷路 (C)正序、負序與零序網路三者互相並聯 (D)正序、負序與零序網路三者互相串聯

27.有一發電機中性點經阻抗 Zn接地，其零序網路中，由中性點阻抗引入的等效零序阻抗應為何？ (A) 0.5 Z_n (B) Z_n (C) 3 Z_n (D) 5 Z_n

28.有一部三相同步發電機無載運行，額定電壓為 1.0 p.u.，其正序、負序與零序阻抗分別為 X₁ = 0.2 p.u.、X₂ = 0.2 p.u.、X₀ = 0.1 p.u.。若發電機端發生單線接地故障(SLG)，則故障點的正 序電流 Ia1為何？ (A) -j2.0 p.u. (B) -j3.0 p.u. (C) -j5.0 p.u. (D) -j6.0 p.u.

29.鋼鐵廠內一部抽水馬達，為 20 馬力 6 極之三相感應馬達，額定電壓 3 相 240 V，市電頻率 60 Hz ，在額定電壓及頻率下，它的滿載轉速為 1,080 rpm，求其同步轉速為何？ (A) 1200 rpm (B) 1100 rpm (C) 1000 rpm (D) 900 rpm

30.承上題，求此運轉情境之轉差率(Slip, s)為何？ (A) 4 % (B) 5 % (C) 8 % (D) 10 %

30.承上題，求此運轉情境之轉差率(Slip, s)為何？ ( A ) 4 % ( B ) 5 % ( C ) 8 % ( D ) 10 %
31.承上題，求轉子在滿載時之頻率為何？ (A) 8.0 Hz (B) 6.0 Hz (C) 4.0 Hz (D) 3.0 Hz

32.每分鐘轉速 3600 rpm 的二極 3 相交流同步發電機，此發電機每一機械角產生若干電機角？ (A) 1° (B) 2° (C) 3° (D) 4°

33.某單相變壓器參數為 180 kVA、3600 V/180 V、60 Hz，其等效電路如圖( A )所示，在低壓側試驗之等效電路如圖( B )所示，在高壓側試驗，忽略激磁導納之等效電路如圖( C )所示。
當甲工程師已經做完開路試驗，在低壓側得到 xmh = j30 歐姆(Ω)，rch = 40 歐姆(Ω)。還有高壓側 的短路試驗，假設 R₁ = R₂、X₁ = X₂，得到 R₁ = R₂ = 0.525 Ω，X₁ = X₂ = j1.8 Ω。乙工程師為了印證結果，再做一次開路試驗，因為 r₂、x₂遠小於 rch 與 xmh，可以先忽略 r₂、x₂，請問 V_OC 要設定多少伏特(V)？ (A) 3600 V (B) 1800 V (C) 180 V (D) 90 V

34.承上題，請問 I_OC測量值為多少安培( A )？ (A) 15 A (B) 10 A (C) 7.5 A (D) 5 A

34.承上題，請問 I_OC測量值為多少安培( A )？ ( A ) 15 A ( B ) 10 A ( C ) 7.5 A ( D ) 5 A
35.承上題，請問 P_OC測量值為多少瓦特(W)？ (A) 450 W (B) 620 W (C) 810 W (D) 930 W

36.承第33題，乙工程師也再做一次短路試驗，忽略並聯激磁導納，請問注入ISC為多少安培( A )？ (A) 40 A (B) 50 A (C) 60 A (D) 75 A

36.承第33題，乙工程師也再做一次短路試驗，忽略並聯激磁導納，請問注入ISC為多少安培( A )？ ( A ) 40 A ( B ) 50 A ( C ) 60 A ( D ) 75 A
37.承上題，請問 V_SC測量值為伏特(V)？ (A) 95.6 V (B) 187.5 V (C) 200.8 V (D) 3600 V

37.承上題，請問 V_SC測量值為伏特(V)？ ( A ) 95.6 V ( B ) 187.5 V ( C ) 200.8 V ( D ) 3600 V
38.承上題，請問 P_SC測量值為多少瓦特(W)？ (A) 1300.5 W (B) 2625 W (C) 3000 W (D) 3600 W

