Exam text content

 

 

SVT-1200 Sähkövoimajärjestelmän perusteet
Tentti 10.5.2010 — Kirsi Nousiainen
Tentissä saa käyttää omia ohjelmoitavia laskimia

Tarkastellaan puupylväillä ja metalliorsilla toteutettua kolmivaiheista nimellisjännitteeltään 24 kV
(normaali käyttöjännite 21 kV) avojohtoa maasta erotetussa verkossa. Ovatko seuraavat väitteet
oikein? Jos väite on mielestäsi oikein, niin esitä perustelut väitteen tueksi. Jos väite on mielestäsi
väärin, niin kerro mikä siinä on väärin ja miksi ja kerro miten väite olisi oikein. Huom! Pisteet
tulevat perusteluista, ei arvauksista (vaikka olisivat oikeinkin).
j a) Vaihejohtimen ja pylvään maadoitetun metalliorren välissä on normaalissa toimintatilassa 21 kV

VV jännite.
b) Järjestelmän jonkin vaihejännitteen ja pääjännitteen välillä voi olla 90 asteen vaihe-ero
normaalissa kuormitustilanteessa.
c) Suurin mahdollinen jännitteen hetkellisarvo vaihejohtimen ja pylvään maadoitetun metalliorren
välissä normaalissa toimintatilassa on n. 17 kV.
d) Suurin mahdollinen jännitteen hetkellisarvo kahden jännitteisen osan välissä normaalissa
toimintatilassa on n. 36 kV.

2. —Jakelumuuntajan kilpiarvoiksi on annettu, Uni/Unn=20500/410 V, Sn =800kVA, Pin=7200W,
Po=1650W, 1=5,8%.
a) Laske muuntajan kuormitusvirta ja sen kulma toision vaihejännitteeseen nähden, jos muuntajan
kuormana on kaksi kuormituspistettä, joiden kuormat ovat P:=300kW, cosp=0,83ina. ja Po =410
KW, cosp=0,92;na.
b) Mikä on muuntajan toisiojännite, jos yläjännite on nimellisen suuruinen ja muuntajalla on a)-
kohdan mukainen kuorma.

—— c) Kuinka suuret ovat muuntajat häviöt a)-kohdan mukaisessa kuormitustilanteessa?

3. — Oheinen kuva 1. esittää tahtigeneraattorin syöttämää kolmivaihejärjestelmää.
a) Esitä suhteellisarvoilla sijaiskytkentä, jolla voit laskea oikosulkuvirran, jos kuvan kohdassa 1
(sähköaseman 110 kV kiskostossa) tapahtuu vastukseton kolmivaiheinen oikosulku. Johto (100km)
voidaan olettaa kuvattavaksi puhtaalla reaktanssillaan. Virtamuuntajan impedanssia ei tarvitse
huomioida. Vikakohdassa jännite on 110 kV.
b) Laske oikosulkuvirran suuruus ampeereina vikakohdassa em. vikatapauksessa.
c) Jos kuvan virtamuuntajan toisiossa kulkee eräässä vikatilanteessa 4 A virta, niin kuinka suuri
vikavirta kulkee kuvan kohdassa 2?

25 MVA 20/110kV
20 kV 25 MVA 1 110/21 kV
X=0,3 p.u. X=0,08 p.u. 10 MVA

X=0,02 pu.

 

(0) [=100km, x=0,40/km

141/12n=150A/5A

Kuva 1.
 

Oheisessa kuvassa 2. on esitetty eräs tehonsiirtotilanne z
johdolla, jonka impedanssi on Z. Kuvaan on merkitty alku- ja = 1,
loppupään väihejännitteet U1v ja U2v ja johdolla kulkeva —1'—->-—
kuormitusvirta 7 . Johdon loppupäässä olevalle kuormitukselle

tehokerroin cosp=1. Piirrä kohdista a), b) jac) Un Un
osoitinpiirrokset (virta ja jännitteet) ja selosta, miten alku- ja

loppupään vaihejännitteiden välinen ero riippuu

kuormitusvirran suuruudesta.

a) Impedanssi Z on puhdas resistanssi. Kuva 2.

b) Impedanssi Z on puhdas reaktanssi.

c) Impedanssi Z muodostuu yhtä suuresta resistanssista ja reaktanssista.

Ohessa kuvassa 3. on esitetty myötäjärjestelmän
virtaosoittimet kaikille vaiheille. Piirrä eri vaiheille sellaiset lat
vasta- ja nollajärjestelmän virtaosoittimet, että ne kuvaavat
a) a- ja b-vaiheen välistä kisko-oikosulkua ilman
maakosketusta. [3
b) c-vaiheen jäykkää (vikavastus=0) maasulkua
käyttömaadoitetussa verkossa (tähtipiste suoraan
maadoitettu).
[N
Kuva 3.