Exam text content

 

DFE-23010 Sähköverkkotekniikka P. Järventausta, A. Nikander
Tentti 13.1.2016 Tentissä SAA käyttää OMAA laskinta

 

1. Pitääkö seuraavat väittämät paikansa (K=kyllä / E=ei / ET=en tiedä)? UUDET

Oikeasta vastauksesta saa yhden pisteen (1p) ja väärästä vastauksesta yhden miinus pisteen (-1p).

Vaihtoehdosta ET (=en tiedä) saa Op.

a) Säteittäisen verkkomuodon etuna on pienemmät verkossa esiintyvät oikosulkuvirrat.

b) Standardin SFS-EN50160 mukaisesti pienjänniteverkon vaihejännitteen tehollisarvojen 10
minuutin keskiarvot saavat olla asiakkaan liittämiskohdassa korkeintaan 253 V.

c) Uuden sähköaseman rakentaminen olemassa olevaan keskijänniteverkkoon kasvattaa
verkossa esiintyviä maasulkuvirtoja.

d) 1. nollausehtoa sovelletaan keskijänniteverkon maasulkusuojauksen suunnittelussa
nollavirran laskennassa.

€) Annuiteettimenetelmää sovelletaan, kun pitää jakaa kiinteät investointikustannukset
vuotuisiksi tasaeriksi koko tarkasteluajanjaksolle.

f) Keskijänniteverkon kevyesti kuormitetun 20 kV haaran korvaaminen 1000 V pienjännite-
verkolla merkitsee uutta suojausvyöhykettä johtolähdölle, mikä lisää 20 kV johtolähdön
suojauksen toimintakertoja.

PO

- a) Johda keskijännitejohdon taloudellisessa mitoittamisessa käytettävän rajatehon yhtälö, jota
sovelletaan johtimen poikkipinnan valinnassa. (3p)

b) Millaisia vaikutuksia keskijänniteverkkoon kytkeytyvällä hajautetulla tuotannolla on
sähkönjakeluverkon suojaukseen ja jännitetasoon? (3p)

c) Millaisia verkkomuotoja ja tähtipisteen maadoitustapoja sovelletaan Suomessa käytössä
olevissa eri jännitetason sähkön siirto- ja jakeluverkoissa? (3p)

»

« a) Kiskojännite keskijännitelähdön alussa on 20,7 kV. Johtona on Raven (1 = 0,54 O/km, x =
0,38 O/km). Kuormituksen coso = 0,95. Paljonko voidaan siirtää tehoa 20 km päähän, jos
johdolla sallitaan 4 % jännitteenalenema ja paljonko johdolla syntyy silloin tehohäviöitä? (3P)

b) Keskijänniteverkkoon on suunnitteilla uusi 8 km pitkä keskijännitejohto, jonka mitoitusteho
on 3,2 MVA ja keskiteho 1,8 MW. Vaihtoehtoina ovat 85 mm? avojohto (Pigeon, investointi-
kustannus 20870 €/km, r = 0,337 O/km) ja 70 mm? päällystetty avojohto (SAX 70, investointi-
kustannus 24730 €/km, r = 0,493 0/km). Laskentakorko on 8 %, cos = 1, häviöiden hinta on
80 €/kW,a ja laskentajännite johdon loppupäässä on 20 kV. Tehon oletetaan kasvavan 1,5 %/a
koko 20 vuoden tarkastelujakson ajan. Kumpi johto kannattaa valita taloudellisin perustein?
Perustele vastauksesi laskuin. (4p)

(Tenttitehtävä 4 sekä talousmatematiikan kaavat tenttipaperin kääntöpuolella)

 
 

4. Tarkastellaan 2-vaiheista oikosulkua sekä yksivaiheista maasulkua maasta erotetussa
keskijänniteverkossa, joka koostuu neljästä johtolähdöstä. Pääjännite on 21 kV. Seuraavassa on
annettu tehtävän muut alkuarvot:

Lähtö Johdinlaji Pituus
1 avojohto 60 km
2 maakaapeli 20 km
3 maakaapeli 15 km
4 maakaapeli 3km

Impedanssit:

- avojohto: r= 0,54 O/km, x = 0,38 O/km

- maakaapeli: r=0,18 O/km, x = 0,085 O/km

- 110 KV verkon ja päämuuntajan yhteenlasketut 20 kV puolelle redusoidut
impedanssiarvot: X=2,5 2 jaR=0,2 O

Kapasitanssitiedot [maakapasitanssi/vaihe]
avojohto 6,0 nF/km ja maakaapeli 230,0 nF/km

a) Lähdöllä 1 sattuu 2-vaiheinen oikosulku 25 km päässä sähköasemalta.
Laske vikavirran suuruus. (vikaimpedanssi Zr= 0 0) (4p)

b) Lähdön 1 alussa sattuu yksivaiheinen maasulku. Laske maasulkuvirta ja nollajännite.
(Vikaresistanssi Rr=0 O) (4p) E a = <—4—-iäi

Talousmatematiikan kaavoja:

— (1+7/100)? = (1+7/100) - e! -1 a. ää

= E =
1+p/100 1+ p/100 e-1
t
1=
p
JN 200)