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  • 電壓不平衡 浪費三座核廠發電量

    國際電學泰斗陳謨星撰寫近三千字的「離台告白」給馬總統,說明台電電壓不平衡及調控不佳,總共浪費了三座核電廠的發電量,希望馬英九在立法院將核四公投逕付二讀前的關鍵時刻做出睿智抉擇,立即停建核四,搶救浪費掉的電力。

    指電壓不平衡 也威脅電力安全

    他更直指,電壓不平衡除了經濟上浪費電力,對電力安全更造成威脅。歷史上核三廠兩次大事故就都與電壓不平衡有關。1985年,核三廠火災、發電機組燒毀,受到嚴重損壞,就是電壓不平衡引起發電機組轉軸扭轉共振而燒毀,當時台電董事長及總經理因此下台。

    另在2001年,核三廠發生開關設備燒毀,冷卻水送不進去核子反應爐的大危機,相當危險。當時政府請陳謨星擔任調查委員,他認為事故源頭也是電壓不平衡引起,所幸後來用一台備用柴油發電機才把冷卻水送進反應爐。當時台電總經理也因此下台。

    批台電未努力節電 只想蓋核電廠

    信函中指出,台電為節省變壓器供電,造成電壓不平衡,進而使用戶馬達效率降低,相當於浪費了一個核電廠的發電量;不平衡電流流經變壓器中性點接地線、地下電纜被覆接地線、架空地線等,又浪費一個廠的發電量;台電的電壓控制與調整,無法讓用戶電器在最高效率下運轉,再浪費一座核電廠的發電量,總共浪費三個核電廠發電量,也會引發核安事故。台電造成用戶端的浪費不去減少,只想拚命蓋核能電廠,沒道理。

    陳謨星表示,運用資訊科技等智慧電網,量測電壓、電流、用戶用電量等即時資訊,即時切換饋線負載或電容器等方式,讓電壓不平衡率降下來以節省電能,都是可以做的,而且只要核四經費的百分之一甚至千分之一。另外,電器做電壓控制,以在最高的效率下運轉,也可節電,是台電該努力而未努力的地方。


    公民意識 / 綠色科技

       
  • 陳謨星 教授 2013離臺告白
    曾任教美國德州大學、德國克所羅工業大學、東京帝大、墨西哥大學、北京清華大學、西安交通大學、中國電力科學研究院等四十餘大學名譽教授

    希望台電快快把浪費掉的電力能源搶救回來
    今年四月底我從美國回到台灣後,在各種場合大聲疾呼,台電電壓不平衡導致電能損失太多,多到三個核能電廠的發電量都被浪費掉。講出來之後,有些人以為台電的線路損失率只有百分之四點多,表現很好啊!有些人以為台電電壓不平衡率都符合標準,沒什麼不對啊!更多的人則是不懂電壓不平衡與三個核能電廠發電量被浪費掉到底有什麼關係呢?因此,我想藉此機會,把我所知道的說明得更清楚一點。如果能從電壓不平衡及電壓調控改善著手,搶回這些損失掉的電能,那麼我們便能省下三個核能電廠的發電量。

    電力從發電機發出來之後的電壓有三相,這個三相電壓是平衡的、對稱的。所謂三相電壓平衡是指三相電壓大小相等及三相電壓的角度各相差一百二十度,三相電壓平衡一直是電力工程師追求的目標。但是很多原因讓電力從發電端送到用戶端時,用戶端的三相電壓經常無法平衡,無法平衡的結果就是造成電壓不平衡。是什麼原因造成三相電壓不平衡呢?原因很多,但是我特別要指出來的就是台電使用的配電變壓器,原來是要用三個,一相一個,三相就是要用三個,但是因為要節省變壓器的投資費用,於是台電就用兩個變壓器來替代三個變壓器,以節省一個變壓器的費用,電學上稱為open delta或是V-V connection。兩個變壓器仍可做為三相供電來使用。由於只有兩個變壓器來供應工廠或公司行號等三相馬達的負載,便會造成電壓不平衡,電壓不平衡就是這樣來的。

    電壓不平衡的結果是怎樣呢?就是讓三相馬達變的損失增加,效率低落。有一個指標可以用來說明電壓不平衡的程度,就是電壓不平衡率。一般的三相馬達當電壓不平衡率達到百分六左右時,因為太熱幾乎就無法運轉下去甚至要跳機了。而台電的配電系統設計則是以電壓不平衡率百分之四點五做為上限,以規範配電系統的電壓不平衡率。重點來了,這個百分之四點五的電壓不平衡率送到用戶的三相馬達後,造成三相馬達的損失率高達數十個百分點,換句話說,如果電力公司送到用戶的電是品質很好的電,電壓不平衡率是零,便可以幫助用戶節約能源,用少的電能來使馬達正常工作;但如果送到用戶的電是品質不好的電,電壓不平衡率是百分之四點五的電,則用戶的三相馬達就要用更多的電能來工作,也就是浪費了更多的電能,浪費到數十個百分點。這不是線路損失,這是白白浪費掉的能源。

