Exam text content

1/3
EE.EES.200 Sähköverkkotekniikka J. Bastman
Tampereen yliopisto Tentti 7.12.2022
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Opiskelija saa viedä paperin.
1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin MR ;

a) Tunnet 3-vaiheisen verkon vaihejännitteet. Miten saat selville, onko tilanne symmetrinen? ;
b) Miksi tahtikoneelle vikalaskennassa käytetään alku-, muutos- ja pysyvän tilan reaktansseja?
o) Mitä ovat kuluttajaryhmäkohtaiset kuormituskäyrät ja miten niitä hyödynnetään? . |
d) Jos symmetrisen kolmivaihejärjestelmän vaihejännite U, =5,77/210%V , niin laske vaihei-

den a- ja b-välisen pääjännitteen U, arvo

2) Tarkastellaan kuvan 1 mukaisessa verkossa johdon Z,=R+ jX käyttäytymistä. Tunnetaan

sähköaseman kiskon B jännite Up sekä pisteeseen C liitetyn kuorman pätöteho ja tehoker-

roin, joka on induktiivinen.
a) Miksi tyypillisesti tunnetaan pisteen B jännite?
b) Miten saat ratkaistua pisteen C jännitteen arvon?
c) Mikä ero on johdon jännitteenaleneman ja jännitehäviön välillä?
d) Mitä pisteen C jännitteelle tapahtuu ja miksi, jos kuorman tehokerroin muuttuu kompen-

soinnin vaikutuksesta kapasitiiviseksi?

B €
110/21 kV E

A
Z Uc
P, cosp

Kuva 1.

3) Tarkastellaan kuvan 1 mukaista 20 kV verkkoa, jossa tapahtuu erilaisia vikatilanteita.
Asemien B ja C välissä on S km johtoa, jonka impedanssi Z /13 =(0,54+ j0,38)02/ km. Käytä
laskentajännitteenä arvoa 21 kV ja vikaimpedanssina arvoa nolla.

a) Laske 3- ja 2-vaiheisen vikavirran suuruus, kun vikapaikkana on aseman B kiskosto.

b) Laske 3-vaiheisen vikavirran suuruus, kun vikapaikkana on asema €.

KSyöttävä verkko

Skm

 

Kuva 2.

jatkuu seuraavalla sivulla
2/3

sää a siirret-
4) Teollisuuslaitosta varten rakennetaan uusi 5 km pituinen a ktaseen on 6
tävä huipputeho tulee olemaan 20 vuoden ajan 1,5 MVA ja coso = a « ja 20 kV. Johdinla-
% ja häviöiden hinta on 80 €/kW.a. Laskentajännite johdon loppupäässä 0 valinta ja kuinka
jiksi valitaan joko Raven tai A1132. Kumpi on taloudellisin perustein oikea
suuri virhe tehdään, jos valitaan väärä johdinlaji?

Johdin r (0/km Hinta (k€/km)

 

Raven 0,54 25:1
All32 0,22 30,8
sn nitelähdö dostamaa
5) Tarkastellaan kuvan 2 mukaista maasta erotettua kolmen keskijännitelähdön muo.

jae, SU ähdön 2 alussa
verkkoa. Verkkoa syöttävän sähköaseman kiskon A pääjännite on 21 kV. Lähdön
Sattuu 1-vaiheinen vikavastukseton maasulku.

[ Johtotyyppi | Pituuskm r O/km xO/km | Maakapasitanssi/nF/km

 

avojohto 50 | 0,22 headin S
maakaapeli 35 0,18 0,085 -
maakaapeli = 10- 0,18 —=—(| 0,085 260

 

a) Laske maasulkuvirran suuruus

b) Laske lähtöjen 1 ja 3 releiden mittaamien virtojen suuruus

    
   

A
avojohto
40 MVA maakaapeli
115/20 kV
12%

maakaapeli

Kuva 3.
3/3

Theveninin menetelmän mukainen vikavirta

1, = U , jossa
+ Zn +Z;

U, = vikapaikan vaihejännite ennen vikaa

 

Z, = Theveninin impedanssi vikapaikasta katsottuna

2”

Zy mahdollinen vikaimpedanssi

Johdon rajateho suuremman poikkipinnan käyttöön on

s,>U: KK
Kel 0

K, johdinten investointikustannukset €/km

e häviöiden hinta €/kW,a

« häviöiden kapitalisointikerroin

Pran johtojen resistanssit

Talousmatematiikan kaavoja

(1+7/100) < (1+r/100)
2 (1+p/100) (1+ p/100)

7 = kuormituksen kasvuprosentti
p = korkoprosentti

 

Kapitalisointikerroin Annuiteettikerroin
Fr
<, 2-1 p/100
a=itti .
€ | l
(1+ p /100)'

p = korkoprosentti
T = aika vuosina