Exam text content

 

TAopi Törhönen =SKILTA

topi tohon on (Dslvaent. tut. Fi

DEE-24010 Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö J. Bastman
TI Tentti 14.10.2015

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta ja viedä paperin mukanaan

1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin
a) Selosta perustellen miksi jännitteen säätöä voidaan tarkastella erillään tehonsäädöstä
b) Miksi distanssireleissä käytetään tietyillä johdoilla heilahtelusalpaa ja mihin salvan toimin-
ta perustuu?

c) Selosta pääperiaatteet miten 400 kV avojohdon suojaus on Suomessa toteutettu?

2) Kaksi sähkövoimajärjestelmää A ja B on kytketty toisiinsa yhdysjohdolla, jossa kulkee 200
MW teho B:stä A:han. Järjestelmän A säätövoima K, =4000 MW/Hz ja järjestelmän B sää-
tövoima Ky =1000 MW/Hz. Alueella B kuorma kasvaa äkillisesti 500 MW:ia.

a) Selosta aikajärjestyksessä mitä taajuudelle ja yhdysjohdon teholle tapahtuu ja miksi
b) Laske pysyvän tilan taajuuden arvo ja yhdysjohdon uusi teho

Järjestelmä A

Järjestelmä B

     

A=4000MW/Hz 6=1000MW/Hz

Kuva 1.

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 800MW, cosp=0.98;na.
a) Laske johdon alkupään jännite, jos loppupään jännite on 400 kV
b) Kuinka suuri rinnakkaiskondensaattori tarvitaan loppupäähän, jos alkupään jännite on
410kV ja loppupään jännitteen on oltava vähintään 400 kV?

4) Sähkönsiirtoon käytetään vaihtosähkön ohella tasajännitettä.
a) Missä tilanteissa DC-linkin käyttö on taloudellisesti ja teknisesti järkevämpää kuin AC-
yhteyden käyttö?
b) Vaihtosähkökaapelin kapasitanssi on 200 nF/km ja taajuus 50 Hz. Kaapeli kestää 600 A
virran. Laske kuinka pitkä kaapeli voi olla?
c) DC-kaapelin alkupään tasajännite on tietyssä siirtotilanteessa 512 kV ja loppupään 500 kV.
Kaapelin häviöt näillä jännitteillä on 15 MW. Laske kaapelin virta ja resistanssi.

käännä
 

ittyviä asioita.
joittavat sitokapasie
0 MW tehon siirtämise km
J upo a on 0.

5) Selosta siirtokapasiteettiin Vii

a) Mitkä tekijät ra)
p) Laske montako johtoa
nitteellä, jos verkkoa
alku- ja JoppUP'

c) Miten vimokapasileet
johdolla (kapasitanssi no

isesti.

olla korkeintaan
it tarka:

N rvitaan
a -kriteerin m!
se voi
ottia voidaan 10 ostaa? Tässä vo

lla) asemien A jaB välillä.

astella asiaa kuvan 2 mukaisella

Us

Va
Z=R+iX

   

Kuva 2.

 
 

 

Tehonsiirron yhtälöt siirtovakioiden A=A4/0,B=B/G ja D=D/o avulla ilmaistuna. Kulma 6 on alku-
ja loppupään jännitteiden välinen kulma s.e. VYs=Vs2ö ja Vrn= Vn /0P.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Alkupään tehoille

Bola] eosts-0- ken

0 al sin(£- a) "ahaa

Loppupään tehoille

P= "L cos(B-8)- < kd c0s(B-a)

D. a 5 A , K
[a -

 

 

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

Va 1 &« air, E 101117,
1

k: =! & a |-|V, Vv, =| a LV,

äjä < 14 |r; Z:| |a & 1|/7,

—

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

Ea on a-vaiheen Thevenin jännite ja 1,1 ja I,» ovat myötä- ja vastaverkon virrat a-vaiheessa
71, Zo, Zo ovat myötä-, vasta- ja nollaverkon impedanssit ja Z' on vikaimpedanssi

1-v. maasulun aikaiset vaihejännitteet (vika a-vaiheessa)
SZ

 

V.= a
= 2+2,+2,+37;

34'Z! +(a? -4)Z, +(a" -1)Z,
Po «<

Za 02132 5;
y, 382 +(0-d)Z, +(a-1)2,
= WMA L.

Heilahteluyhtälö, 0, = tahtikulmanopeus, H = hitausvakio s

2105 pm — pu
os + *

Kineettinen energia, S, = koneen nimellisteho

W, Jo toisaalta H = Ts]