Exam text content

DEE-24010 Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö J. Bastman
Tampereen yliopisto Tentti 10.5.2021
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Opiskelija saa viedä paperin. Tehtävästä yksi saa 8 pis-
tettä ja muista 6 p kustakin.

1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin

a) Selosta Pohjoismaisen yhteiskäyttöverkon ominaisuuksia?

b) Miksi lisääntyvä tuulivoima hankaloittaa sähköjärjestelmän käyttöä?

e) Selosta mitkä verkon komponentit tuottavat stabiilisuuslaskennassa ratkaistavia differentiaa-
liyhtälöitä?

d) Pohjoismaisesta siirtojärjestelmästä irtosi 1000 MW generaattori. Taajuuden laskunopeu-
deksi välittömästi irtoamisen jälkeen mitattiin 0,25 Hz/s. Kuinka suuri oli verkon liike-ener-
gia ennen generaattorin irtoamista?

2) Vastaa 400 kV verkon distanssisuojausta koskeviin kysymyksiin
a) Minkä takia 400 kV avojohtojen suojaus on yleensä toteutettu distanssireleillä?
b) Millä keinoilla suojaus saadaan periaatteessa yhtä nopeaksi koko johdon osalta?
€) Jos suojattavan johdon pituus on 200 km ja johdon resistanssi r = 0.026 O/km ja reaktanssi
x = 0.33 O/km, niin miten suojausvyöhykkeiden | ja 2 asettelut voisi valita? Loppupään
asemalla ei ole muita lähtöjä.

3) Selosta kahden alueen väliseen siirtokapasiteettiin liittyviä asioita.
a) Mitkä tekijät rajoittavat kapasiteettia?
b) Miten kapasiteettia voidaan nostaa?

4) Tarkastellaan kuvan verkkoa. Jännite solmussa 3 pysyy vakiona arvossa U, =40040%V.
Laske staattisen stabiilisuuden rajateho, kun
a) Generaattorin magnetointia ei säädetä
b) Magnetointia säätämällä pidetään generaattorin napajännite siinä arvossa, joka sillä oli edellä
mainitussa kuormitustilanteessa.

Ui w W
x;=200 1 = 500 MW
ISn= 800 MVA 3 = 60 MVAr
[20/400kV (U3 = 400 kV
K= 15%

 

 

 

 

Kuva 1.

 
5) Generaattori syöttää kuvan 2 mukaisesti muuntajan ja johdon kautta jäykkään verkkoon tehon
p=2.2 pu tehokertoimella cosp = 0.9ind. Generaattorin muutostilan tahtireaktanssi x'a = 0.16,
muuntajan reaktanssi 0.03 ja johdon reaktanssi 0.01 pu. Asemalla B tapahtuu vikavastukseton
3-vaiheinen oikosulku, joka poistuu itsestään tehokulmaa 5 = 95 vastaavalla ajanhetkellä.
Tarkastele pinta-alakriteerion avulla, onko tilanne stabiili? Häviöitä ei oteta huomioon.

A B €

Jäykkä verkko
p=22pu

 

cos = 0.9ind
u=1.0pu

Kuva 2.

Kesk
vikavirran lauseke on alla. E, on a-vaih
vasta- ja nollaverkon virrat a-vaiheessa. Z1,
it ja Z! on vikaimpedanssi.

E

47,42, +3Z
ointiaste kuvaa prosentteina, kuinka paljonko johdon induktanssi tai
oinnin vaikutuksesta. Sarjakompensoinnissa 80 %:in kompensointiaste
ssi L olevan kompensoinnin jälkeen 0.2*1..

äl ö, |, = tahtikulmanopeus, H = hitausvakio s

Sn = koneen nimellisteho

aH=51