Exam text content

y

DEE-24000 Sähköverkkojen mallintaminen ja analyysi = J. Bastman
LY Tentti 5.3.2014 jo)

Va

   

 

ENT NY
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta e

1) Ovatko seuraavat väittämät oikein vai väärin. Perustelu 0.75 p ja oikea vastaus 0.25 p
a) Vikalaskennassa riittää laskea muutaman sähköaseman vikavirrat
b) Muuntajan tai johdon irtoamisen vaikutukset voidaan selvittää tehonjako-ohjelmalla
c) Ainoastaan Fingrdillä on lupa omistaa ja rakentaa 400 kV verkkoa
d) Suomen ja Norjan välillä on kaksi 400 kV johtoa
€) Suomen ja Ruotsin välinen tehonsiirto pidetään yleensä vakiona
£) Koko 400 kV verkkoa koskeva suurhäiriö on Suomessa viimeksi sattunut 1970-luvulla

2) Muodosta kuvan 1 verkolle suhteellisarvot käyttäen perustehona arvoa S, = 100 MVA ja
perusjännitteenä pisteessä C arvoa Uyc = 118 kV.
a) Laske suhteellisarvoilla pisteen A jännite, kun pisteen C jännite on vakio 114 kV
b) Laske generaattorin verkkoon (piste A) syöttämän pätö- ja loistehon suuruus

A B c
2043262

     

 

   

Kuorma
U=114KV
P=160 MW
400 kV 400/110 kV 0=30 MVAr
1500 MVA
KoS0 %
Kuva 1

3) 160 km pitkän 400 kV johdon parametrit ovat: r = 0.026 2/km, x = 0.33 O/km ja b = 3.57
HS/km. Loppupäässä on kuorma, jonka pätöteho on 700 MW ja loisteho 40 MVAr.
Johdon loppupään pääjännite pysyy vakiona arvossa 400 kV.
a) Kuinka suuri on johdon induktanssi ja kapasitanssi 50 Hz taajuudella?
b) Muodosta johdolle sijaiskytkentä (lukuarvoineen) ja perustele miksi käytät kyseistä mallia.
Perustelut on oltava järkeviä lähtötietoihin nähden.
c) Laske sitten johdon alkupään jännite käyttäen b-kohdassa valitsemaasi mallia

4) Vastaa seuraaviin silmukoidun siirtoverkon tehonjaon laskentaa koskeviin kysymyksiin.
a) Selosta miksi tarvitaan iteratiivinen ratkaisumenetelmä?
b) Mistä saadaan tehonjaon laskennassa iteroinnin alkuarvot ja mille suureille alkuarvot
tarvitaan?
c) Miksi solmupisteet pitää jaotella eri tyyppeihin ja mitkä ovat solmupistetyyppien
ominaisuudet?

jatkuu toisella puolella

 
5) Kuvassa2 on 110 kV verkko. Muuntajan tähtipiste on maadoitettu maadoituskuristimen
kautta. Muut lähtöarvot ovat seuraavat:
Generaattori: 10 kV, 200 MVA, x1= 30 %, x>= 20 %, x0=10 %
Muuntaja: 11/110 kV, 200 MVA, x] =x2=15 %, xo=12 %
Maadoituskuristin: xn = 20 %
110 kV avojohto: 1= 10 km,r= 0.05 O/km, x = 0.40 O/km
nollaimpedanssi: ro = 0.2 O/km, x0 = 1.6 O/km

10 km johtoa

OT ÄYYI

Kuva2

Laske 10 km etäisyydellä muuntajasta vikavirran suuruus seuraavissa tapauksissa kun vikaimpe-
danssi Zi=2 0.

a) 3-vaiheinen vika

b) 2-vaiheisen vika

c) 1-vaiheinen maasulku ; =

 

 
 

Keskipitkän johdon mc-sijaiskytkennän siirtovakiot EN

 

Ei e a 52/9
Is (i D In TY = = Ir
4 2
Tarkan m-sijaiskytkennän korjatut Z? ja Y?/2 pitkälle johdolle ovat:
sinh(y 1) == y' y tanh(y-//2)
Z = Z --—=—3 ja ===."
PI 232 71/2

jossa % on etenemiskerroin ja 1 johtopituus.
Tehonsiirron yhtälöt siirtovakioiden A4=4/0a,B=B/fja D=D/oa avulla ilmaistuna.
Kulma 6 on alku- ja loppupään jännitteiden välinen kulma s.e. Vs = Vs /ö ja VR= Vr/0*.

Alkupään tehoille

N— 0) - W df Poll oo Os(P+6)

 

 

   

Paf sims - a)- Pudas

Loppupään tehoille

ne s(B- 6) - Apf oost-0)

 

  

Alp] sin(B— o)

            

PAPA
Ossi
[8

 

 

 

 
 

)v N länpire (9 54. dd. 14.6

Symmetristen komponenttien muunnokset abe => 120 ja 120 => abc

ja i:a a | a W. = 1 11%.
Vn < 1 a a | Ja = a a 1 V,
V oo 1 [1 1 % FE x &« 15

Vikavirtojen laskentakaavoja
1-v. maasulun osalta vikavirran lauseke ja komponenttiverkkojen kytkennät on osattava ulkoa.

E, on a-vaiheen Thevenin jännite ja I.1 ja Iso ovat myötä- ja vastaverkon virrat a-vaiheessa
Z1, Za, Zo ovat myötä-, vasta- ja nollaverkon impedanssit ja Z Zi on vikaimpedanssi

1-v. maasulun aikaiset vaihejännitteet (vika a-vaiheessa)
* 3Z
4:24...
38 'Z + (a? -a)Z, + (a Zo p
Z,+Z3 + Z5+3Z
den +(4—4')Z, + (4—1)Z,

G = E,

E
= issa ssi.
2-v. oikosulku vikavirran lauseke
E = -443E,-
In = =l2 = = 1, = la = =

= 23£ Zia

2-v. maaoikosulku vikavirran lauseke vaihevirtojen lauseketta ei tarvita

£,

= Ja
Z,(Z,+3Z)
2+7 +: 7)

9 Wi <,