本論文主要探討當外部台電供電系統故障時，高雄捷運路網之緊急供電系統分析。首先介紹高雄捷運供電系統架構及設計理念，並針對牽引動力負載及車站負載進行模擬分析，以確認高雄紅、橘路網所規劃之供電系統，於目標年尖峰時段二分鐘班及三分鐘班距之運轉條件下，能否符合營運需求，並同時討論當其中一座主變電站(BSS)因事故或維護停機時，在轉供模式下營運，主變電站容量是否可滿足目標年尖峰班距之電力需求。
當台電系統發生故障導致高雄捷運兩座之變電站停電時，藉由電力系統之暫態分析，探討捷運系統柴油緊急發電機之緊急供電能力。除了考慮緊急發電機之激磁系統與調速系統外，亦將車站負載模型一併納入考量，以探討因長距離輸電電纜所引起的傅倫第效應，最後藉由捷運電力系統之暫態穩定度分析，模擬不同維生負載狀況下，電力系統之暫態響應，以提供捷運緊急供電模式運轉與策略規劃之參考。

The main purpose of this thesis is to study the emergency power-supply system analysis for red and orange lines of Kaohsiung Mass Rapid Transit(KMRT). First of all, the configurations of KMRT power-supply were introduced. Then the traction power required and station substation demand were analyzed by computer program. The suitability of planning and the power-supply system were examined by considering their target year requirements based on the headways of both 2 and 3 minutes.
The dispatch strategic is investigated when one of Bulk Supply Substation(BSS) was outaged. To analyze the system transient stability for the islanding operation of KMRT system when all 161kV circuits tripped, the mathematical models of the standby diesel generators with excitation system and governor system as well as the loads are considered in the computer simulation. The Ferranti effect due to 22.8kV cables for the transmission of energy backup power to send the critical loads in the train station is investigated, it is found that the shunt reactors is required for the mitigation of over voltage problem introduced by the Ferranti effect.

中文摘要 I
英文摘要 III
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究之目的 2
1-3 論文架構概述 2
第二章 高雄捷運供電系統架構 4
2-1 前言 4
2-2 捷運供電系統架構概述 6
2-2-1 主變電站 7
2-2-2 車站變電站 9
2-2-3 牽引動力變電站 11
2-2-4 直流饋電系統 12
2-2-5 緊急電力供電系統 14
2-2-6 機廠變電站 16
2-2-7 電力遙控系統 17
2-3 高雄捷運系統路網簡介 18
2-4 高雄捷運紅、橘路網供電系統架構 20
第三章 高雄捷運系統轉供策略與電力潮流分析 26
3-1 前言 26
3-2 高雄捷運系統轉供策略概述 26
3-2-1 說明 26
3-2-2 高雄捷運高壓供電系統設計理念 27
3-2-3 交/直流系統負載潮流分析 29
3-2-4 高雄捷運紅、橘路網供電系統模擬分析 34
3-3 高雄捷運未來路網供電規劃 46
3-3-1 說明 46
3-3-2 建議 46
第四章 高雄捷運緊急發電系統分析 49
4-1 前言 49
4-2 電力系統數學模型 53
4-2-1 發電機數學模型之推導和建立 53
4-2-2 激磁系統模型 58
4-2-3 調速系統模型 60
4-2-4 負載模型 62
4-3 CYME分析軟體簡介 64
4-4 傅倫第效應 66
4-5 無效電力補償 73
4-5-1 發電機 73
4-5-2 充電電容 75
4-5-3 電抗器 76
4-5-4 電容器 78
4-5-5 同步電容器 79
4-5-6 其它裝置 79
4-6 緊急發電機暫態穩定度分析 81
第五章 結論 89
5-1 結論 89
5-2 未來研究方向 90
參考文獻 92

