第三章 電壓與電壓降計算
電壓有關的名詞 電壓（system voltage） 在交流電力系統中，電壓是以均方根（root-mean-square）的有效值表示。 電壓都是線對線（line-to-line）值。 通常測量電壓時，是以五分鐘平均值表示，並非瞬間值。
圖3.2 典型工業配電系統
標稱電壓（nominal voltage） 電壓降（voltage drop） 用電設備運轉時，負載電流（I）通過饋電線路的阻抗（R+jX）產生電壓降，在交流系統電壓降是送電端電壓絕對值與受電端電壓絕對值的差。 額定電壓（rated voltage ） 額定電壓是針對『用電設備』而言。額定電壓就是用電設備銘牌（name plate）上標示的電壓，也就是設計時參考電壓。如果用電電壓與額定電壓相等時，用電設備的功能最佳，安全可靠。 標稱電壓（nominal voltage） 標稱電壓是針對『系統』而言，為了表示一系統或電路的電壓，通常以電源設備的額定電壓代表之。
二次可調配系統
不正常電壓的改善 電壓過低時，首先應檢查電流是否過載。如果是因過載而引起電壓過低，則設法減輕負載需求。 如果責任分界點電壓展幅超過ANSI或類似規定，則可要求電力公司改善。 如果電壓過低的原因，是因廠內配線壓降超過5％，則應考慮是否換粗導線，或改善功因，以降低電壓降。 如果相當多分路的電壓降都超過規定，則應考慮是否更換更高電壓的變壓器。
Ic Ib In = 0 Ia
圖3.9 電壓降計算（精確公式）
近似公式
圖 3.11 Ferranti Effect (Rise)
e = KI ( Rcosθ± Xsinθ) K是一常數，其值因系統不同而變： （1）3ψ4W 求相電壓降時 K＝1。 （4）1ψ2W 求線電壓降時 K＝2（∵Zl= 2Zψ）。 （5）1ψ3W 求線電壓降時 K＝2（∵Zl= 2Zψ）。 （6）1ψ3W 求相電壓降時 K＝1。
三相系統 單相系統
有一三相230V低壓配電系統如下圖所示，由總開關箱經一325mm2，20公尺長的幹線送電至分開關箱，再經由一125mm2，50公尺長的分路送電至一個3ψ，220V，100HP的電動機，其功因為0.85落後。分開關箱的匯流排總負載為400kVA，功因為0.80落後，試求（a）分路電壓降百分率（b）幹線電壓降百分率（c）總電壓降百分率。
改善電壓降的方法 e = KI ( Rcosθ+ Xsinθ) （1）換較粗導線（使線路R、X減小）。 （2）改善功因（可減少線路電流）。 （3）提高系統電壓（可減少線路電流）。
變壓器的電壓降計算 式中 kVAL：實際容量 kVAB：額定容量
交流電動機在啟動時的電流時，可能達5～8倍的滿載電流；可能因此產生過大的電壓突降（voltage dip）。 圖3.14 電動機啟動時的電壓變化
表3.10 電動機啟動方式的比較
A: 發電機初載為零 B: 發電機初載為50％額定容量 圖3.15 電動機啟動時發電機電壓變動
感應電動機啟動時的等效電路 S：轉差率 圖3.18 多相感應電動機的每相等效電路 圖3.19 感應電動機啟動時的單相模式等效電路
圖 3.20 大型電動機啟動時單線圖
圖3.21 大型電動機啟動時等效電路
由自備緊急發電機單獨供電時，啟動電壓為 由配電系統供電時，啟動電壓為
電壓突降％ 圖3.24 電壓閃爍容許值曲線
電壓閃爍的改善 理論上，欲改善電壓閃爍的電壓突降，可以想辦法減小測定點之前的阻抗Xs，或增加測定點之後的阻抗。 加裝並聯調相機 在線路上串接電容器 在負載側串接緩衝電抗器或變壓器
圖3.26 加裝並聯調相機
圖3.27 在測定點前串接電容器
圖3.28 在測定點後加裝緩衝電抗器
例題： 有一30噸煉鋼電弧爐，其主變壓器容量15MVA，電壓比69/11.4kV，阻抗7.0％；爐用變電器容量12.5MVA，電壓比11.4kV/300V，阻抗6.0％，電弧爐及其引線的總阻抗為45％（以爐用變壓器額定值為基準）。該煉鋼廠以69kV，477MCM全鋁線的專用線路供電，線路阻抗0.131+j0.405Ω/km線路長1000公尺，電源側匯流排短路容量1250MVA，試求電弧爐運轉時引起的閃爍電壓降百分率為若干？若超過標準1.5％，應加裝串聯電抗器的容量為多少？ XS RL XL ZL XT Xt XF