Tentin tekstisisältö

TAU/Sähkötekniikka/ Kari Lahti

EE.EES.240 SUURJÄNNITETEKNIIKKA

Tentti 1.3. 2022

EI KIRJALLISUUTTA. Vapaavalinteisen laskimen käyttö sallittu, mutta laskimen muisti on tyhjennettävä
tentin alussa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. a) Millaisissa olosuhteissa sähköpurkaus tapahtuu kaasussa ns. Townsendin mekanismin mukaisesti?

Selosta lyhyesti ne fysikaaliset ilmiöt, joiden voimakkuutta mekanismiin liittyvät Townsendin
yhy ;
ionisaatiokertoimet kuvaavat.
b) Selosta miten ja miksi elektronegatiivisen kaasun käyttö vaikuttaa em. ilmiöihin ja
läpilyöntilujuuteen?
N p

2. Selosta lyhyesti:

a) Miten ja millaisissa tapauksissa polariteetti vaikuttaa kaasueristysvälin läpilyöntilujuuteen?
b) Eristeen permittiviteetti on kompleksinen suure (vektori). Mitä eristeen ominaisuuksia
permittiviteetin reaali- ja imaginääriosa, sekä niiden suhde kuvaavat?

c) Mitä tarkoittaa fotoionisaatio? Millaisissa tapauksissa sillä on merkittävä rooli eristysvälin
läpilyöntitapahtumassa?

3. Kuvaa lyhyesti kiinteän eristemateriaalin läpilyöntimekanismit. Kuinka pitkään suurin piirtein kestää
kunkin mekanismin kehittyminen vikaan asti.

4. Selosta lyhyesti tehomuuntajan öljypaperieristyksen keskeisin vanhenemismekanismi, tavallisimmat
vaurioiden syyt sekä kunnonvalvontaan käytettävissä olevat menetelmät.

5. Lieriökondensaattorin sisäsäde r:=4 mm ja ulkosäde 7;=12 mm. Eristys muodostetaan kahdesta
eristeestä, joiden suhteelliset permittiviteetit ovat 2 ja 4. Miten eristekerrokset olisi mitoitettava, jotta
molempien kerrosten yli vaikuttaisi sama jännite?

6. Mitoita keskijänniteverkkoon (Um=24 kV) sopiva vaihe-maa -väliin sijoitettava MO-suojatyyppi
(suojan U; ja U,), kun tiedät, että verkossa pisin maasulun kestoaika kokeilukytkentöineen on 20 s, ja
suurin pääjännite (U,) on 22,0 kV. Maasulun aikana vaihejännite voi pahimmillaan kohota 1,05*U)-
kertaiseksi normaalitilan arvoon verrattuna. Suojan TOV-käyrä on annettu kuvassa 1.

Ta Coen = KaialvjAUT A Pe hp Se DT

+ ITI voltage | operating — steepcurrentimpuse — Lightningcurrentimpulse
voltage wave 1/5 wave 8/20 as
T HII 11 SKA 10KA 0 KA O 25KA SKA LeioKA O 20kA
I ups KU KU Kp KV KM KY
| O Nay stomi

140 E—— H ——+ + is ma [| 119 a mA m
m Hae matti msi ms ln
1,35 | | maas 1051194 25 815 140
U] | TII 234 209 210 222 73 = 240 toa
130 | i 253202 236 250 = 282 0217 316
TII 7 335 261 277 290 30.7 35.0
I a | IN 349 36.9 288 20.5 320 330 306
394403 me sä 349 309 tä
mt mese 340 — 160 318 — 400 — 458
5 vaa aa9 0 3680307 = 408000 10
v b 45 503 Jr as 6 461 = 526
145 || 200 16 50.7 537 419 443 455 49.2 s6.1
. ES 213 17 s3.8 569 444 470 493 s22 sos
25 18 s Ga mn do ma. TO vi
110 i] 28 —10 so2 0637 407 = ses ss saa 0 sn
ms = TT aa) 20 mal sai mat jon
msn er 1 0 3130 009 = 0390187 11
man v TaaTT smlllen se mr ms
10 E | |] - . : ; ae
i w 10 1000 1000 18 55 a JS I Ron mm

 

Kuva 1. ABB:n MWK-suojan TOV-käyrä T=crov=Urov/Uc. Käytä a on annettu ilman esirasitusta ja käyrä b
esirasituksen kanssa. TOV=Temporary Over Voltage. Oikealla lista ABB MWK suojamalleista.
Kaavakokoelma ym. lähdemateriaalia

Y=[D-n,d4=|p,dV=0 6, =|E-ud4=
4 v 5 €
OF, | 0Ey | 0F: Py v.g-P V-D=p,
Ox Oy oO € €
D=cE e=8'-jo"=6255
VxE=0
r et a= Ape"?P!/E
"1ylets1)
Oc= 08&:CoU? Pa= wg; tanö CoU?

