Exam text content

DEE-23010 Sähköverkkotekniikka P. Järventausta, A.
Mutanen

Tentti 16.10.2017 Tentissä SAA käyttää OMAA
laskinta

 

1. a) Esittele lyhyesti sähkönjakeluverkoissa esiintyvät mahdolliset vikatyypit (2p)
b) Luettele sähköjohdon mitoituksessa huomioitavat tekijät (2p)

c) Selvitä lyhyesti, miten 20 kV:n keskijänniteverkon vaihejännitteet käyttäytyvät maasta
erotetun verkon 1-vaiheisessa maasulussa? (2p)

d) 1000 V:n sähkönjakelujärjestelmä: selvitä lyhyesti sen teknis-taloudelliset
käyttökohteet ja hyödyt (4p)

e) 20 kV johtolähdölle suunnitellaan liitettäväksi 2 MW tuulivoimala. Millaisia
vaikutuksia voimalaitoksella on 20 kV verkon jännitteeseen ja suojaukseen? (5p)

2. 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

1 maakaapeli 20 km

3 maakaapeli 15 km

4 maakaapeli 3 km
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=2,50jaR=020

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 9) (3p)

b) Kuinka syvä jännitekuoppa (jäännösjännite prosentteina) näkyy pääjännitteissä
sähköasemalla 20 kV kiskossa, jos lähdöllä 2 tapahtuu 3-vaiheinen vika
(vikaimpedanssi Zr= 0 02) 8 km päässä sähköasemalta? (2p)

c) Lähdön 1 alussa sattuu yksivaiheinen maasulku. Laske maasulkuvirta ja nollajännite.
(Vikaresistanssi Rr= 0 9) (3p)
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 2/km). Alueelle ei ole
varasyöttöyhteyttä.

a) Laskentakorko on 6 %, cosp = 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)

Talousmatematiikan kaavoja:

— (1+7/100)" oo (1+7/100)
1+ p/100 — 1+ p/100
r Pp
K=8 a = 1 Hw
e-1

A+%0)