Tentin tekstisisältö

 

Liite: Opintojaksoon SVT-4300 liittyviä yhtälöitä. Kääntöpuolella on Paschen-käyrät ilmalle ja SFs-
kaasulle.

0Ex , OBy , 0E: P
Ox Op 302 s8E

D=cE E =g'-je!=e/—6
VxE=0
ad
: e —Bp/E
PA and
0, = 08,CoU? Pg = og; tanö Cov?

Normaalijakauman summafunktio:

lis 1 n
P= [em|-32 a = 06) sa mun lim
27» , missä a jä

 

Normaalijakautuneella suureella todennäköisyyttä p vastaava arvo voidaan arvioida keskiarvosta ja
hajonnasta s oheisen taulukon avulla.

 

Up= Uson-ks
Ppl% 50 16 10 1 01
o 1 13 23 3,3
U so9411 = (380+150k)A KV i Ua n
50%.LI = 0,961-(0,74+0,26-k)530 es
Usmi” k: = KOO tai U sosasi= 500 "SKV,
=

dg =2174- e) - 1
0.922-k-1080 ; expln) =o"

missä U; on tilastollinen 2% todennäköisyydellä esiintyvä ylijännite

U

0,83
ö 11.0 dc-lMdlempisr == ai
= a a | a 43 -0,91 -K(1,35 = =) |
 

SVT-4300 Suurjännitetekniikka 1 — Tentti 4.2.2013 Kirsi Nousiainen
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Tehtäväpaperit palautetaan.

Huom! Hyväksyttyyn tulokseen vaaditaan riittävän kokonaispistemäärän (12) lisäksi, että pisteitä kertyy
vähintään kaksi vähintään neljästä tehtävästä. =

; c N
Townsendin a-kertoimen määrittämiseksi tehtiin seuraava koe. Katodille synnytettiin elohopelaripun avulla
jatkuva 4-10? A suuruinen virta. Elektrodien välissä oli ilmaa 1,32 kPa paineessa. Anodille tuleva virta*
mitattiin muutamalla elektrodivälin arvolla siten, että sekä paine että sähkökentän voimakkuus elektrodien
välillä pidettiin vakiona. Tuloksena saatiin seuraavan taulukon mukaiset arvot:
a) Miten voit kokeen perusteella laskea Townsendin a-kertoimen? Perustele miksi? (2 p.)
b) Kuinka suuri on a? (2.) =
c) Mikä olisi kokeen perusteella Townsendin y-kerroin? (2 p.)

d, mm 1 2 3 4 > 6
i, A-10? 5,9 8,7 12,9 19,3 32,4 5519

Tasoelektrodivälin (levyjen pinta-ala 10 cm?) eristys oli tarkoitus muodostaa kahdesta eristysvälissä sarjassa
olevasta samanpaksuisesta eristekerroksesta (d;=10 mm, &.1=4,2 ja d;=10 mm, £=3,3 ). Eristelevyjen väliin on
kuitenkin jäänyt n. 100 um paksuinen ilmarako, jossa on ilmaa normaalipaineessa.

a) Arvioi, millä jännitteen tehollisarvolla suunnilleen alkavat ilmaraossa osittaispurkaukset elektrodien välistä
vaihtojännitettä (50 Hz) nostettaessa (3 p.)

b) Mikä on osittaispurkausten toistumistaajuus jatkuvassa tilassa, kun eristerakenteen yli vaikuttaa 50 kV:n
(tehollisarvo) vaihtojännite? Jäännösjännite purkausten jälkeen oletetaan nollaksi. (3 p.)

Tarkastellaan lieriösymmetrisen SFc-kaasueristysrakenteen mitoitusta. Rakenne on alun perin suunniteltu siten,
että sisäsäde 7 on 8 mm ja ulkosäde R on 24 mm. Tällöin tehollisarvoltaan 40 kV:n vaihtojännitteen vaikuttaessa
eristysrakenteen yli on kaasuvälissä esiintyvä maksimi sähkökentänvoimakkuus 6,44 kV/mm (huippuarvo).
Rakenteen jännitelujuutta halutaan parantaa lisäämällä sisälieriön pinnalle 4 mm paksuinen muovieristyskerros
(muoville suhteellinen permittiviteetti €,=3), muiden mittojen pysyessä samana. Näin syntyneessä uudessa
rakenteessa halutaan rajoittaa kaasuvälissä esiintyvä suurin hetkellinen sähkökentänvoimakkuus arvoon 6
kV/mm. Kuinka suuri on näin muutetussa rakenteessa

a) kaasuvälin yli oleva jännite (tehollisarvo) enintään? (2 p.)

b) lisätyssä muovieristeessä esiintyvä suurin hetkellinen sähkökentänvoimakkuuden arvo? (2 p.)

€) muovieristeen yli oleva jännite (tehollisarvo)? (2 p.)

Selosta, mihin kaikkiin eristerakenteissa tapahtuviin ilmiöihin permittiviteetti liittyy ja miten? (6 p.)

Eräälle erotinrakenteelle saatiin kytkentäjännitteellä suoritetussa Up-and-Down -koestuksessa kuvan 1. mukainen
tulos avausvälin pituuden d ollessa 2 m. Kuinka suuri pitäisi avausvälin pituuden olla, jotta erotin täyttäisi
tilastolliselle kestojännitteelle (läpilyönnin todennäköisyys 10%) asetetun vaatimuksen 1050 kV. Voit olettaa, että
erottimen avausvälin läpilyöntijännite kytkentäjännitteellä noudattaa yhtälöä

Uson =k-500-d**kv [d]=m

 

 

 

 

 

 

 

 

Rakenteen muotokertoimen X oletetaan pysyvän vakiona eri etäisyyksillä. Kytkentäjännitteellä ylilyöntijännitteen
hajonnaksi oletetaan 8 % arvosta Uso. (6 p.)
TYKY

1100 [ x 3

1050 x x o x x

1000 o x o x X o X

950 o x o o o

900 o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kuva 1. Erottimelle tehdyn Up-and-Down kokeen tulos.