ELEC-E8419 Sähkönsiirtojärjestelmät 1 Muuntaja ja generaattori. Kurssi syksyllä 2015 Periodit I ja II, 5 opintopistettä Liisa Haarla



Samankaltaiset tiedostot
ELEC-E8419 Sähkönsiirtojärjestelmät 1

Monitoisioisen muuntajan parametrien mittaus

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

MITOITUS-OHJELMA ESIMERKKI

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

Helsinki Sähkötekniset laskentaohjelmat. Pituus-sarja (versio 1-3-4) ohjelman esittely

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

ELEC-E8419 Sähkönsiirtojärjestelmät 1 Luento: Jännitteen säätö. Kurssi syksyllä 2015 Periodit I-II, 5 opintopistettä Liisa Haarla

1-vaiheinen 100 kva 1000 V / 100 V muuntajan standardimittaustulokset ovat. Short-circuit test L-voltage side shorted

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio

ELEC-E8419 syksyllä 2016 Sähkönsiirtojärjestelmät 1

1. Generaattorin ja generaattorimuuntajan perustiedot

TAHTIKONE JA SEN SÄÄTIMEN TOIMINTA

SATE1040 Piirianalyysi IB kevät /6 Laskuharjoitus 5: Symmetrinen 3-vaihejärjestelmä

Kolmivaihejärjestelmän perusteet. Pekka Rantala

KAAPELIN ULKOPUOLINEN PE-JOHDIN

Muuntajan toiminnasta löytyy tietoja tämän työohjeen teoriaselostuksen lisäksi esimerkiksi viitteistä [1] - [4].

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

Pienjännitejohtoa voidaan kuvata resistanssin ja induktiivisen reaktanssin sarjakytkennällä.

Magneettinen energia

ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 1. Verkon tiedot on annettu erillisessä Excel-tiedostossa: nimeltä CASE_03-50-prosSC.

Sähkötekiikka muistiinpanot

FYSA2010 / K1 MUUNTAJA

Sinimuotoinen vaihtosähkö ja siihen liittyviä käsitteitä ja suureita. Sinimuotoisten suureiden esittäminen osoittimilla

Voimalaitoksen erottaminen sähköverkosta ja eroonkytkennän viestiyhteys voimajohtoliitynnässä

Lasketaan siirretty teho. Asetetaan loppupään vaihejännitteelle kulmaksi nolla astetta. Virran aiheuttama jännitehäviö johdolla on

- Kahden suoran johtimen välinen magneettinen vuorovaikutus I 1 I 2 I 1 I 2. F= l (Ampèren laki, MAOL s. 124(119) Ampeerin määritelmä (MAOL s.

1. Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait

BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi

ELEC-E8419 syksy 2016 Jännitteensäätö

Lisätään kuvaan muuntajan, mahdollisen kiskosillan ja keskuksen johtavat osat sekä niiden maadoitukset.

DEE Sähkötekniikan perusteet

Sähköjärjestelmä antaa raamit voimalaitoksen koolle

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Induktanssi ja magneettipiirit Sähkötekniikka/MV

BL20A0600 Sähkönsiirtotekniikka. Siirtojohdon suojaus

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

DEE Sähkötekniikan perusteet

Kolmivaihemuuntajien käyttöönotto ja oppimisympäristö

Diplomityö, joka on jätetty tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten

Helsinki Sähkötekniset laskentaohjelmat. Generaattori vikavirrat (1-0-9) ohjelman esittely

Sähkömagnetismi. s. 24. t syyskuuta :01. FY7 Sivu 1

MIKA RISTIMÄKI DISTANSSISUOJAUKSEN KOORDINOINTI Projektityö

Jännite, virran voimakkuus ja teho

6. Sähkön laadun mittaukset

S Suuntaajatekniikka Tentti

14.1 Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait R 1. I 1 I 3 liitos + - R 2. silmukka. Kuva 14.1: Liitoksen, haaran ja silmukan määrittely virtapiirissä.

WIND POWER IN POWER SYSTEMS

Jännitestabiiliushäiriö Suomessa Liisa Haarla

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

EL.PI. CAST-RESIN. suomi VALUHARTSI- MUUNTAJAT

Kuva 1: Vaihtovirtapiiri, jossa on sarjaan kytkettynä resistanssi, kapasitanssi ja induktanssi

Yhdistetty ylivirta- ja maasulkurele SPAJ 144 C. Ostajan opas

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

RATKAISUT: 21. Induktio

EMC:n perusteet. EMC:n määritelmä

VIRTAPIIRILASKUT II Tarkastellaan sinimuotoista vaihtojännitettä ja vaihtovirtaa;

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

Uusi SFS 6000 maadoitukset ja häiriösuojaukset

Suunnattu maasulkurele SPAS 120 C. Ostajan opas

11. TEHOMUUNTAJAT Tehomuuntajien liittimien merkitseminen

JULKISEN RAKENNUKSEN SÄH- KÖVERKON SUUNNITTELU JA OI- KOSULKUTARKASTELU

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

ELEC-E8419 Sähkönsiirtojärjestelmät 1 Siirtoverkon suojausasioita. Kurssi syksyllä 2015 Periodit I-II, 5 opintopistettä Liisa Haarla

