Vastaa tehtäviin 1-4 ja valitse toinen tehtävistä 5 ja 6. Vastaat siis enintään viiteen tehtävään.

Transkriptio

1 S-8. Sähkönsiirtoärstlmät Tntti 8..7 Vst thtäviin -4 vlits toinn thtävistä 5 6. Vstt siis nintään viitn thtävään.. Tutkitn ll piirrttyä PV-käyrää, ok kuv sllist vrkko, oss on tuotntolu kuormituslu niidn välissä vrkko, oss on usit rinnkkisi ohto. Käyrä kuv luidn välistä siirtoyhtyttä. Kuormituslull on muutmi gnrttorit. Toimintpist häll vrkoll on piirrtty kuvn X:llä. ) Mitn toimintpist siirtyy, kun kuormituslull yksi gnrttori irto vrkost korvv tho tul tuotntolun pyörivistä rsrvistä? Olttn, ttä PV-käyrä pysyy muuttumttomn. Piirrä oku mhdollinn uusi toimintpist PV-käyräll. V (kv) X P(MW) b) Tutkitn dlln PV-käyrää. Mitn PV-käyrä muuttuu, kun yksi luidn välisistä ohdoist irto? Piirrä uusi käyrä. Miksi käyrä muuttuu rilisksi? c) Mitä tphtuu PV-käyräll, kun kikki ohdot tuotnto- kuormituslun välillä srkompnsoidn? Piirrä uusi PV-käyrä. Miksi käyrä muuttuu? d) Mitä tphtuu tuotntolutt kuvvn kvivlnttignrttorin kuormituslutt kuvvn kvivlnttignrttorin välisll thokulmll, kun ohto irto? Miksi näin käy? ) Mitn PV-käyrä muuttuu, os kuormpuolll kompnsoidn kikki loistho? f) Mitä PV-käyrä krtoo siirtokpsittist? Vstukst. V (kv) ) uusi toimintpist z c) b) P(MW)

2 S-8. Sähkönsiirtoärstlmät Tntti 8..7 ) Kun kuorm-lult irto yksi gnrttori, korvv tho tul tuotntolult. Toimintpist siirtyy oikll PV-käyrällä s on mrkitty kuvn ympyrällä. b) PV-käyrä lyhn, kosk vrkon rktnssi ksv yhdn ohdon irrottu. c) PV-käyrä ksv käännpist siirtyy suurmmn thon kohdll. d) Kulm ksv, kun sm tho kulk hikntynn vrkon (suurmpi rktnssi) kutt. ) Muutos on smntpinn kuin kohdss c, li käyrä vnyy pidmmäksi. f) Käyrä krtoo, plonko voidn siirtää pätötho ilmn, ttä ännit lsk liik ohdon loppupäässä.. Tutkitn km:n pituist 4 kv ohto. Johto olttn häviöttömäksi sitä voidn lsk käyttämällä nimllis-π-siiskytkntää. Johdon induktnssi pituutt kohti L on,88 mh/km kpsitnssi pituutt kohti C on,4nf/km. Johdon lkupää on kiinni äykässä vrkoss sn ännit on 4 kv. Lsk ohdon loppupään ännit surviss tpuksiss. )Johdon loppupäässä on kuorm, ok voidn mllint tähtn kytktyillä rsistnssill, oidn rvot ovt RΩ / vih. b) Johdon loppupäähän kytktään )-kohdn kuormn lisäksi tähtikytkntäist kpsitnssipristot. Kpsitnssi vihtt kohti on,8 µf. c) Johto on tyhäkäynnissä li kuorm on irronnut ikä ohdon loppupää ol kytktty mihinkään. d) Tyhäkäyvän ohdon loppupäähän on kytktty ännittn liillisn nousn stämisksi tähtn kytktyt rktorit. Rktorin induktnssi L 5,6 H vihtt kohti. Rtkisu: Lsktn loppupään ännit ännittn oll. Voi tämän lsk virrn vull myös, mutt silloin pitää ott huomioon rinnn kytkntä loppupäässä. X Y/ -X Y Z /(Y)

