Exam text content

 

 

DFEF-23060 Suurjännitetekniikka

Tentti 27.15.2016 Kirsi Nousiainen

Omaa, ohjelmoitavaa laskinta saa käyttää.

Hyväksyttyyn tulokseen vaaditaan vähintään 2 pistettä vähintään neljästä eri tehtävästä
sekä yhteensä vähintään 12 pistettä.

Selosta, millaisella järjestelyllä voit selvittää Townsendin ensimmäisen ja toisen ionisaatiokertoimen.
Perustele vastauksesi esim. sopivilla yhtälöillä ja matemaattisilla tarkasteluilla. Kerro myös lyhyesti,
mitkä ovat ne fysikaaliset ilmiöt, joiden voimakkuutta edellä mainitut kertoimet kuvaavat. (6 p.)

Selosta lyhyesti ilmaeristysvälin kolmen erilaisen purkaus- ja läpilyöntimekanismin kulku. Kerro
myös, mitkä tekijät kussakin tapauksessa vaikuttavat läpilyöntijännitteen suuruuteen. Jäsentele
vastauksesi esim. taulukon muotoon. (6 p.)

Huom! Vastauksen selkeys vaikuttaa tehtävän pisteytykseen. Ei siis mitään tajunnanvirtaa tähän!

(3 rankasta kahdesta eri materiaalista (sisäkkäin) valmistettua lieriöeristysrakennetta, jossa

sisäelektrodin säde r; on 12 mm ja ulkosäde r, on 36 mm. Eristekerrosten paksuudet on valittu siten,
että koko eristysvälin yli vaikuttava jännite jakautuu näiden kahden eri kerroksen yli suunnilleen tasan.
Eristysmateriaalien suhteelliset permittiviteetit ovat 4,2 ja 2,4.

a) Millä säteen arvolla eristysmateriaali vaihtuu toiseen? (3 p.)

b) Kuinka suuri on suurin eristerakenteessa vaikuttava hetkellinen kentänvoimakkuus, jos koko
eristysrakenteen yli vaikuttaa 80 kV:n vaihtojännite? (3 p.)

25 mm pituisen tasoelektrodivälin kumpaankin elektrodiin (pinta-ala 10 cm?) on kiinnitetty 10 mm
paksuinen eristekerros (kummassakin elektrodissa samasta materiaalista, €=4). Eristeiden väliin
jäävässä 5 mm tilassa on SFs-kaasua normaalipaineessa.

a) Millä jännitteen tehollisarvolla alkavat kaasuvälissä osittaispurkaukset elektrodien välistä
vaihtojännitettä (50 Hz) nostettaessa (3 p.)

b) Osoita graafisesti tai laskelmin, mikä on osittaispurkausten toistumistaajuus jatkuvassa tilassa, kun
koko eristerakenteen yli vaikuttaa 80 kV:n vaihtojännite (jäännösjännite purkausten jälkeen oletetaan
nollaksi) ? (3 p.)

a) Selosta lyhyesti, mitä fysikaalista ilmiötä kuvaavat eristeen permittiviteetti ja tanö. Mitkä seikat
vaikuttavat niiden arvoon? (3 p.)

b) Selosta lyhyesti metallioksidisuojan toimintaperiaate. Kerro myös, mitä seikkoja on otettava
huomioon, kun valitaan metallioksidisuojan nimellisarvoja. (3 p.)

Ohessa on liite, jossa on opintojaksoon sisältöön liittyvä yhtälöitä sekä Paschen-käyrät ilmalle ja SFc-
kaasulle.
Mass asia. Tans

DEE-23060 Suurjännitetekniikka Kaavakokoelma toiseen välikokeeseen ja tenttiin

Y=[D-a,d4=|pd/=0
A V

dEx , OEy 4 dEz P NP V-D=p
Ox Op 0z=% €
D=cE Pa =g'-je"=g/-5
VxE=0
ei BplE
isi a=dpe
Oo = 08;CoU" Pa = og; tanö C0Uf

Normaalijakauman summafunktio:

= L = UU
a -prlerf5" Ja =o) "115585 < = Ja s=Usm Uro

Normaalijakautuneella suureella todennäköisyyttä p vastaava arvo voidaan arvioida keskiarvosta ja
hajonnasta s oheisen taulukon avulla.

| Up = Usow-ks
pl% 50 16 10 1 0,1
k 0 1 1,3 2,3 3,3

 

ö
XX,
Weibull-jakauman kertymäfunktio: P:()=1 "| ( - = ] kunx > x,

 

v,
=(380+150k)d kV =!!!
Usnas ) = 0,961 (0,74+0,26-4)530 = [9 -
Uson,sr=k+ a KV tai U 50%,5= k-500 d** KV,
ta
1
ad —2174- a] = 1
0.922-k-1080 =.

missä Uo on tilastollinen 2% todennäköisyydellä esiintyvä ylijännite

 

=11-U

U s0%,4c

0,83
U
dic=164-| expp| —————"111.1-1
= = | === sis) |
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

107!

1032

5 10? 2
109

5 jo12
10!

Paschen käyrä ilmalle.

5 1992
10?

> 1012
103

5 10?
10*

pd

 

103
105

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

1073 2?

5 19:22
109

Paschen käyrä SFc-kaasulle.

5 101 2
10!

5 1092
10?

5 jo! 2
103

5 10?

10%

bar-mm

Pa:m

103 bar -mm
105 Pa-m