Exam text content

1/3

DEE-23010 Sähköverkkotekniikka J. Bastman

Tampereen yliopisto Tentti 17.10.2019
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Opiskelija saa viedä paperin.

1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin

a) Selosta miten Suomen sähkövoimajärjestelmä on toteutettu tuotannosta yksittäiselle kulut-
tajalle asti? Vastauksessa on hyvä lyhyesti käsitellä ainakin seuraavia asioita: minkälaista
tuotantoa, mitä jännitteitä käytetään, omistuspohja, verkon rakenne, sähkömarkkinat, mistä
sähkön hinta yksityiskuluttajalle koostuu, kuka valvoo toimintaa jne.? (3 p)

b) Milloin voit soveltaa osoitinlaskentaa sähköverkkojen tarkasteluissa? (3 p)

2) Vastaa kysymyksiin (jokainen kohta 1 p)

a) Symmetrisen 3-vaihejärjestelmän b-vaiheen jännite on U, =5,774-90*V . Laske pääjännit-
teen U, arvo.

b) Mitä tarkoittaa muuntajan kytkentäryhmä Dyn5?

c) Mitä tarkoittavat käsitteet PAS- ja AMKA-johdin ja millä jännitetasolla niitä käytetään?

d) Milloin johtimien kapasitanssi pitää ottaa huomioon?

e) Mitä tarkoittaa pikajälleenkytkentä ja mihin sitä käytetään?

£) Raven-johtimen vikavirtakestoisuus 1 s ajan on 5,1 kA. Kuinka suuren virran se kestää 0,7
s ajan?

3) Kuvan 1 verkossa välillä B — C on kaapeli, jonka impedanssi on Z, =(0,25+ j0,12) 2/ km.

Kaapeli on 10 km pitkä. Kuorman jännite pysyy vakiona arvossa 20 kV.

a) Laske sähköaseman alajännitepuolen (piste B) jännite jännitteenaleneman kaavalla.

b) Laske kaapelin pätö- ja loistehohäviöt

c) Kuormituksen rinnalle kytketään kompensointikondensaattori, joka muuttaa kuorman teho-
kertoimen arvoon cosg = 0,98xap. Laske alajännitepuolen (piste B) jännite jännitteenale-
neman kaavalla. Voit olettaa kuorman jännitteen olevan edelleen 20 kV.

d) Selitä perustellen mitä kompensointi vaikuttaa kaapelin häviöihin (joita ei tarvitse laskea)?

c
110/21 kV

z
= 20 kV
P=5,0MW

cosp = 0,8 nd

Kuva 1.

jatkuu seuraavalla sivulla
2/3

4) Tarkastellaan kuvan 2 mukaista maasta erotetun kolmen keskijännitelähdön muodostamaa
verkkoa. Verkkoa syöttävän sähköaseman kiskon pääjännite on 21 kV ja vikaimpedanssi on

 

 

 

  

 

 

nolla.
Johtotyyppi | Pituuskm | r O/km x O/km ] Maakapasitanssi/nF/km
avojohto 20 0,22 0,35 | 6
maakaapeli | — 10 018 | 0,085 | == 320 |
maakaapeli 2 0,18 0,085 | 320 |

 

 

 

 

a) Laske 3-vaiheisen oikosulkuvirran suuruus, jos vika sattuu 21 kV kiskossa.
b) Jos 2 km pituisen maakaapelin lopussa tapahtuu 1-vaiheinen maasulku, laske maasulkuvir-

 

ran suuruus ja terveiden vaiheiden vaihejännitteiden arvo vikapaikassa.
c) Miten b-kohdan maasulkuvirta muuttuu, jos vikapaikka onkin aseman kiskossa?

avojohto
maakaapeli

maakaapeli

    

 

 

 

 

 

 

Syöttävä verkko S,=25 MVA

S, = 2243 MVA 114/21 kV

JU, = 115 kV = 12%
Kuva 2.

5) Sähköverkkoyhtiö suunnittelee uuden 20 kV johdon rakentamista, ja tässä vaiheessa talou-
dellisin johdin olisi Raven. Viiden vuoden kuluttua alueelle rakennetaan kuitenkin uusi 110
kV sähköasema ja tällöin oikosulkuvirrat kasvavat niin paljon, että johdin joudutaan vaihta-
maan All32:ksi. Mikä on taloudellisin toimintatapa, kun Ravenin rakentamiskustannukset
ovat 20000 €/km, Al132:n rakentamiskustannukset 25000 €/km ja johtimen vaihtokustan-
nukset Ravenista A1132:een ovat 10000 €/km (Raven-johdon jäännösarvo huomioitu). Las-
kentakorkona käytetään 5 % ja häviökustannuksia ei tarvitse huomioida tässä tehtävässä.