[1] 陳彥均，高雄捷運交流供電系統概述，中國鋼鐵股份有限公司，民國九十五年八月。
[2] 莊慧仁，捷運供電系統規畫與諧波改善策略，博士論文，國立中山大學，民國九十一年。
[3] 余學承，科學園區汽電共生系統之故障計算與穩定度分析，碩士論文，國立中山大學，民國八十九年。
[4] PSAF User Guide, CYME International Inc. Canada, 1998.
[5] CYMSTAB User Guide, CYME International Inc. Canada, 1998.
[6] 鄭瑋瑜，高雄捷運系統諧波與雜散電流之研究，碩士論文，國立中山大學，民國九十七年。
[7] 何湘麟，直流牽引動力分析，捷運技術，第6期，第75~81頁，民國八十一年。
[8] 高雄捷運股份有限公司：“TPS-DC On-Site Training Volume 1 of 4”
[9] 吳致文，大眾捷運供電系統分析技巧研究與應用，碩士論文，國立台灣科技大學，民國九十一年。
[10] 機廠設備(DE)報告，高雄捷運股份有限公司，民國九十三年。
[11] 高雄捷運股份有限公司：“Kaohsiung MRT Basic Studies”
[12] 高雄市政府捷運工程局，高雄都會區大眾捷運系統發展路網示意圖，民國八十九年。
[13] Study Reports for DC and AC System, Single Line Diagrams, TPC Power Demand Curve, Harmonic Studies and EMS Recommendation, November 1944 International Transit Consultants(國際捷運顧問團) for KMRT(Department of Kaohsiung Rapid Transit Kaohsiung Municipal Government ).
[14] R. C. Dugan, “Electrical Power System Quality 2E”,McGraw-Hill, 2005.
[15] 涂瑞成，69kV系統靜態電力電容器之暫態現象研究，碩士論文，逢甲大學，民國九十五年。
[16] P. Kundur, “Power System Stability and Control”, McGraw-Hill, inc., New York, 1998.
[17] 許振廷，汽電共生系統之穩定度與卸載策略設計，博士論文，國立中山大學，民國八十四年。
[18] M. Jan, W. B. Janusz and R. B. James, “Power System Dynamics and Stability”, John Wiley & Sons inc., 1984.
[19] 李奕德，汽電共生系統解聯電驛設定與卸載策略之研究，碩士論文，國立台灣科技大學，民國八十八年。
[20] C. M. Ong, “Dynamic Simulation of Electric Machinery”, Prentice-Hall, inc., New Jersey, pp.259-350, 1998.
[21] 黃郁文，捷運供電系統分析及負載轉供研究，碩士論文，國立台灣科技大學，民國九十四年。
[22] 王啟彬，高雄捷運供電系統介紹，2000年捷運工程技術研討會論文集，第8-1~8-19頁，民國八十九年。
[23] 吳全義，高雄捷運交流供電系統工程簡介，中國鋼鐵股份有限公司，技術訓練雙月刊二十八卷六期，民國九十二年十二月。
[24] 傅紅貴，大眾捷運車站一般電氣設施簡介，電機技師，第三十一期，第69~86頁，民國八十一年。
[25] 陳俊宇，應用動態規劃法及免疫演算法於捷運路網牽引動力變電站擴充規劃，碩士論文，國立中山大學，民國九十四年。
[26] 低壓供電系統報告，高雄捷運股份有限公司，民國九十三年。
[27] 陳朝順、王延興、謝長安、尹進忠，台北捷運供電系統電力調度分析研究，台北市政府捷運工程局，民國八十七年十二月。
[28] 羅欽煌、王延興、于新源、陳隆源，台北捷運供電系統電力調度保護協調分析研究期末報告，台北市政府捷運工程局，民國九十年七月。
[29] 許振廷，捷運系統緊急發電機之規劃及運轉策略，第21屆電力研討會，pp. 1143-1146，民國八十九年。
[30]“ACPS Diesel Generator Set(include Set up Transformer)”, 中國鋼鐵股份有限公司，民國九十四年。
[31] W. J. Lee, M. S. Chen and L. B. Williams, “Load Model for Stability Studies”, IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. IA-23, pp. 159-165, January/February, 1987.
[32] IEEE Task Force on Load Representation for Dynamic Performance,“Load Representation for Dynamic Performance Simulation”, IEEE Trans. on Power System, Vol. 8, pp. 472-482, May, 1993.
[33] H. Saadat,“Power Systems Analysis 2E”, McGraw-Hill, 2004.
[34] 黃哲平，輸配電學，文笙書局，民國八十年。
[35] 吳國祥，交流/直流系統之界面-整流變壓器組之模型推導與應用，碩士論文，國立台灣科技大學，民國八十六年。