39.承第 33 題，請問參考至高壓側之並聯元件電阻值 R_ch為多少歐姆(Ω)？ (A) 12000 Ω (B) 14000 Ω (C) 16000 Ω (D) 18000 Ω

40.承第 33 題，請問參考至高壓側之並聯元件電抗值 X_mh為多少歐姆(Ω)？ (A) 12000 Ω (B) 14000 Ω (C) 16000 Ω (D)18000 Ω

41.自耦變壓器(Autotransformer)是一種特殊形式的電力變壓器，其最大特點是一、二次側繞組共用一部分的線圈，以下何者並非自耦變壓器之優點？ (A)絕緣佳，適用在高壓使用 (B)輸出容量較額定容量大 (C)成本低，方便取得 (D)損失比例小，效率高

42.將一額定 200 kVA、220 V / 1100 V 變壓器，連接成 1320 V / 1100 V 降壓自耦變壓器時，求此自耦變壓器之容量為何？ (A) 1600 kVA (B) 1200 kVA (C) 900 kVA (D) 660 kVA

43.電力變壓器改變電壓的核心原理是電磁感應定律與磁通耦合，當電力變壓器的斷路器在投入 電網瞬間，可能產生數倍於額定電流的湧浪電流(Inrush Current)，其主要物理機制為何？ (A)繞組發生短路故障 (B)負載側的瞬時高阻抗，反射至一次側 (C)變壓器內部絕緣老化導致介質擊穿 (D)突然施加電壓導致鐵心磁通疊加超過飽和點

44.承上題，電力變壓器在併入電網瞬間產生湧浪電流，其負面影響為下列何者？ (A)長期或頻繁的投入衝擊會造成繞組變形、絕緣磨損，縮短變壓器壽命 (B)造成差動保護電驛(Differential Relay)誤跳脫 (C)導致同一匯流排(Bus)上的其他用戶或敏感電子設備因電壓驟降而當機 (D)以上皆是

45.在台灣的特高壓(161 kV 與 345 kV)設備的絕緣耐壓設計主要以下列何者為考慮標的？ (A)特快速暫態過電壓(VFTO) (B)開關突波過電壓 (C)雷突波過電壓 (D)以上皆是

46.多數電力變壓器的鐵心與繞組完全浸沒在絕緣油中，除了作為絕緣介質之外，液體絕緣油主 要承擔之重要功能為何？ (A)降低鐵心磁阻 (B)增加變壓器的機械強度 (C)散熱與冷卻 (D)儲存靜電能量

47.目前仍有許多高壓斷路器和氣體絕緣開關設備(GIS)填充六氟化硫(SF₆)氣體，作為絕緣介質和 滅弧介質，六氟化硫(SF₆)氣體其主要特性為何？ (A)具備強電負性，能吸附自由電子形成負離子，提高電氣設備的耐壓性 (B)其分子結構不穩定，在電弧下易於分解成導電物質 (C)具有極高的介電常數，但其熱傳導性能較差 (D)它是一種正電性氣體，其電子附著能力很弱

48. IEC標準詳細規範了電力設備(如電力變壓器、高壓電抗器、絕緣礙子等)進行耐壓試驗時的標準 波形。以最常見的標準雷擊衝擊波(Lightning Impulse)為例，其波前時間(T₁)和半峰值時間(T₂)分別為何？ (A) 1.0 μs / 50 μs (B) 1.2 μs / 50 μs (C) 1.2 μs / 60 μs (D)1.5 μs / 120 μs

49.模擬電力系統中的高壓脈衝波，所使用的軟體需具備之特性為何？ (A)必須是時域模擬(Time-Domain Simulation) (B)極小的時間步長(Time Step) (C)具備高頻與非線性元件模型 (D)以上皆是

50.由於高電壓具備極強的電離與穿透能力，絕緣系統的好壞直接決定了整個電網的安全、穩定 與壽命。電力系統絕緣協調(Insulation Coordination)的基本原則和目標為何？ (A)使被保護設備的絕緣強度高於保護裝置的動作電壓，以確保保護裝置先動作 (B)使所有設備的電氣壽命達到規定的年限 (C)在所有衝擊波(雷電與操作)下，保證設備的絕緣強度與系統最高電壓相等 (D)將輸電線路的對地電容降至最低