    台電辯稱這種節省一個變壓器的做法是師法美國,可以節省投資,由來已久。美國幅員廣大,人口密度低,農村或偏遠地區用電量少,這種節省一個變壓器的做法是送電到西瓜田的做法,幾十年前能源價格也低廉,用這種節省一個變壓器的做法有其背景因素。台灣幅員小,人口密集,用電也密集,還用這種節省一個變壓器的做法,而且比例不低,實在令人不解。台電供應給用戶電壓不平衡的電能,造成用戶的損失,台電並沒有損失而且又節省投資一個變壓器,用戶損失的電又要照繳電費給台電,損失的是用戶的電,是國家的電,實在是很不合理。我所說的電壓不平衡造成馬達數十個百分點的電能浪費掉了,就是指這些。而馬達用電更是全國用電的最大比例,大家可以想想看這中間有多少能源被浪費掉。這裡頭至少一個核能廠電廠的發電量被浪費掉了。

    除了以上所舉之外,電壓不平衡產生的不平衡電流,也會透過變壓器中性點的接地線、地下電纜被覆接地線及架空地線流到地裡去,這些地裡流的、天上流的都是能源損失,想想看全台灣有多少接地線與架空地線,都是非常非常龐大的能源損失。換句話說,如果電壓不平衡率可以降到最低,這些地裡流的、天上流的電也都可以再省下一個核能電廠的發電量了。

    改善電壓不平衡率的方法並不是沒有,運用資訊科技等智慧電網,量測電壓、電流、用戶用電量等即時資訊,即時切換饋線負載或電容器等方式,讓電壓不平衡率降下來以節省電能,都是可以做的。此外,對於用電器具做電壓控制,讓這些器具可以在最高的效率下運轉,以節省電力能源,這裡面也有一個核能電廠的發電量可以節省,都是台電該努力而未努力的地方。以往我曾替美國的電力公司做過這些智慧電網的研究,也有實際運用上,效果非常好、也節省了很多電。台電有做過什麼研究或努力來降低電壓不平衡率以減少浪費,替用戶節約能源嗎?裡面有幾十個百分點的用戶節能空間啊!台電造成用戶端的浪費不去努力減少,只想拼命蓋核能電廠,有道理嗎?就像自來水公司漏水率不去改善,拼命要蓋水庫,有道理嗎?這種運用新科技、新方法的智慧電網去改善電壓不平衡率,所費不多,核四要花三千億、四千億甚至八千億元,只要核四經費的百分之一甚至千分之一就可以節省很多電能了,台電有去做嗎?台電也應該去調查一下,用了多少這種節省一個變壓器的做法,分佈在哪裡?有多少成比例是這樣做的?造成用戶的損失加總有多少?而如果做投資改善,就加一個變壓器上去,改善不平衡率,提升電力品質,減少用戶用電損失,要花多少錢?與核四投資相比較也是少的多多,利弊得失如何?都是台電可以努力的地方,可惜到目前為止,我還看不到台電的努力。

    電壓不平衡除了經濟上浪費電力能源外,對電力安全也有很大的威脅。台電歷史上核三廠的兩次大事故都與電壓不平衡有關。民國七十四年,核三廠火災,發電機組燒毀,就是電壓不平衡引起發電機組轉軸扭轉共振而燒毀,造成鉅額損失,當時陳蘭皋董事長及朱書麟總經理都因此下台。另外一次,民國九十年,核三廠發生開關設備燒毀,冷卻水送不進去核子反應爐的大危機,相當危險。當時政府聘請我當調查委員,我認為事故源頭也是電壓不平衡所引發,這次事故後來幸運的是用上一台備用移動式柴油發電機解決,才把冷卻水送進核子反應爐,實在是天佑台灣,運氣好,但是核能安全總不能靠運氣。這次的事故,當時郭俊惠總經理也因此下台。兩次的大事故,都是電壓不平衡所引起,都是事先沒有想到會發生的事情而發生了。其實,核能電廠會出事故,都是事先沒有想到的事情發生了;或是有想到,但防禦不夠;或是有想到,也有防禦措施,但是人為因素而造成大事故。美國三哩島、俄國車諾比、日本福島不都是這樣嗎?

    總之,第一、台電用節省一個變壓器的方法供電及其他原因,造成電壓不平衡,進而使用戶馬達效率降低,浪費了一個核能電廠的發電量。第二、不平衡電流流經變壓器中性點接地線、地下電纜被覆接地線、架空地線等,又浪費了一個核能電廠發電量。第三、台電的電壓控制與調整,無法使用戶用電器具在最高效率下運轉,再浪費一個核能發電廠的發電量。電壓的不平衡及調控不佳,總共浪費了三個核能電廠的發電量。電壓不平衡同時也會引發核能安全事故,不要小看它。希望電壓不平衡這種現象,台電能夠快快設法解決改善,把浪費掉的電力能源搶救回來,核四停建不運轉,台灣電還夠,而且綽綽有餘。

    陳謨星 
    2013年5月23日

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