本論文以高雄捷運橘線為研究對象，選擇以目標年間雙邊供電時尖峰兩分鐘班距為模擬背景，以 Matlab / Simulink 軟體做為分析的工具，建立雜散電流分析之等效模型，根據現有高雄捷運橘線的接地架構對各站之雜散電流的最大分布密度及雜散電流的長度指標進行模擬，並且探討軌道對結構體的電阻變化對雜散電流之影響。

另外，針對雜散電流對埋地金屬管造成之腐蝕，本文利用雜散電流的等效模型下，設定埋地金屬管與軌道干擾源在不同的距離條件下分析金屬管之腐蝕電位，最後，探討雜散電流對公共管線所造成之影響並提出改善對策。

The research thesis is based on the study of Kaohsiung MRT Orange Line. On condition that bilateral power is supplied during the target year, make two-minute interval as the background simulation, and use MATLAB & Simulink software for analysis tools. Through the establishment of the equivalent in the stray current model, discuss the original ground construction of Kaohsiung MRT Orange Line, and change the resistance of the track structure, in order to analyze whether that affects stray currents. Besides, simulate the maximum stray current density and its length in each station.

To study cathode corrosion of underground metal pipeline due to stray current, the equivalent circuit model is applied for computer simulation. By changing the distance between the underground metal pipelines and MRT rail tracks the voltage potential of the pipe lines introduced by the stray current of MRT system is derived. The mitigation strategy of cathode corrosion due to stray current is also proposed in the thesis.

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英文摘要 ii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 xiv
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文內容概要 3
第二章 軌道系統之電力架構 6
2.1 前言 6
2.2 台鐵電力系統之介紹 7
2.2.1 變電系統架構 8
2.2.2 台鐵之主變電站 9
2.2.3 電車線系統 11
2.2.4 吸流變壓器（BT）饋電 13
2.2.5 電力監督與遙控系統（SCADA）15
2.3 高鐵電力系統之介紹 16
2.3.1 變電系統架構 17
2.3.2 台灣高鐵之主變電站（BSS） 18
2.3.3 台灣高鐵之分區饋電站（SP）19
2.3.4 電車線系統 21
2.3.5 電力監督與遙控系統（SCADA）23
2.4 捷運電力系統之介紹 24
2.4.1 捷運直流供電系統架構 25
2.4.2 單邊供電方式 26
2.4.3 雙邊供電方式 27
2.4.4 捷運主變電站（BSS）28
2.4.5 捷運牽引動力變電站（TSS）30
2.4.6 捷運車站變電站（SSS）31
2.4.7 第三軌 (Third Rail) 33
2.4.8 電力監督與遙控系統（SCADA）34
第三章 雜散電流之產生與陰極防蝕 35
3.1 前言 35
3.2 雜散電流之產生 36
3.3 陰極腐蝕原理 38
3.4 地下管線的防蝕 41
3.4.1 犧牲陽極法 42
3.4.2 外加電流法 43
3.4.3 管線的包覆 44
第四章 捷運系統雜散電流模型理論推導 45
4.1 前言 45
4.2 基本模型理論推導 45
4.3 不同接地模型理論推導 47
4.3.1 直接接地系統 48
4.3.2 二極體接地系統 50
4.3.3 非接地/高電阻接地系統 53
4.4 軌道接觸電位的理論推導 57
4.5 單邊供電系統的模型理論推導 67
4.6 雙邊供電系統的模型理論推導 69
第五章 捷運系統雜散電流分析與改善對策 73
5.1 前言 73
5.2 捷運系統的直流電路模型 75
5.3 鋼軌對地電位的偏移量 78
5.4 雜散電流的模擬分析 82
5.4.1 雜散電流的最大分布密度 84
5.4.2 雜散電流的長度指標 91
5.5 雜散電流對埋地金屬管道的模擬分析 97
5.6 抑制雜散電流的改善對策 102
第六章 結論與未來研究方向 111
6.1 結論 111
6.2 未來研究方向 112
參考文獻 113
附件A 捷運模擬分析圖 118

