Exam text content

 

DFF-24010 Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö J. Bastman
TIY Tentti 13.10.2014

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta

"Muistathan antaa palautetta Kaiku-järjestelmän kautta saadaksesi opintosuori-
tuksen."

1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin
a) Mitä tarkoitetaan generaattorin hitausvakiolla?
b) Miksi siirtoverkossa tarvitaan loistehoreservejä ja miten asia on käytännössä hoidettu?
c) Laske montako johtoa tarvitaan 2700 MW tehon siirtämiseen 300 km päähän 400 kV jän-
nitteellä, jos verkkoa käytetään N-1-kriteerin mukaisesti. Johdon reaktanssi on 0.290/km
ja alku- ja loppupään jännitteiden kulma-ero voi olla korkeintaan 35%.

2) Kaksi sähkövoimajärjestelmää A ja B on kytketty toisiinsa yhdysjohdolla, jossa kulkee 300
MW teho A:sta B:hen. Järjestelmän A säätövoima K, = 1000 MW/Hz ja järjestelmän B sää-
tövoima Ky = 3000 MW/Hz. Alueen B kuorma kasvaa äkillisesti 200 MW.

a) Selosta aikajärjestyksessä mitä taajuudelle ja yhdysjohdon teholle tapahtuu
b) Laske yhdysjohdon uusi teho (oletetaan johdon pysyvän verkossa)

3) Selosta siirtokapasiteettiin liittyviä asioita.
a) Miten kapasiteetti määritetään? .
b) Mitkä tekijät rajoittavat kapasiteettia?
o) Miten kapasiteettia voidaan nostaa?

4) Siirtoverkon johdot suojataan tyypillisesti distanssireleillä.
a) Mitä ovat suojausvyöhykkeet?
b) Miten releasettelut (yleisperiaate) voidaan suorittaa?
c) Miten heilahtelusalpa liittyy distanssireleisiin?

5) Generaattori syöttää kuvan 1 mukaisesti muuntajan ja johdon kautta jäykkään verkkoon te-
hon p = 10 pu tehokertoimella cosp = 0.9jng. Generaattorin muutostilan tahtireaktanssi x'a
=0.05, muuntajan reaktanssi 0.02 ja johdon reaktanssi 0.01 pu. Asemalla B tapahtuu vika-
vastukseton 3-vaiheinen oikosulku, joka poistuu itsestään tehokulmaa & = 100? vastaavalla
ajanhetkellä. Mitään reletoimintoja ei siis huomioida. Tarkastele pinta-alakriteerion avulla,
onko tilanne stabiili? Häviöitä ei oteta huomioon.

A B c

Jäykkä verkko
p=10pu
C0s0=0.9;ng
u=1.0pu

 

Kuva 1.

 
 

 

Tehonsiirron yhtälöt siirtovakioiden A= A/a, B= B/ Bja D=DZo avulla ilmaistuna. Kulma 5 on alku-

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ja loppupään jännitteiden välinen kulma s.e. Vs = Vs /6 ja Vr= Vr 20".
Alkupään tehoille
Pp = rf cos(B-a)- a. cos(B+5)
D= 5 rf sin($-a)- W - sin($+6)
Loppupään tehoille
P= lhasa -6)- < v, . cos(B-a)
a pellv] sin(£—8)- A v, - sin(£- a)
E )

 

 

Symmetristen komponenttien muunnokset abc => 120 ja 120 = abc

E en E ET Tia

1 2 2.
Kis 5 1 & aa k; v, = [e a 11. ai ==
| [11 Ti Pa [=== 1857.

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

Ea on a-vaiheen Thevenin jännite ja 11 ja I.» ovat myötä- ja vastaverkon virrat a-vaiheessa
Z1, Z2, Zo ovat myötä-, vasta- ja nollaverkon impedanssit jaZ' on vikaimpedanssi

1-v. maasulun aikaiset vaihejännitteet (vika a-vaiheessa)
SA
L E
Z,+Z,+Z,+3Z
p -30Z! +(d'-0)Z, +(d? -1)2,
= EZ +247 —
y 392! +(4-4')Z, +(4-1)2,
= Z,+2,+2,+32! —*

 

=4
 

 

Heilahteluyhtälö, &, = tahtikulmanopeus, H = hitausvakio s
211 25
o, Ot

 

— ppt — ppu
=PL E

Kineettinen energia, Sn = koneen nimellisteho

W, W EAN
2 S,