On Uke L
ja hd 047- PÄ 1F
DEE-24000 Sähköverkkojen mallintaminen ja analyysi J. Bastman
1158 Tentti 15.9.2016
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta
Opiskelija saa viedä tenttipaperin mukanaan
1) Ovatko seuraavat väittämät oikein vai väärin. Perustelu 0,75 p ja oikea vastaus 0,25 p
a) Tehonjaon ratkaisussa vertailupisteen jännite on asetettava arvoon 1.0 pu
b) Jos lyhyen johdon impedanssi on £, niin siirtovakio 4 = 1 ja siirtovakio B = Z
c) Avojohtojen nippujohtimet pienentävät johdon resistanssia
d) Fingridin verkossa on n. 4500 km 400 kV avojohtoa, joiden suskeptanssi on n. 4 uS/km.
Tyhjäkäynnissä verkko tuottaisi n. 2880 MV Ar loistehoa
2) Muodosta kuvan 1 verkolle suhteellisarvot käyttäen perustehona arvoa S» = 100 MVA ja
perusjännitteenä pisteessä C arvoa Usc = 120 kV. Laske tämän jälkeen pisteen A jännite
suhteellisarvona, kun pisteen C jännite on vakio 114 kV.
ISn=200 MVA|
'0SP= 0,98ind
Johto
Z;(1,92+j12) 2
Kuva 1
3) Oletetaan, että 50 Hz taajuudella 50 km pitkän 110 kV avojohdon resistanssi ja konduktanssi
ovat nollia. Johdon reaktanssi on 0,41 O/km ja luonnollinen teho on 31,66 MW. Laske ky-
seisen johdon
a) Aaltoimpedanssi ja etenemiskerroin
b) Induktanssi (1) ja kapasitanssi (F) kilometriä kohden
c) Miten luonnollinen teho muuttuisi, jos ko. johto olisi 25 km pitkä?
<
4) 200 km pitkän johdon loppupäässä on kuorma 750 MW, tehokerroin cosp = 0,98kap ja
pääjännite on vakio 410 kV. Johdon arvot ovat: r = 0,017 0/km, x = 0,291 O/km ja b = 4,04
HS/km. Laske johdon alkupään pätö- ja loisteho, kun johdon mallina käytetään n-
sijaiskytkentää.
jatkuu toisella puolella
Opiskelija saa viedä tenttipaperin mukanaan
5) Kuvan2 esittämässä tilanteessa ulkoinen verkko syöttää 110 kV johtoa. On laskettava virrat ja
jännitteet, kun 4 km:n etäisyydellä muuntajasta sattuu maasulku a-vaiheessa. Jännite ennen
vikaa on 115 kV. Muuntajan tähtipiste on maadoitettu maadoituskuristimen kautta.
Ulkoinen verkko: 400 kV laskentajännitteellä vikavirrat:
3-v. vikavirta1,, =12/—80*Kk4 ja 1-v. vikavirta 1,, =4/-10*%4
Muuntaja: 400/115.47 kV, 400 MVA, x1 = 15 %, xo = 12 %, kytkentä Dyn11
Maadoituskuristin 110 kV:n puolella: X=5 2
110 kV avojohto, myötäreaktanssi x = 0,4 2/km, nollareaktanssi: xo = 1,2 9/km
1 2
4 km line
earth fault
Opiskelija saa viedä tenttipaperin mukanaan
Keskipitkän johdon m-sijaiskytkennän siirtovakiot
Is
N
1
Is
I
Is
Um!
ln
IS
m
=
<
J
n
n
[S
Im
Tarkan m-sijaiskytkennän korjatut Z? ja Y?/2 pitkälle johdolle ovat:
sinh(y -/) y'
= ja —
= yl 2
tanh(y-1/2)
n
3 74
jossa 2 on etenemiskerroin ja 1 johtopituus.
Tehonsiirron yhtälöt siirtovakioiden A= A/a, B=B/fBja D=DZ/ca avulla ilmaistuna. Kulma
ö on alku- ja loppupään jännitteiden välinen kulma s.e. Vs = Vs /ö ja VR= Vr/0".
Alkupään tehoille
P= ol [ cos(B-a)- "s cos(B+6)
0, = E kf sin(B-a)- mP sin(f + &) -
Loppupään tehoille
> = "E cos(B—5)- a rf cos(B- a)
a -[f] Vil sin(8-0)
Opiskelija saa viedä tenttipaperin mukanaan
Symmetristen komponenttien muunnokset abc => 120 ja 120 => abc
Za (61 PK I 15
Valosjt & alv, V,l=|a? & 11-1V,
Pn 110 1605 8 |a a 1 K
Vikavirtojen laskentakaavoja
1-v. maasulun osalta vikavirran lauseke ja komponenttiverkkojen kytkennät on osattava ulkoa.
Ea on a-vaiheen Thevenin jännite ja Ia1 ja Ia2 ovat myötä- ja vastaverkon virrat a-vaiheessa
Z1, Zo, Zo ovat myötä-, vasta- ja nollaverkon impedanssit ja Z' on vikaimpedanssi
1-v. maasulun aikaiset vaihejännitteet (vika a-vaiheessa)
= 32!
— Zy4Z,+ 2,432"
y, =3Z' + -0Z,+ (a -1Z p
= 242, +2, +32"
V= 302" +(a-d')Za +a-1Za z
Zy +Z2+Z,+3Z
a
a
Za
2-v. oikosulku vikavirran lauseke
-jA3E
- E, =: 10
alt
= 2 2.17 == 1205
2-v. maaoikosulku vikavirran lauseke vaihevirtojen lauseketta ei tarvita
=
1 ZZ +32")
O 2,+(2,+32)