Exam text content

1/2

DEE-24010 Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö J. Bastman
TTY Tentti 27.11.2017
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Kaikki tehtävät ovat 6 p. arvoisia
1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin
a) Mitä tarkoitetaan käsitteellä statiikka?
b) Mitkä komponentit tuottavat stabiilisuuslaskennassa ratkaistavia differentiaaliyhtälöitä?

e) Miksi vaihtosähkökaapelin pituus rajoittuu muutamaan kymmeneen kilometriin?

2) Johda luonnollisen tehon lauseke häviöttömälle johdolle (r = 0, g = 0), joka on
a) Sarjakompensoitu ja kompensointiaste on k,

b) Olkoon 400 kV johdon reaktanssi 0.3302/km, suskeptanssi 3.57uS/km sekä sarjakompen-
sointiaste 70 %. Laske johdon luonnollinen teho.

3) Tarkastellaan kuvan 1 verkkoa. Jännite solmussa 3 pysyy vakiona arvossa U, = 400/0%V .
Laske staattisen stabiilisuuden rajateho, kun

a) Generaattorin magnetointia ei säädetä

b) Magnetointia säätämällä pidetään generaattorin napajännite siinä arvossa, joka sillä oli em.
kuormitustilanteessa.

U

U

[

  

 

 

 

 

 

 

=== Xj IP3 = SOOMW
Sn = 600MVA Sn = 800MVA l(03= SOMVAr
IUn=21 kV 0/400kV [03 = 400 kV
a= 100 % kk = 20 %
Kuva 1.

 

4) Vastaa seuraaviin kysymyksiin.
a) Miten 400 kV avojohtojen suojaus on toteutettu Suomessa?

b) Alla olevassa kuvassa on esitetty säteittäinen siirtojohto välillä A-B—C. Piirrä koepaperiin
näkyviin distanssisuojauksen 3 suojausvyöhykettä sekä selosta miten ne on valittu?

A B C

Kuva 2.

5) Kaksi generaattoria toimii rinnakkain. Generaattoreiden nimellistehot, statiikat ja pätötehot
ovat:

Sn = 80 MVA, Ri =4 % ja P= 60 MW an N
Sin = 45 MVA, R2 = 5 % ja Pa =25 MW

Oletetaan, että kuormituksella ei ole taajuusriippuvuutta ja kuormitus kasvaa äkillisesti 30 MW.
a) Laske taajuuden pysyvän tilan arvo kuormitusmuutoksen jälkeen
b) Laske generaattoreiden uudet pätötehot
2/2

Keskipitkän johdon n--sijaiskytkennän siirtovakiot

ZY
1+== Z
V:| |A B|ILi 2 = 11%
15 € D||Z; 11.2) = e

Tehonsiirron yhtälöt siirtovakioiden A= 4/a, B= B/B ja D= D/a avulla ilmaistuna. Kulma
Ö on alku- ja loppupään jännitteiden välinen kulma s.e. Vs = Vs/5 ja VR= VrZ/0*.

Alkupään tehoille

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fs = [|r costs H

05 =/< J sin(f-a)-

Loppupään tehoille

” -4 c0s(B- 6) JA [rd] costa—0)
sin(B oja [rdfsineg-0)

 

 

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

2

 

Va la &|i, Vl 11 1 111Ka
1 2

V = la al:lV, V,|= a a 1]. Vo»

V so 1 1 1]|1%. v] | a « 1]1K

1-vaiheisen vikavirran lauseke on alla. Es on a-vaiheen Thevenin jännite ja Ia1, Ia2 ja Iao ovat
myötä-, vasta- ja nollaverkon virrat a-vaiheessa. Zi, Z2, Zo ovat myötä-, vasta- ja nollaverkon
impedanssit ja Z' on vikaimpedanssi.

E ao 3E
less > vikavirta 1, =31, =—5mn
N Z, + 2, + 25 +32 - - Z,+Z,+72,+3Z
FHeilahteluyhtälö, &,

2
MP pm pm
o, or m €

= tahtikulmanopeus, H = hitausvakio s

 

Kineettinen energia, Sn = koneen nimellisteho

1 W,
W, =5 7 toisaalta H =—+[s]

n