Exam text content

Tampereen teknillinen yliopisto 1(3)

Sähköenergiatekniikka

Kari Kannus

SVT-4400 Suurjännitetekniikka 2
Tenti 2.11.2009

EI KIRJALLISUUTTA. Laskimen käyttö sallittu. Kirjoittakaa vastaukset selvällä
käsialalla. Merkitkää jokaiseen vastauspaperiin nimenne ja opiskelijanumeronne.
Maksimipistemäärä on 50 p. Tentin hyväksymisraja on 20 p.

Vastausintoa ja pirteätä syksyä kaikille!

Selvitä lyhyesti seuraavien suurjännitetekniikkaan liittyvien käsitteiden merkitys
a) Ferranti -ilmiö (I p)

b) venttiilisuojan erotuslaite (7 p.)

e) ukkosjohtimen reduktiokerroin (/ p.)

d) ostajan riski suurjännitetestauksessa (1 p.)

e) yksinkertaistettu tilastollinen eristyskoordinaatio (2 p.)

f) 3/0 testi (1 p.)

Miksi pitkillä eristinketjuilla ja sauvaeristimillä käytetään ns. suojasarvia (joko
eristimen kummassakin päässä tai vain toisessa päässä) ? (3 p.)

Mitkä ovat suojakipinävälien haitat ja edut verrattuna venttiilisuojiin
sähköverkkojen ukkossuojina ? (5 p.)

Tee selkoa, miksi kondensaattoripariston irtikytkentä voi aiheuttaa
sähköverkkoon vaarallisia loivia transienttiylijännitteitä (kytkentäylijännitteitä).
(p) i

Luettele kuristimien viisi eri käyttötarkoitusta suurjänniteverkoissa. (5 p.)

Erään suurjännitelaboratorion syöksyjännitemittausjärjestelmän jakosuhde on
1950 ja vastausaika on -15 ns (siis negatiivinen vastausaika). 24 kV verkon
jakelumuuntajan jyrkän, lineaarisesti nousevan (nousunopeus 2000 kV/gs),
rinnalta katkaistun aallon kestotestauksessa mittausjärjestelmä näytti jännitteen
huippuarvoksi 150 V. Mikä oli ”todellinen” (jakelumuuntajaakin rasittanut)
suurjännitteen huippuarvo? (4p)
2

Olet — saanut — tehtäväksi = hankkia = verkkoyhtiönne sammutettuun
keskijänniteverkkoon uusia metallioksidiylijännitesuojia (vaihe-maa-suojia). Olet
selvittänyt, että pisin mahdollinen yhteen häiriötapahtumaan liittyvä maasulun
kokonaiskestoaika verkossanne on 30 s ja suurin verkossa käytettävä pääjännite
on 22,9 kV. Eräs valmistaja tarjoaa suojatyyppiä, jonka tärkeimmät ominaisarvot
ovat:

U. = 19 kV, Ur=23 kV, I = 2,5 kA, jäännösjännite 10 kA:n syöksyvirralla
(aaltomuodolla 8/20 js): 135 kV.

Tarjotun suojan TOV-käyrä on annettu oheisena.
Voitko teknisesssä mielessä hyväksyä tarjotun suojatyypin? Perustele vastauksesi

(ottaen huomioon kaikki mahdolliset annettuihin tietoihin perustuvat seikat) sekä
myönteisessä että kielteisessä tapauksessa. ( 8 p.)

Huom! Kuvassa oleva pystyakselin suure on Uroy/ U; , eikä U, / U, kuten
alkuperäisestä suojaesitteen kuvasta ensisilmäyksellä voisi lukea. .
(Opetus: Manuaalien käyrästöjä täytyy tutkia kriittisesti ennen niiden käyttämistä!)

Powar freguency voltage versus 1.50
time characteristic

The curve opposite shows the time for
which an amester can withstand power 1.40
frsauency temporary overvoltages (TOV)
without suffering any damage.

Urov/U:
U /Uc

 

1.45

 

 

1.35
1.90

 

 

1.25
1.20
1.15

1.10 L "iei

at 60*C, without prior eneroy = 105
at 60*C, plus 100 kA. 4/10 us

pnor energy 1.00 X LU | 11] Li i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tee selkoa tyypillisen polymeerieristeisen suurjännitekaapelin eri
rakennekerroksista (nimitykset, tehtävät ja materiaalit). (6 p.)

Tee lyhyesti selkoa, kuinka tyypillisessä suurjännitekondensaattorissa

huolehditaan siitä, että

a) kondensaattoriin ei jää vaarallista varausta irtikytkennän jälkeen

b) kondensaattori säilyy toimintakuntoisena, vaikka yksi käämielementti
vikaantuu.

G p)

[10
0.1 4 10 100 1000 10009 100000 sec
 

10.

a) Erään 24 kV verkkoon tarkoitetun tukieristimen prototyypin Uso-
ylilyöntijännitearvo salamasyöksyjännitteellä määritettiin up and down —
menetelmällä, jolloin saatiin kuvan 4 mukainen testauspöytäkirja (o = ei
ylilyöntiä, x = ylilyönti). Ylilyöntijännitteen keskihajontana käytetään
(standardisuositusten mukaisesti) 3% Usoy,-arvosta.

Mikä on eristimen Usow -ylilyöntijännitearvo ja mikä on 10 %
ylilyöntitodennäköisyyttä vastaava ylilyöntijännitearvo U1ow , kun jännitelujuus
oletetaan normaalijakautuneeksi ? (4p.)

 

 

 

 

 

 

 

135 kV XX x x 135kV
130 kV x x 00x xxx o o 130kV
125 kV KXXOXXXOXO XX0000 125 kV
120 kV x 0000 000 o 00 120 kV
115kV 00 115 kV
110kV o 110 kV
105kV o 105 kV
100kV o 100 kV

 

Kuva 4. Testauspöytäkirja.

b) — Läpäiseekö — tukieristin — tämän = salamasyöksyjännitetestin, = jos
läpäisyvaatimustasona käytetään IEC-standardien mukaista (Suomessa yleisesti
käytettävää) 125 kV koordinaatiokestotasoa? (2 p.)