Exam text content

13

EE.EES.410 Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö J. Bastman
Tampereen yliopisto Tentti 3.5.2023
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Opiskelija saa viedä paperin. Tehtävästä yksi saa 8 pis-
tettä ja muista 6 p.

1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin

a) Mitä tarkoittaa siirtoverkon käytössä usein noudatettava (N-1) - kriteeri?

b) Selosta syitä miksi Fingridin 400 kV verkossa on nykyään usein ongelmana liika loisteho?

€) Pohjoismaisen siirtojärjestelmän inertia oli 160 GWs, kun siitä irtosi tahtigeneraattori. Taa-
juuden laskuniopeudeksi alkuhetkillä mitattiin -0.25 Hz/s. Kuinka suuri oli irronneen gene-
raattorin teho?

d) Mitä malleja mielestäsi tarvitaan heilahteluyhtälön lisäksi tahtigeneraattorin toiminnan mal-
lintamiseen stabiilisuuslaskennassa, kun käytössä on simulointiohjelmisto? Jos verkossa on
4000 solmupistettä ja 500 avonapaista iahtigeneraattoria, niin kuinka monta tehonjakoyhtä-
löä ja differentiaaliyhtälöä suunnilleen joudutaan samanaikaisesti ratkaisemaan stabiilisuus-
laskennassa?

2) Kuvan 1 sähkövoimajärjestelmät A ja B on yhdistetty yhdysjohdoilla toisiinsa. Alkutilanteessa
verkosta A siirtyy verkkoon B pätötehoa 450 MW teholla. Verkon A säätövoimaksi on arvioitu
7000 MW/Hz ja verkon B 1000 MW/Hz. Verkosta B irtoaa 400 MW teholla toimiva gene-
raattori.

a) Selosta aikajärjestyksessä mitä taajuudelle ja yhdysjohdon teholle tapahtuu ja miksi?
b) Kuinka suuri on pysyvän tilan taajuuspoikkeama ja yhdysjohdon tehon muutos?
c) Kuinka suuri on yhdysjohtojen teho muutoksen jälkeen?

Järjestelmä A Järjestelmä B

 

Kuva 1.

3) Sähkönsiirtoon käytetään vaihtosähkön ohella myös tasajännitettä.
a) Selosta mitä hyötyjä on tasajännitteen käytöstä?
b) Mitä komponentteja suuntausasemalla tarvitaan?
c) Mitä tarkoittaa back-to-back ja bipolaarinen HVDC-yhteys?
d) Miten voidaan verkkokommutoidun HVDC-yhteyden osalta arvioida, onko liitäntäpisteen
verkko riittävän vahva?

Käännä
Keskipitkän johdon n-sijaiskytkennän siirtovakiot

1+Z
Y,] [4 a][m, 2 v,
Z,| [& alla 1[1+ 2] HU

Tehonsiirron yhtälöt siirtovakioiden A= 4/a, B=B/fB ja D=DZ/oa avulla ilmaistuna. Kulma
ö on alku- ja loppupään jännitteiden välinen kulma s.e. Vs= Vs 25 ja Vr= Vr /0*.

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

Alkupään tehoille Loppupään tehoille
oota) Plane P= vh e0$(-8)- | yy] oos6—0)
05 =[PllWf sin(8-a)- js Pal sae Oy= pl sin(9—5)-|A|[v7 | sin(9-)
ä ja ja

Symmetristen komponenttien muunnokset abc => 120 ja 120 => abc

2

Va 1 & &|1V, El | Pt 41] Ka
1

Vo =3/! & & IV, y, =| a? & 11]

1 1 1/17 V a a 11]1V

—a0 —

—40

1-vaiheisen vikavirran lauseke on alla. Ea on a-vaiheen Thevenin jännite ja 121, Ia2 ja Iao ovat
myötä-, vasta- ja nollaverkon virrat a-vaiheessa. Z1, Za, Zo ovat myötä-, vasta- ja nollaverkon
impedanssit ja Z' on vikaimpedanssi.

E nti 3E
Laos at vikavirta 1 =31=-=—"
ON Z,+Z,+Z,+3Z Z,+Z,+Z,+3Z

Kompensointiaste kuvaa prosentteina, kuinka paljonko johdon induktanssi tai kapasitanssi piene-
nee kompensoinnin vaikutuksesta. Sarjakompensoinnissa 80 %:in kompensointiaste kertoo johdon
induktanssin L olevan kompensoinnin jälkeen 0.2*L.

Heilahteluyhtälö, & = tahtikulmanopeus, H = hitausvakio s
28 25
o, &

 

— Pm pu
= a da
Kineettinen energia, Sn = koneen nimellisteho

W, = 50 toisaalta H Kg

n