【1】Sy Ruen Huang,“A Short Circuit Current Study for the Power Supply System of Taiwan Railway,” IEEE Transaction on power delivery,2001.
【2】Capasso, A.,“The power quality concern in railway electrification studies,” IEEE Conference,1998.
【3】K.J.Moody,“Stray Current Characteristics of Grounded, Ungrounded and Diode Grounded DC Transit system,”IEEE,1994.
【4】E.S.Ibrahim,“Corrosion control in electric power systems,”Electric Power Systems,1999.
【5】1998年國際高速鐵路技術研討會（牽引電力系統之問題與對策），國立清華大學，民國八十七年十二月。
【6】劉彥宏，高速鐵路系統之大地洩漏電流特性分析，私立中原大學碩士論文，民國九十一年六月。
【7】交通部高速鐵路工程局，台灣南北高速鐵路機電系統工程概述，民國九十七年八月。
【8】周至如，捷運系統之軌道雜散電流分析，電機技師，78 期，第99-127 頁，民國八十八年十二月。
【9】陳孟堯，考慮單邊供電及雙邊供電之高運量捷運系統軌道電位及雜散電流分析，第二十九屆電力工程研討會，民國九十七年
【10】李建興、潘柏勳，軌道運輸接地系統對設備保護影響之研究(2/2)，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告，民國九十三年
【11】邱俊德、莊貴欽、何永盛，捷運系統雜散電流對地下鋼構設施之影響與防蝕對策研究，中華民國石油季刊，民國九十一年
【12】賀世中，結構物防蝕專論-雜散電流介紹
【13】吳世傳，台北捷運系統於台北車站與高鐵及台鐵共構處之雜散電流特性研究，私立中原大學電機工程學系，民國九十二年
【14】長谷申一，「雜散電流與電蝕」財團法人自強工業科學基金會電氣環境技術研討會，民國八十九年。
【15】曾銘棟，地下金屬構造物陰極防蝕及雜散電流電蝕防治之研究，明道大學材料學與工程學系，民國九十七年。
【16】邱德俊，地下管線陰極防蝕工程應用與檢測，中油股份有限公司煉製研究所，石油季刊，第42卷，第4期，民國九十五年。
【17】楊文治，陰極防蝕作用下交流雜散電流腐蝕研究，國立台灣科技大學機械工程系，民國九十四年。
【18】廖永煇，地下管線陰極防蝕，中國石油公司煉製事業部桃園煉油廠，民國九十六年。
【19】顏世雄，接地系統工程理論，民國90年。
【20】顏坤鴻，採用直流接地、二極體接地及非接地方式之直流鋼軌系統的雜散電流特性，捷運技術半月刊，第21期，民國八十八年八月
【21】李美蘭，台北捷運系統淡水-新店線車行軌道之接觸電位分析，捷運技術半年刋，第27期，民國九十一年八月。
【22】王子榮，台灣電汽化鐵路諧波研究，逢甲大學碩士論文，民國九十一年。
【23】交通部台灣鐵路管理局電務處，臺鐵電化路線電力供應概要，民國九十八年。
【24】李建興、王心民，直流光電捷運系統中牽引變電站之設置對軌道特性的影響，捷運技術半年刊第25期，民國九十年八月。
【25】周嘉會，「鐵路電化電蝕問題與其對策」，台電工程月刊，第19-24頁，第447期，民國七十四年十一月。
【26】周皇佑，台北捷運北投機廠邊界轉換軌電蝕分析，私立中原大學電機工程學系碩士學位論文，民國九十二年六月
【27】林學德、 李建興， 直流牽引系統中設備接地與系統接地對設備保護與人員安全之研究( I )，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告，民國九十一年八月。
【28】劉又齊，捷運系統軌道雜散電流與最大牽引功率降低之研究，國立成功\大學電機工程學系博士論文，民國九十四年六月。
【29】李威，地鐵雜散電流腐蝕監測及防護技術，中國礦業大學出版社，2004.10。
【30】陳榮良，台北捷運初期路網雜散電流之監測分析與抑制對策，私立中原大學電機工程學系碩士學位論文，民國九十年。
【31】陳孟堯，高運量捷運系統軌道電位及雜散電流分析，國立臺北科技大學碩士學位論文，民國九十七年六月。
【32】吳世傳，台北捷運系統於台北車站與高鐵及台鐵共構處之雜散電流特性研究，私立中原大學電機工程學系碩士學位論文，民國九十二年。
【33】曾乙申、林文進，捷運直流供電系統分析實例與節能方案探討，捷運技術半月刊，第35期，民國九十五八月。
【34】鄭瑋瑜，高雄捷運系統斜坡與雜散電流之研究，國立中山大學電機工程學系碩士論文，民國九十七年六月。
【35】王啟彬、劉又齊，高雄捷運供電系統介紹，電機技師雙月刊，p103-107，民國八十九年。
【36】宋吟蔚、王新華，埋地鋼質管道雜散電流腐蝕研究現狀，中國腐蝕與防護月刊，第30卷，第8期，2009。
【37】張詩錦，電蝕現象與抑制方法，電機技師，P.228~233，民國八十九年十二月。