Exam text content

    

SVT-3400 Sähköverkkojen mallintaminen ja analyysi
TTY Tentti 12.5.2009

 
 
 
 

i
Tentissä saa käyttää ohjelmoitavaa laskinta, jos sen muisti on luotettavasi

1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin s

2) Sclosta miksi siirtoverkon tehonjaon laskennassa käytetään eri $6 rupistetyyppejä ja mitkä
ovat tyyppien ominaisuudet?

b) Miksi siirtoverkon admittanssimatriisi Yhys on rakenteeltaan harva (sparse)?

€) Jos 500 kV johdon aaltoimpedanssi Zo = 400 €, kuinka suuri on johdon luonnollinen teho?

2) Kuvassa 1 olevat johtotiedot ovat suhteellisarvoina lausuttuja admittansseja.
a) Muodosta verkolle solmupisteadmittanssimattiisi Ypys.
b) Mitkä alkiot matriisissa muuttuvat ja miten; kun solmupisteiden 1 ja 2 välisen johdon maa-
kapasitanssi j10 pu otetaan huomioon?

1 . 5-60 pu 2 -j10 pu 3

     

Kuva 1

3) Kuvan 2 verkossa solmupisteeseen 1 liittyvän syöttävän verkon 3-v. oikosulkuteho S=
5800 MVA jännitteellä 420 kV. Johdon reaktanssi 110 kV jännitetasolla on 109. Kuormi-
tuksen pääjännite ennen vikaa on 11 kV'ja kuorma ei syötä vikavirtaa.

&) Laske verkolle suhteellisarvot (muuntajan T, reaktanssi on Xr1) ja solmun 2 jännite ennen
vikaa käyttäen kolmivaiheisena perustehona arvoa S, = 100 MVA ja perusjännitteenä sol-
mun 1 jännitetasolla pääjännitettä U, = 400 kV.

b) Laske muuntajan Tj reaktanssin suuruus prosentteina muuntajan nimellistehon ja jännit-
teen suhteen ilmaistuna kun 3-vaiheisen alkuoikosulkuvirran suuruus solmussa 2 saa olla
korkeintaan 7 kA.

 

 

 

 

 

! TI ? 3 m 4
| | 109 | |
Kuorma
S,=5800MVA = S,=400MVA S,=50MVA P=20 MW
U=420 kV 410/123kV 115/11KV U=11kv
Xn=? X =10% 00sP = 0.9ng

Kuva?

Jatkuu...
Keskipitkän johdon m-sijaiskytkennän siirtovakiot
r

ZY
vs] 14 Bla] | 17 2 |[r,
1] |c Blin r|1+ 2] 12 [a

Pitkän johdon siirtovakiot. Zo = aaltoimpedanssi, 7 = etenemiskerroin ja ] = etäisyys johdon lopusta,

- | cosh(y-1) Z.-sinh(v.1
Y,] [4 a][p,] | *S4D Ze simaa)

 

 

Pz —R
= I 7] sinh(y-] I
Is | [€ DI||Z; = ) cosh(y -/) 1;
J Z. L

Tehonsiirron yhtälöt siirtovakioiden A= A/a B= BZB ja D=DZa avulla ilmaistuna. Kulma 5 on
alku- ja loppupään jännitteiden välinen kulma s.e. Ys=VYsZö ja Vra= VR /0P,

Alkupään tehoille

 

 

 

 

 

 

 

,
fs = 5 Kh cos(B- a) - ihoon +6)
0, = Elf sin(£— a) hs +6)
Loppupään teholle

p, ilosta -5)- E Pal cos(8 0)
0, = = sin(£— 6) + Pdf sintg-)

Tarkan m-sijaiskytkennän korjatut Z? ja Y?/2 ovat:

2 Sähly) = Yy! X tanh(y 1/2)
'= 7. : a <=-=..—
eta 12537 7:12
SVT-3400 Sähköverkkojen mallintaminen ja analyysi. A. Näkander.
TTY Tentti 28.11.2005 J. B astman

 

1. Vastaa seuraaviin kysymyksiin.

a) Mistä vuokomponenteista muodostuu tahtikoneen ns. ilmavälivuo (air gap flux)? Mistä
ao, vuokomponenttien suuruudet riippuvat?

b) Miksi tehonjaon laskennassa tarvitaan vertailupiste (slack bus)?

c) Mitä tarkoittaa käsite flat-start tehonjaon laskennassa?

d) Muuntajan kytkentäryhmä on Yndll. Piirrä vastaavat ylä- ja alajärinitepuolen
jänniteosoittimet.

e) Piirrä alimagnetoidun tahtimoottorin osoitinpiitros ja merkitse siihen osoittimien
kuvaamat suureet.

f Mitkä seikat määräävät säteittäisen 20 kV verkon lähdön maasulkusuojauksessa
käytettävän laukaisuhidastuksen (aika vian syntymisestä laukaisuun) maksimipituuden?

2. Pitkän (yli 250 km) 400 kV:n sähkönsiirtojohdon siirtovakiot ovat seuraavat: A =D =
0,941,0%, B = 160485,0? £2 ja C = 1760.489,0* US. Johdon loppupäässä (kuormituksen
puoleinen pää) on kolmivaihemuuntaja, jonka sarjaimpedanssi Zr = 85/85,0* 2. Sekä
johdon alkupäässä että kuormituksen navoissa on pääjännite 400 kV, mutta jännitteiden
välillä on 30? vaihe-ero (tehokulma). Laske kuormituksen ottama virta, pätö- ja
näennäisteho sekä tehokerroin.

3. Tarkastellaan kuvassa 1 esitettyä järjestelmää, jossa 3 kV:n kiskoon kiinnittyy kaksi
generaattoria (G1 ja G2), kaksi rinnankytkettyä 3 kV / 0,4 kV muuntajaa "( 1T2jaJ3), sekä
20 kV:n verkko 20 kV / 3 kV muuntajan kautta. Järjestelmä on kut val an. Määritä
kolmivaiheinen oikosulkuteho 3 KV:n ja 0,4 kV:n kiskoill s Ratkaise sei tävä
suhteellisarvoilla käyttäen suluissa mainittuja perusarvoja (Sp = 6; Vyds- =3 KV): i

 

  
 

 

 

 

  
 
 
   

 

T2:
3kv 3kV/04kV
G1: S, =0,5 MVA
S,=2MVA
Xx=0,167 pu.
G2:
S,=3MVA
Xk = 0,167 pv.

   

3kV/0,4kV
S, = 0,6 MVA
Xk =: 0,05 p.u.

   

 

300 MVA TI:
20 kV/3kV
S,=6MVA
xx = 0,08 pu.
BI

Sscex =

Kuva 1.