3 S-8. Sähkönsiirtoärstlmät Tntti 8..7 Z Z Y ( Z ) Y ( YZ ) Z () Z Z Z X XYZ X X ( YZ ) Y ( Z ) Y Johdon rktnssi X on π 5,88 Ω 8,9Ω 9 Johdon suskptnssi Y on π 5,4 S, 687mS Loppupään ännit on Z Z X XYZ Z Z 65,8Ω,967 Z ) Johdon loppupäässä on rsistnssi Ω, otn impdnssi Z on Ω. Tämä rsistnssi on Y/:n rinnll, i srss. Z Z 65,8Ω,967 Z ) 4Ω 4 8,66Ω 65,8Ω 45,,5 Loppupään ännit on 45 kv b) 4Ω 4Ω 65,8Ω,967 ),964 44,6kV,5 Johdon päähän kytktään kpsitnssit, oidn impdnssi on Ω 768Ω. Yhtälön () Impdnssi Z on nyt rsistnssin 6 π 5,8 kpsitnssin rinnnkytkntä li Z Ω Ω 98,7 6,46 (97,47,6) Ω ,54 Johdon pään ännit on nyt: 98,7 6,46 97,46 6,46 98,7 6,46 65,8Ω,967 98,7 6,46 ) 75,84,4 97,46 6,46 95,54 8,4,49 4,6 4kV 4,6 Loppupään ännit on 4 kv. c) Johto on tyhäkäynnissä. Nyt i trvits käyttää yhtälöä (), vn käyttään suorn ännittn ko π-siiskytknnästä.

4 S-8. Sähkönsiirtoärstlmät Tntti 8..7 Y X Y,969 XY,5 44kV XY XY 8,9Ω,687mS Johdon loppupään ännit on 44 kv. d) Johdon loppupäähän kytktään rktorit, oidn impdnssi vihtt kohti on Z π 5 5,6Ω 76Ω Lsktn loppupään ännit yhtälön () vull. Z Z X XYZ ) 76Ω ,8 7, 55, ,8 5 54,8 Johdon loppupään ännit on 4 kv. 76Ω 65,8Ω,967,5 4kV 76Ω 4

5 S-8. Sähkönsiirtoärstlmät Tntti Tämä thtävä käsittl vrkon mdoittmist msulku. ) Krro vrkon mdoittmisst. Käsittl inkin survi sioit: Miksi Suomss 4, kv vrkot on osittin ti kokonn mdoitttu? Mitä tu mdoittmisst sdn? Mitn muuntin tähtipistn mdoittminn ti mdoittmtt ättäminn vikutt msulkuvirrn suuruutn? Arvostlu: Suomn tilnn krrottu (,5 p), dut: isompi virt, hlpompi suous (,5 p)., nmmän tähtipistitä miss, isompi virt (,5 p.), yht.,5 p. b) Sähkösmll tul msulku. Vrkon Thvninin impdnssit ovt survt: Z,5pu, Z,5pu Z,4pu. Prusthon on MVA prusännittnä on 4 kv. Vik sttuu vihss A vikimpdnssi on noll. Lsk vikvirt suhtllisrvoin prusrvoin. Vikpikn ännit nnn vik oli,95 pu. Arvostlu. Kikki oikin:,5 p. Muutn oikin, mutt os puuttuu :ll krtominn ti nliöuuri kolmll kminn fys. rvoill lskttss, niin vähnntään,5 p. c) Sähkösmll tul -vihinn moikosulku. Vrkon Thvninin impdnssit ovt survt: Z,5pu, Z,5pu Z,4pu. Prusthon on MVA prusännittnä on 4 kv. Vik sttuu vihiss B C. Vikimpdnssi on noll. Lsk komponnttivrkkon virrt suhtllisrvoin prusrvoin. Vikpikn ännit nnn vik oli,95 pu. d) Piirrä ll olvin muuntin nollvrkon kytknnät. ) Vrtil Yy- Dy-kytkntäistn muuntin nollvrkko. D f, rvostltu yhdssä. Kikki oikin:,5 p. Rtkisu: ) Trvidn vihidn ännittn nousu msuluss pinn, kun vrkko mdoittn. Mdoitus lisää msulkuvirt, mikä utt msulkusuouksn totuttmist. Mitä nmmän muuntin tähtipistitä on mdoitttu, sitä suurmmt msulkuvirrt. b) Prusimpdnssi on 76,4Ω prusvirt on 74,64A. Msuluss komponnttivrkkon impdnssit ovt srss. Komponnttivrkoiss kulkv virt on u,95 I I I,76 pu 49A z z z,4,5,5 Vikvirt on kolminkrtinn komponnttivrkkon virtn vrrttun, otn vikvirt on I A I,76 pu 5,8pu 758A 5

