Tentin tekstisisältö

1/3

EE.EES.200 Sähköverkkotekniikka J. Bastman
Tampereen yliopisto Tentti 17.10.2023
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Opiskelija saa viedä paperin.

1) Vastaa seuraaviin kysymyksiin
a) Kaapelivalmistajan taulukossa nimellisjännitteeltään 20 kV AHXAMK-W 3*240 mm” kaa-
pelin resistanssi on 0,15 O/km, induktanssi 0,35 mH/km ja käyttökapasitanssi 0,31 uF/km.
Laske kaapelin reaktanssi ja suskeptanssi kilometriä kohden.
b) Minkälaista sijaiskytkentää käyttäisit a-kohdan kaapelille jännitteenaleneman ja maasulku-
virran laskennassa, jos kaapelin pituus olisi 10 km? Perustele vastauksesi.
c) Mitä ovat AMR-mittaukset (automatic meter reading) ja mihin niitä käytetään?

2) 20 kV:n keskijännitejohdon pituus on 10 km ja johtimena on Al132, jonka sähköiset arvot
ovat r = 0,22 O/km ja x = 0,35 O/km. Johdon lopussa on kuorma, jonka pätöteho P = 6,0
MW ja loisteho O = 3,2 MVAr. Loppupään jännite pysyy vakiona arvossa 20 kV.

a) Laske johdon alkupään jännite jännitteenalenemaa käyttäen
b) Toista a-kohdan jännitteenaleneman laskenta, kun loppupään kuorman tehokerroin saatiin
kompensoinnilla muutettua arvoon cosy = 0,99ind.

3) Tarkastellaan kuvan 1 mukaista 20 kV verkkoa. Asemalla B on katkaisija. Välillä B ja C on
1,5 km Pigeon- johtoa ja välillä C ja D on 5 km Raven-johtoa.
Laskentajännite on koko ajan 21 kV ja vikaimpedanssi nolla.
a) Ovatko johdot oikosulkukestoisia?
b) Kuinka nopeasti suojauksen tulisi toimia, jotta johdot olisivat oikosulkukestoisia?
c) Laske pienin oikosulkuvirta 20 kV verkossa. Missä vika tällöin tapahtuu ja onko kyseessä
2- vai 3-vaiheinen oikosulku?

Fingridin verkko Sn= 40 MVA
k=118kV 115/20 kV
k = 8,586 kA k=12%

 

 

 

Pigeon 1,5km Raven 5km

Johdin v SI KOTKIS NI KESTON
IS

 

Raven 054 —=—=— 0,38

Kuva 1.

jatkuu seuraavalla sivulla
2/3

4) Tarkastellaan suomalaista 20 kV keskijänniteverkkoa.
a) Miten verkkojen maadoitukset on Suomessa toteutettu?
b) Mitä etuja ja haittoja näillä maadoitusratkaisuilla on?
c) Oppikurssilla opetettiin laskemaan maasulkuvirta maasta ero
pelien maakapasitanssien avulla. Mitä virhelähteitä tähän menetelmään liittyy?

tetussa verkossa johtojen/kaa-

5) Tarkastellaan 1-vaiheista maasulkua alla olevan kuvan 2 mukaisessa maasta erotetussa kes-
/km ja maakaapelin AHXAMK-W-

kijänniteverkossa. Avojohdon kapasitanssi on 6,0 nF
a vikaresistanssi on 0 €2. Maa-

3x120 kapasitanssi 240 nF/km. Laskentajännite on 21 kV j
sulku tapahtuu lähdön 3 avojohdon loppupäässä kuvan mukaisesti.
a) Laske maasulkuvirran suuruus
b) Laske lähtöjen 1 ja 3 releiden mittaamat maasulkuvirrat a
c) Laske tähtipistejännitteen suuruus, jos vikavastus on 500 £2.

-kohdassa?

1 16 km

     
 
    
 
 
 

kaapeli

20 km kaapeli

110/21 kV avojohto

25 MVA
10 %

Kuva 2.
3/3

Theveninin menetelmän mukainen vikavirta

v .
1=="—,jossa
Zm +Z,

U, = vikapaikan vaihejännite ennen vikaa
Z , = Theveninin impedanssi vikapaikasta katsottuna

Z , = mahdollinen vikaimpedanssi

Johdon rajateho suuremman poikkipinnan käyttöön on

S,2U- Kin Km
KC, (a = r)
Kn johdinten investointikustannukset €/km
c, häviöiden hinta €/kW,a
k häviöiden kapitalisointikerroin

1» johtojen resistanssit

Talousmatematiikan kaavoja

o. (1+7/100) UI r/100)'
(1+ p/100) — (1+ p/100)
r = kuormituksen kasvuprosentti

p = korkoprosentti

Kapitalisointikerroin

 

Annuiteettikerroin
<. 801 = p/100
€-1 N 1
(1+ p / 100)

p = korkoprosentti

T = aika vuosina