Tentin tekstisisältö

1/3

DEF-24010 Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö J. Bastman
Tampereen yliopisto Tentti 25.6.2019
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Kaikki tehtävät ovat 6 p. arvoisia

1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin
a) Minkä takia siirtojärjestelmässä tarvitaan tehon säätöä?
b) Mitä tarkoittaa pinta-alakriteerio ja miten ja mihin sitä voi soveltaa?
c) Pohjoismaisesta siirtojärjestelmästä irtosi 1000 MW generaattori. Taajuuden laskunopeu-
deksi välittömästi irtoamisen jälkeen mitattiin 0,2 Hz/s. Kuinka suuri oli verkon liike-ener-
gia ennen generaattorin irtoamista?

2) Vastaa 400 kV verkon osalta seuraaviin kysymyksiin
a) Mitkä ovat jännitteensäädön tavoitteet ja mitä rajoituksia jännitteiden suuruuteen liittyy?
b) Miksi 400 kV avojohtojen loistehon tuotanto on aika lailla vakio pätötehosiirron muuttu-
essa, mutta johtojen loistehon kulutus vaihtelee paljon enemmän?

3) Kaksi sähkövoimajärjestelmää A ja B on kytketty toisiinsa yhdysjohdolla, jossa kulkee 700
MW teho A:sta B:hen. Järjestelmän A säätövoima on Ka = 3000 MW/Hz ja järjestelmän B
säätövoima Ks = 1800 MW/Hz. Alueella B kuorma kasvaa äkillisesti 480 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

  

Ku = 3000MW/Hz — =
TT
Kuva 1.
4) Tarkastellaan kuvassa 2 esitettyä järjestelmää, jossa jäykkään verkkoon siirtyvä pätöteho on
6,0 pu, napajännite v, =1,04./f" pu ja jäykän verkon jännite on 1,0 pu.
a) Määritä järjestelmälle tehokulmayhtälö edellä kuvatussa tilanteessa
b) Kuinka suureksi korkeintaan voidaan a-kohdan tilanteessa nostaa tahtigeneraattorin pätöteho,
kun koneen magnetointia ei säädetä?

e) Kuinka suureksi korkeintaan voidaan a-kohdan tilanteessa nostaa tahtigeneraattorin pätöteho,
jos koneen magnetointia säädetään?

lo,
L
1]

5 Vi

x'=j0,2 j0,03
Jäykkä
verkko

Kuva 2.
käännä
2/3

5) Sähkönsiirtoon käytetään vaihtosähkön ohella myös tasajännitettä.
a) Missä tilanteissa DC-yhteyden käyttö on taloudellisesti ja teknisesti järkevämpää kuin AC-

yhteyden käyttö?
b) DC-kaapelin alkupään tasajännite on 600 kV ja virta 1200 A. Loppupään jännite on 590,4 kV.

Laske kaapelin häviöt ja resistanssin suuruus.
3/3

Keskipitkän johdon n-sijaiskytkennän siirtovakiot

1+Z
v] [4 2][7, 2 2],
1.| | 2] [1 1|1+4£ HZ]

Tehonsiirron yhtälöt siirtovakioiden 4= 4/0, B=B/f ja D= DZa avulla ilmaistuna. Kulma
don alku- ja loppupään jännitteiden välinen kulma s.e. Vs= Vs/65 ja Vr= Vr /0*.

 

 

 

Alkupään tehoille Loppupään tehoille
VollV; V5IlV,
P= 2 If cos(B- 19 ca +6) P, JP can - < Irdf cos(B- a)
Bi

 

 

 

 

  

a [fin 0) JAVA i 0 ia
5 5 ja

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

 

0,= Jrdf sin($- a)

 

 

 

E
FF

 

 

—al 1 & o V, V, 1 1 1 Va
1

Vo Pala a a 4, V,|=|a' a 11:1V,

Vaa 1 1 1]1]1% V| |a & 1]]7,

1-vaiheisen vikavirran lauseke on alla. E. on a-vaiheen Thevenin jännite ja Ia1, 1a2 ja Iso ovat
myötä-, vasta- ja nollaverkon virrat a-vaiheessa. Z1, Za, Zo ovat myötä-, vasta- ja nollaverkon
impedanssit ja Z' on vikaimpedanssi.

3£,

E
1i=1a=1.==t= vikavirta 1,=31 =..l!/!sL-
- Z,+Z,+Z,+3Z

TZ + Z,+2,432! ja

Kompensointiaste kuvaa prosentteina, kuinka paljonko johdon induktanssi tai kapasitanssi piene-
nee kompensoinnin vaikutuksesta. Sarjakompensoinnissa 80 %:in kompensointiaste kertoo johdon
induktanssin L olevan kompensoinnin jälkeen 0.2*L.

Heilahteluyhtälö, &, = tahtikulmanopeus, H = hitausvakio s
211 25

= pr pmi
o OP" *

Kineettinen energia, Sn = koneen nimellisteho

W, = = Ja? toisaalta H = Passi

n