6 S-8. Sähkönsiirtoärstlmät Tntti 8..7 c) Prusimpdnssi on 76,4Ω prusvirt on 74,64A. -vihisss moikosuluss myötävrkon impdnssi on srss vst- nollvrkon impdnssin rinnnkytknnän knss. Komponnttivrkoiss kulkvt virrt ovt u F,95 I,96 pu 5,44kA Z Z,4,5 Z,5 Z Z,4,5 I I Z I Z Z Z I Z Z,96,96,5,4,5,4,4,5,5pu,4 pu,48ka,96ka d) ) Muuntin nollvrkot ovt smnlist, kun siiskytkntää ktsotn nsiö- toisiopuoln liittimistä. 4. Krro kulmstbiiliudst. ) Mitä on kulmstbiilius? Mukn oltv gnrttorin kyky pysyä thdiss. b) Mitkä sikt vikuttvt ohdon vrkon kulmstbiiliutn? Toimintpist (kuormn suuruuus), vrkon rktnssi, ännittnsäätö, vikon lukisuik, c) Mitn kulmstbiiliutt voidn prnt? (lisää ohto, srkompnsointi, nop ännittnsäätö, lisästbilointi, FACTS, nop vin lukisu) d) Mitn gnrttorin ännittnsäätö vikutt kulmstbiiliutn? (nop ännittnsäätö prnt trnsinttistbiiliutt, mutt hikntää vimnnust. Lisästbilointi ännittnsäädössä prnt vimnnust.) ) Mikä on pint-lkritri? Kuv slitys sist. Vin ksto poistuminn, sähköisn mknisn thon rotust intgroidn vrtilllnn pint-lo) f) Mitn kulmstbiiliutt voidn prnt? Arvostlu: kukin koht, p. 5. Trkstlln siirtorittiä, ok koostuu rinnkkisist ohdoist, oidn rktnssi on Ω. Millinn ännit knntt vlit? Montko ohto trvitn rinnkkin, os ritin pitää siirtää 6 MW tho vrkko käyttään (n-) prittn mukn. Olttn, ttä suurin sllittu kulmro ohdon päidn välillä on kikiss tpuksiss. Rtkisu: Jos ännit on 4 kv, yhdllä ohdoll voidn siirtää (4kV ) P sin 8MW Ω 6

7 S-8. Sähkönsiirtoärstlmät Tntti MW:n siirtämisn trvitn 6/8 7,5 ohto. Siis ohto on rknnttv khdksn, os mikään ohto i koskn luk. Kosk in on vruduttv ohdon lukmisn, trvitn 9 rinnkkist ohto. Jos vlittisiin siirtoännittksi kv, trvittisiin rinnkkisi ohto: 6MW Ω n 99,7,7 ohto. (kv ) sin 6. Trkstlln päsymmtrisiä ännittitä, oidn rvot ovt survt. A,9, B,5 8, C,6. Piirrä ännittidn osoittimt lsk myötä- vst nollkomponntit piirrä n. Vstukst:,8 6,,85 6,, 77. Jos ossi sioitt kvn rvot, lsk oikin piirtää kuvn, sin 5 p. Jos ossi vilä piirtää ok komponnttiännittll kolm osoitint, si 6 p. Rtkisu: V c V 8 vihännittt V b Lsktn symmtrist komponntit: 7

8 S-8. Sähkönsiirtoärstlmät Tntti Piirrtään symmtrist komponntit. 77 5, ,9,849,76,7,9,,87,,4,46,86,48,7,9,4,59,8,958,9,564,5,,7,9,6,5,9,6,5,9,6,5,9,6,5,9 C B A 5,9 b c 6,4,b,c b c vstkomponntit nollkomponntit myötäkomponntit -77