Exam text content

SVT-1200 Sähkövoimajärjestelmän perusteet

Tentti 28.3.2011 — Kirsi Nousiainen

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta

Hyväksyttyyn tulokseen vaaditaan vähintään 2 pistettä vähintään neljästä eri tehtävästä!

Tarkastellaan puupylväillä ja metalliorsilla toteutettua kolmivaiheista 24 kV (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 (4 x 1,5 p) tulevat perusteluista, ei arvauksista (vaikka olisivat
oikeinkin).

a) Vaihejohtimen ja maadoitetun metalliorren välissä on normaalissa toimintatilassa 21 kV jännite.

b) Pääjännitteen ja vaihejännitteen välillä ei ole vaihesiirtoa symmetrisessä kuormitustilanteessa, kun
kuormitusvirran tehokerroin cos =1.

c) Vaihejohtimen ja maan välisen jännitteen hetkellisarvo voi vikavastuksettoman maasulun aikana olla
maksimissaan 51,4 kV.

d) Suurin mahdollinen jännitteen hetkellisarvo kahden jännitteisen osan välissä normaalissa toimintatilassa
on 21 kV.

100 km mittaisen siirtojohdon ominaisresistanssi ja -reaktanssi vaihetta kohti ovat r=0,08 O/km ja x= 0,24
O/km. Johdon kuormana on sen loppupäässä 44 MW suuruinen kuorma (cosg=0,91 ng.) ja johdon lopussa
jännite on 110 kV.

a) Kuinka suuri on johdolla kulkeva kuormitusvirta? ( 2 p.)

b) Määritä mahdollisimman tarkasti johdon alkupään pääjännitteen itseisarvo. (2 p.)

c) Kuinka suuret ovat johdolla syntyvät pätötehohäviöt? (2 p.)

Jakelumuuntajan kilpiarvoiksi on annettu, Uni/Un=20500/410 V, S, =800kVA, Pjin=7200W, P,=1650W,
m=5,8%.

a) Laske muuntajan kuormitusvirta ja sen kulma, jos muuntajan kuormana on kaksi kuormituspistettä, joiden
kuormat ovat P;=300kW, cosp=0,83;ng. ja P, =410 kW, cosp=0,92;ng.

(2p.)

b) Mikä on muuntajan toisiojännite, jos yläjännite on nimellisen suuruinen ja muuntajalla on a)-kohdan
mukainen kuorma. (2 p.)

c) Kuinka suuret ovat muuntajan kokonaishäviöt b-kohdan tapauksessa (2 p.)

Oheisessa kuvassa 1. on esitetty eräs tehonsiirtotilanne johdolla,
jonka impedanssi on Z. Kuvaan on merkitty alku- ja loppupään = 1
vaihejännitteet Uj,ja U, ja johdolla kulkeva kuormitusvirta 7 . —! |—-->
Johdon loppupäässä olevalle kuormitukselle tehokerroin cosg=1.

Piirrä kohdista a), b) ja c) osoitinpiirrokset ja selosta, miten alku- v,
ja loppupään vaihejännitteiden välinen ero riippuu kuormitusvirran v
suuruudesta.

a) Impedanssi Z on puhdas resistanssi. (2 p.)

Kuva 1.

b) Impedanssi Z on puhdas reaktanssi. ( 2 p.)

c) Impedanssi muodostuu yhtä suuresta resistanssista ja reaktanssista.

s

Ohessa kuvassa 2. on esitetty myötäjärjestelmän virtaosoittimet

kaikille vaiheille. Piirrä eri vaiheille sellaiset vasta- ja lai
nollajärjestelmän virtaosoittimet, että ne kuvaavat

a) a- ja b-vaiheen välistä kisko-oikosulkua ilman maakosketusta.
(3p.)

b) c-vaiheen jäykkää (vikavastus=0) maasulkua
käyttömaadoitetussa verkossa (tähtipiste suoraan maadoitettu). (
3P)

Kuva 2.