Exam text content

SVT-3411 Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö
Tentti, 8.4.2010
Sami Repo

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Lisäksi tentissä saa olla mukana opiskelijan
itsensä laatima kaavaluettelo, joka ei saa sisältää minkäänlaista tekstiä. Kaavaluettelo on
palautettava tentin mukana.

1. Jännitteen säätö

Laske tyhjäkäyvän siirtojohdon loppupään jännite, kun alkupään jännite on 409 kV. Kuinka
suuri reaktori johdon loppupäähän tarvitaan, jotta jännite ei ylitä 420 kV:a? Johdon pituus on
375 km, nimellisjännite 400 kV, reaktanssi 0,333 O/km ja suskeptanssi 3,57 uS/km.

2. Tehonsäätö

Kaksinapaisen tahtigeneraattorin inertiavakio H=4 MJ/MVA, nimellisteho 100 MVA ja
nimellistaajuus 50 Hz. Nimellisteholla toimivan generaattorin kuormitus pienenee 50 MW:iin.
Mikä on roottorin pyörimisnopeus, kun tehonsäätäjä alkaa toimia 0.2 s kuluttua häiriöstä? Voit
olettaa, että roottori kiihtyy vakiokiihtyvyydessä koko ajan. Generaattorin häviöitä ei tarvitse
myöskään huomioida.

3. Stabiilisuus

Kuvassa 1 esitetyt kuvaajat ovat järjestelmästä, jossa generaattori syöttää tehoa kahden

rinnakkaisen johdon kautta jäykkään verkkoon. Tutkittava vika esiintyy toisen johdon

puolivälissä. P = pätöteho, ö = tehokulma, alaindeksit 0 ja c viittaavat vastaavasti ennen vikaa
vallitsevaan tasapainotilaan ja vian erottamisajankohtaan.

a) Perustele ovatko tilanteet A ja B stabiileja pinta-alakriteerion perusteella. Arvioi pinta-
alakriteerion avulla maksimikulmaa johon järjestelmä vian seurauksena heilahtaa ja piirrä
kulma kuvaajiin. Piirrä lisäksi kuvaajiin stabiilisuuden määrittämisessä käytettävät pinta-alat.

b) Perustele miksi tehokäyrät ovat erilaiset ennen vikaa, vian aikana ja vian jälkeen.

c) Kuvaa generaattorin pätötehoa, pyörimisnopeutta ja tehokulmaa tapauksessa A.

4. Vastaa lyhyesti

a) Mikä on (n-1) -kriteeri ja mihin sitä käytetään?

b) Piirrä suojausvyöhykkeet kuvan 2 sähköjärjestelmälle ja perustele valintasi.

c) Millä tavalla voidaan vaimentaa tahtigeneraattorin nopeusvaihteluita ja miten tämä
mallinnetaan?

5. Valitse toinen tehtävistä
A) Perustele miksi optimaalinen tuotannonjako saavutetaan, kun voimalaitosten lisäkustannukset

ovat yhtä suuret. Selosta käytetty periaate tai johda tarvittavat yhtälöt.

B) Kuvaa HVDC-linkin pätötehon säädön pääperiaatteet.
Tapaus A Tapaus B
P.— ennen vikaa P,- ennen vikaa

VA — vian jälkeen

P, — vian aikana

 
 
 
  

P

Pe — vian jälkeen

   

Pe — vian aikana

 

ö

Kuva 1.

 

 

 

 

 

Kuva 2.