Exam text content

DEE-23010 Sähköverkkotekniikka P. Järventausta, A. Nikander
Tentti 16.10.2013 Tentissä SAA käyttää OMAA laskinta

 

1. a) Toimit jakeluverkkoyhtiössä suunnittelupäällikkönä ja tehtävänäsi on perustella
investointia uuteen sähköasemaan. Luettele mitä hyötyjä uudesta sähköasemasta voi
sähkönjakeluverkolle olla ja mitä kustannuskomponentteja investointi sisältää. (4p)

b) Uutta sähköasemaa suunniteltaessa joudut myös selvittämään, siirryttäisiinkö verkko-
yhtiössäsi maasta erotetusta verkosta sammutettuun verkkoon. Mitä tekijöitä sinun pitää
tarkastella arvioidessasi sammutettuun verkkoon siirtymisen kannattavuutta. (4p)

2. a) Pienjännitejohdon poikkipinnan (A1, A)) valinnassa voidaan käyttää apuna kuvan 1
mukaista tehon P ja pituuden 1 välistä rajakäyrää. Selosta, mitä tekijöitä käyrän osat 1, 2,
3 ja 4 edustavat. (4p)

 

pituus ]

Kuva 1.

b) Esittele lyhyesti sähkönjakeluverkkojen käyttövarmuuden arviointiin soveltuvat
tunnusluvut SAIFI ja SAIDI. (2p)

G Ow

3. Verkkoyhtiösi jakelualueelle on suunnitteilla uusi pienteollisuusalue ja sinun tehtäväsi on
huolehtia alueen sähköistyksestä. Rakennettavan keskijännitejohdon pituus on 8 km, ja
kuormituksen oletettu keskiteho 1,8 MW. Vaihtoehtoina ovat 85 mm" avojohto (Pigeon,
investointikust. 20870 €/km, r = 0,337 O/km) ja 70 mm? päällystetty avojohto (SAX 70,
investointikust. 24730 €/km, r = 0,493 0/km).

a) Laskentakorko on 6 %, cos = 1, häviöiden hinta on 80 €/kW,,a ja laskentajännite johdon
loppupäässä on 20 kV. Tehon oletetaan kasvavan 2 %/a koko 20 vuoden tarkastelujakson
ajan. Kumpi johto kannattaa valita taloudellisin perustein? Perustele vastauksesi
laskelmin. (4p)

b) Jos keskeytyskustannuksetkin huomioidaan koko tarkasteluajalta, niin kumpi johto
kannattaa tällöin valita? Perustele vastauksesi laskelmin. Avojohdon vikataajuus
vuodessa on 5 vikaa/100 km ja PAS-johdon 2 vikaa/100 km, vian keskimääräinen
korjausaika on 2 h sekä keskeytyskustannusten arvostus 1,5 €/kW ja 12 €/kW. (3p)

 
4. Tarkastellaan kolmivaiheista 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 0 ja R=0,20

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 O) (3p)

b) Kuinka syvä jännitekuoppa (jäännösjännite prosentteina) näkyy pääjännitteissä
sähköasemalla 20 kV kiskossa, jos lähdöllä 2 tapahtuu 3-vaiheinen vika 8 km päässä
sähköasemalta? (3p)

c) Lähdön 1 alussa sattuu yksivaiheinen maasulku. Laske maasulkuvirta ja nollajännite.
(Vikaresistanssi Re= 0 O) (3p)

Talousmatematiikan kaavoja:

1+ p/100 1+ p/100
Tr P
k=e2— = 2.0
E=

= + %)