Normaalijakauman summafunktio:

1 € 1 =
FU)=5 | 09|-33]= 013), missä x= Us ja s=Usm Ur
EA z s

Normaalijakautuneella suureella todennäköisyyttä p vastaava arvo voidaan arvioida keskiarvosta ja
hajonnasta s oheisen taulukon avulla.

Up= Usoa-ks

pl% 50 16 10 1 0.1
k 0 1 13 23 3,3

 

ö
Weibull-jakauman kertymäfunktio: P;(x)=1- es1( = = ) [ax 5

v,
sits (380+150k)d KV = Vu
-— ) d2T 0561-0,714+026-0530 | [9=m
Visat K" = kV tai U 509551 k:500 d SKV,
ta

0.922-k -1080

dg=2174- e) - 1|
, exp(x) =e"

missä Uo on tilastollinen 2% todennäköisyydellä esiintyvä ylijännite

 

0.3
U,
24 11 V sa d40c=1,64|exypl ——————"——11-1
U sors.ac 50%,8 ac niis) ]
U
E(rj= < = EG)=
hokf rt

s

r

s
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

   

 

 

 

U, ilmaeristykselle
10!
101
1032 51022 51012 5102 5102 5102 10 barmm
1
10 109 10! 1 10 10* 1065 Pam
|
Normaalijakauman tiheysfunktio | Normaalijakauman Va taulukko
i ja ;
j 00 0,500 5040 5080 5199 5239 5279 5319 5359
i 01 5398 5138 5478 5596 5636 5675 5714 5753
02 —5793 5832 5871 5987 6026 6064 6103 611
03 — 6179 6217 6255 6368 6406 6143 648) 6517
04 = 6554 6591 65628 6736 6772 6808 6841 6879
05 — 6915 6950 6985 7088 7123 7157 7190 7224
: E SA 06 7257 7291 7324 7422 7454 7486 7517 7549
0. 0399 397 391 381 352 333 312 29 266 | 07 —7580 7611 7642 7734 7764 7794 7823 785?
1 242 238 194 171 130 111094 079 065 j 08 —7881 7910 7939 8023 8051 8078 8106 8133
2 051 044 035 028 018 014 —010 —008 — 006 09 — 8159 8186 8212 8289 8315 8340 8365 8389
3. 004 003 —002 002 OD 2100877000. 200011000 10 — 8413 8438 8461 8531 8554 8577 8599 8621
i 11 = 8613 8665 8686 8749 8770 8790 8810 8830
i 12 — 8849 8869 8888 5944 8962 8980 8997 9015
13 —.9032 9049 9066 SIIS 9131 9147 9162 9177
N . 14 — 9192 9207 9222 9265 9279 9292 9306 9319
Normaalijakauman kertymäfunktio 15 —9332 9345 9357 9394 9406 9418 9429 9411
Po 5 16 — 9452 9463 9474 9505 9515 9525 9535 9545
o)=-4c [<a 17 — 9554 9564 9573 9599 9608 9816 9625 9635
Bn yrit 18 9641 9649 9656 9678 9686 9693 9699 9706
| 19 —.9713 9719 9726 9744 9750 9756 9761 9767
20 —9772 9778 9783 9798 5803 9808 9812 9817
Ola)=P(X <a), O(-a)=1-0(a) 7 21 9821 9826 9830 9842 9846 9850 9854 9857
22 9861 9864 9868 9878 9881 9884 9887 9890
5 ä 23 9893 9896 988 9906 9909 Yll 5913 9916
Tanlolion käyttöesmär kejä. 24 —9918 9920 9922 99299931 9932 9934 9936
1. PIX 51,35)=0(1,35) = 0,9115 25 9958 9940 9911 9916 5948 9949 9951 9952
E 26 9953 9955 9956 99509961 9962 9963 9964
2. P(-0558X 21.50) 27 —9965 9966 9967 9970 9971 9972 9973 9974
=O(1,50)-0(-0,55)=(1,50)-1+ &(0,55) = 0,9332—1+0,7088=0,6420 28 —.9974 9975 9976 9978 9979 9979 9980 9981
29 —9981 9982 9983 s984 9985 9985 9986 9986
3. Jos X— N(12,6), niin 7=X=12.n 30 —9987 9987 9987 9989 5989 9989 9990 9990
G 31 9990 9991 9991 9591 9992 9992 9992 9992 9993 9995
Tällöin P(X 215)=1-P(X <15)= 32 9993 9993 9994 9994 9994 9994 9994 9995 5995 9595
=1-0,6915=0,3085 33 9995 9995 9995 9996 9996 9996 9996 999 9996 3597
34 9997 9997 9997 9997 9997 9997 9997 9997 9997 9598
Normitusperiaate on sivulla 52. |
lx) 090 095 0975 0,990 0995 0,999 0,955 05999 099995
x 12816 1,649

 

  

 

 

 

1,9600 23264 25758 3,0902 3,2905 3,7190 3,8906