Exam text content

DEE-12010 Kolmivaihejärjestelmät
Tentti 20.5.2014 Kirsi Nousiainen

 

Hyväksyttyyn suoritukseen tarvitaan , että vähintään neljästä tehtävästä saa ainakin kaksi pistettä ja
lisäksi yhteensä vähintään 12 pistettä. Tentissä saa käyttää omia ohjelmoitavia laskimia

Tarkastellaan puupylväillä ja metalliorsilla toteutettua kolmivaiheista 21 kV:n avojohtoa maasta erotetussa
verkossa. Tutki seuraavia väitteitä. Jos väite on mielestäsi oikein, niin esitä perustelut väitteen tueksi. Jos
väite on mielestäsi väärin, niin kerro mikä siinä on väärin ja miksi. Huom! Pisteet tulevat perusteluista, ei
arvauksista (vaikka olisivat oikeinkin).

a) Vaihejohtimen ja pylvään maadoitetun metalliorren välissä on normaalissa toimintatilassa 21 kV:n jännite.
(1,5 p)

b) Järjestelmän jonkin vaihejännitteen ja jonkin pääjännitteen välillä voi olla 90 asteen vaihe-ero normaalissa
kuormitustilanteessa. (1,5 p.)

€) Jännitteen hetkellisarvo vaihejohtimen ja pylvään maadoitetun metalliorren välissä voi olla jossakin
tilanteessa n. 36 kV. (1,5 p.)

d) Suurin mahdollinen jännitteen hetkellisarvo kahden jännitteisen osan välissä normaalissa toimintatilassa
onn. 30 kV. (1,5 p.)

Dyn11-kytkentäisen jakelumuuntajan kilpiarvoiksi on annettu, Uni/U=20500/410 V, S, =800kVA,
Pyn=7200W, P,=1650W, m=5,8%. .

a) Laske muuntajan toision kuormitusvirta ja vaihevirran kulma toision vaihejännitteeseen nähden, jos
muuntajan kuormana on kaksi kuormituspistettä, joiden kuormat ovat P:=300kW, cosp=0,83;ing. ja P> =410
KW, cosp=0,92;na. (2 P.)

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

e) Kuinka suuri virta menee ensiökäämin läpi a-kohdan mukaisessa kuormitustilanteessa? (2 p.)

Tarkastellaan Dyn11-kytkettyä 20,5kV/0,41 kV kolmivaiheista jakelumuuntajaa. Suorittamalla
tasajännitteellä resistanssimittaus kahden vaiheen liittimien väliltä saadaan mittaustulokseksi ensiön puolelta
45 O ja toision puolelta 0,032 2. Laske,

a) kuinka suuri on muuntajan yhden vaiheen käämin resistanssi yläjännitepuolella. (2 p.)

b) kuinka suuri on muuntajan yhden vaiheen käämin resistanssi alajännitepuolella. (2 p.)

c) kuinka suuri on muuntajan yksivaiheisen sijaiskytkennän yhteenlaskettu oikosulkuresistanssi ensiön
jännitetasossa. (2 p.)

Tahtigeneraattori (Un=21 kV, S,=100 MVA, x5=0,5) on kytketty jäykkään 21 kV:n verkkoon.

a) Kuinka suuri on tahtigeneraattorin lähdejännite (vaihejännite) ja sen kulma verkon vaihejännitteeseen
nähden generaattorin syöttäessä verkkoon 85 MVA:n kuormaa tehokertoimella 0,91;na ? (2 p.)

b) Tahtigeneraattori siirtyy uuteen kuormitustilaan, jossa voimakoneelta otettava pätöteho sekä generaattorin
verkkoon syöttämän kokonaisvirran amplitudi pysyvät samoina kuin a-kohdan kuormitustilanteessa, mutta
generaattorin magnetointivirta on pienempi. Mikä on uudessa kuormitustilanteessa lähdejännitteen ja verkon
vaihejännitteen välinen kulma. (2 p.)

e) Piirrä samaan osoitinpiirrokseen verkon vaihejännite, generaattorin lähdejännite sekä kuormitusvirta a- ja
b-kohdan kuormitustilanteista. (2 p.)

a) Eräässä kolmivaiheverkon vikatilanteessa on a-vaiheelle mitattu myötäverkon virta, joka on
samansuuntainen kuin a-vaiheen todellinen virta. Selitä, mikä tilanne voi olla kyseessä ja piirrä tilannetta
vastaavat osoitinpiirrokset myötä-, vasta- ja nollaverkon virroille. (3 p.)

b) Eräässä kolmivaiheverkon vikatilanteessa on a-vaiheelle mitattu myötäverkon virta, joka on 30? edellä a-
vaiheen todellista virtaa. Selitä, mikä tilanne voi olla kyseessä ja piirrä tilannetta vastaavat osoitinpiirrokset
myötä-, vasta ja nollaverkon virroille. (3 p.)