Exam text content

 

DEF-24010 Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö J. Bastman
TTY Tentti 14.1.2016

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta ja viedä paperin mukanaan

UA Vastaa seuraaviin kysymyksiin

Mitä tarkoittaa generaattorin statiikka (droop) asettelu esim. 4 %:ia?

—j Miksi distanssireleissä käytetään joskus heilahtelusalpaa?

c) Mitä kuvaa verkon liike-energia ja mihin sitä käytetään?
/

2) Tarkastellaan Pohjoismaisen voimajärjestelmän (säätövoima on 6000 MW/Hz) käyttäyty-
mistä tehonvajaustapauksessa. Olkiluodon yksikkö 1 (pätöteho 850 MW) irtoaa äkillisesti
verkosta.

Selosta aikajärjestyksessä mitä verkossa tapahtuu. Oleta Suomen verkon pysyvän kiinni
Ruotsissa.

b) Selosta minkälaisia pätötehoreservejä voimajärjestelmässä on?

/

3) 200 km pitkä 400 kV avojohto on tyypiltään 3-Finch, jonka r = 0.0170/km, x = 0.29 O/km,
b = 4.0 uS/km. Johdon loppupäässä on kuormitus 800 MW, cosp=0.99ind-

A) Laske johdon alkupään jännite, jos loppupään jännite on 400 kV.

b) Johdon keskelle kytketään sarjakompensaattori, jonka kapasitanssi on 72,37 HF/vaihe. Laske
johdon alkupään jännite. Loppupään jännite ja tehokerroin pysyvät a-kohdan arvoissa.

ähkönsiirtoon käytetään vaihtosähkön ohella tasajännitettä.
/ Missä tilanteissa DC-linkin käyttö on taloudellisesti ja teknisesti järkevämpää kuin AC-

hteyden käyttö?
N aihtosähkökaapelin kapasitanssi on 200 nF/km ja taajuus 50 Hz. Kaapeli kestää 600 A vir-

. Laske kuinka pitkä kaapeli voi olla?
—/DC-kaapalin alkupään tasajännite on tietyssä siirtotilanteessa 512 kV ja loppupään 500 kV.
Kaapelin häviöt näillä jännitteillä on 15 MW. Laske kaapelin virta ja resistanssi.

5) Generaattori syöttää kuvan 1 mukaisesti muuntajan ja johdon kautta jäykkään verkkoon te-
hon p =9 pu tehokertoimella coso = 0.98jng. Generaattorin muutostilan tahtireaktanssi x?a =
0.05, muuntajan reaktanssi 0.02 ja johdon reaktanssi 0.01 pu. Asemalla B tapahtuu vikavas-
tukseton 3-vaiheinen oikosulku, joka poistuu itsestään tehokulmaa & = 80* vastaavalla ajan-
hetkellä. Tarkastele pinta-alakriteerion avulla, onko tilanne stabiili? Häviöitä ei oteta huomi-

 

oon. =
A B c
JA
Jäykkä verkko =
p=9pu =
coso=0.98;nd 5
u=1.0pu 3
Kuva 1. =
-Pamael Costi”

 

 

 
 

Tehonsiirron yhtälöt siirtovakioiden 4= 4/a, B= B/B ja D=DZa avulla ilmaistuna. Kulma
ö on alku- ja loppupään jännitteiden välinen kulma s.e. Vs = Vs 25 ja Vr = Vr /0*.

Alkupään tehoille

Dil cos(B- a Ir an

jä
il

 

 

 

D :
0. =[Sl[rd| sintp-

s

 

 

 

 

 

Loppupään tehoille

no df alana

 

are cos(B-a)

 

 

VALA
0 = sin(P- 8)
E

 

rd sin(£-a)

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

S
a
jä
N

2
1 a &

ed

R
JN
je

=
N
IS

—a0

s

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

E, on a-vaiheen Thevenin jännite ja Ia1 ja Ia ovat myötä- ja Vastaverkon virrat a-vaiheessa
Z1, Zo, Zo ovat myötä-, vasta- ja nollaverkon impedanssit ja Z Z on vikaimpedanssi

1-v. maasulun aikaiset vaihejännitteet (vika a-vaiheessa)
SZ
NZ de
3 27) 4(2 -0Z, +(a* 4
2124. a
—3aZ! +(a-a')Z, +(a- DZ,
Z+2 +234 £

a

Heilahteluyhtälö, &, = tahtikulmanopeus, H = hitausvakio s
2H 25 ö

o, o
Kineettinen energia, Sn = koneen nimellisteho

m

=PM-Pi

W, = A ja toisaalta H = Passi
2 S,

n