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

2. Vastuksen läpi kulkee 50A:n virta, kun siihen vaikuttaa 170V:n jännite. Kuinka suuri resistanssi vastuksessa on?

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

4 SÄHKÖVERKKOJEN LASKENTAA

Elektroniikan kaavoja 1 Elektroniikan Perusteet I1 I2 VAIHTOVIRROILLA. Z = R + j * X Z = R*R + X*X

Jarkko Kuusisto OHJE SÄHKÖMOOTTORIN RUTIINIKOESTUSARVOJEN LASKENTAAN

Tulos2 sivulla on käyttöliittymä jolla voidaan laskea sulakkeen rajoittava vaikutus. Ilman moottoreita Moottorikuormalla Minimi vikavirrat

PEKKA ERONEN TEHTAAN KESKIJÄNNITEJAKELUN SELEKTIIVISYYSTARKAS- TELU Diplomityö

DEE Sähkötekniikan perusteet

S /142 Piirianalyysi 2 2. Välikoe

VAATIMUKSIA YKSINKERTAISILLE VIKAILMAISIMILLE HSV:N KJ-VERKOSSA

S Piirianalyysi 1 2. välikoe

S Suuntaajatekniikka Tentti

Sähkötekniikka. NBIELS12 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Sähkön laatu sairaalaympäristössä Aki Tiira Merus Power Dynamics Oy

2 Jousiliittimet SISÄLLYS

Laukaisupiirin valvontarele SPER 1B1 C4. Ostajan opas

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Preliminäärikoe Tehtävät Pitkä matematiikka / 3

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

c) Määritä paraabelin yhtälö, kun tiedetään, että sen huippu on y-akselilla korkeudella 6 ja sen nollakohdat ovat x-akselin kohdissa x=-2 ja x=2.

(Muut kuin lainsäätämisjärjestyksessä hyväksyttävät säädökset) ASETUKSET

Voimalaitosten järjestelmätekniset vaatimukset VJV2013

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

Vesivoimalaitosten generaattoreiden oikosulkulaskenta ja relesuojaus. Ville Vieri

Transkriptio:

ELEC-E8419 Sähkönsiirtojärjestelmät 1 Muuntaja ja generaattori Kurssi syksyllä 2015 Periodit I ja II, 5 opintopistettä Liisa Haarla 1

Luennon ydinasiat Muuntajan ja generaattorin tehtävät sähkönsiirrossa, sijaiskytkennät, muuntajan kytkentäryhmät, generaattorin oikosulku Lisäksi täydentävää tietoa: muuntajan kytkentävirtasysäys ja tyhjäkäyntivirta, generaattorin voiden kulku oikosulussa 2

Muuntajat Muuntajan tehtävät: muuntaa jännite sopivaksi, rajoittaa oikosulkutehoa, säätää jännitettä Muuntajan rakenteella ja kytkennällä vaikutetaan myös siirtoverkon muihin ominaisuuksiin. Maadoittamalla muuntajien tähtipisteitä vaikutetaan maasulkuvirran suuruuteen, terveiden vaiheiden jännitteeseen maasulkujen aikana ja vaarajännitteisiin. Kolmikäämimuuntajien (400/110/20 kv) tertiääriin kytketyillä reaktoreilla säädetään 400 kv:n verkon jännitettä Suomen siirtoverkossa käytetään 400/110/20 kv:n kolmikäämimuuntajia. Muuntajan tärkein yhtälö: Z k ( Ω) = z k (pu) ( U S N N ) 2 3

Luennon aihepiiri Elovaaran ha Haarla Sähköverkot 1 ja Sähköverkot 2 -kirjoissa Sähköverkot 1: luvut 2.4.2, 2.4.3, 4.4.1, 4.4.2, 4.4.4, 4.6, 5.2.6 Sähköverkot 2: luku 3.1 4

The linked image cannot be displayed. The file may have been moved, renamed, or deleted. Verify that the link points to the correct file and location. V V p s = N = N p s dϕ dt dϕ dt http://en.wikipedia.org/wiki/image:transformer3d_col3.svg 5

3-vaihemuuntajia Kolmivaihemuuntajan magneettivuot Yksivaihemuuntajista muodostettu kolmivaihemuuntaja Φ 1 Φ 2 Φ 3 Symmetrinen kolmivaihemuuntajan rautasydän Tavallinen kolmivaihemuuntaja keskimmäisellä pylväällä vuolla lyhin reitti -> vuon kulku ei ole aivan symmetrinen Paavola: Sähkötekniikan oppikirja s. 172 ja 173 6

1-vaihemuuntaja kuormitettuna 1-vaihemuuntajan sijaiskytkentä i 1 i 2 i 2 + i 1 φ + i m + u 1 N 1 - - u 2 L m N 2 u 1 u 2 + i 2 - - N 1 N 2 ideaalinen muuntaja L m : magnetointi-induktanssi i i ' 2 2 ( t) ( t) = N N 2 1 7

Muuntajan jännitetasoja Generaattorin jännite on usein 10 25 kv Voimansiirtojohtojen jännite on 110 400 kv Muuntajan toiminta perustuu sähkömagneettiseen induktioon Ideaalisessa muuntajassa tyhjäkäynnissä: U 1 /U 2 = N 1 /N 2 Yksinkertaisten piirien käsin laskennassa kaikki jänniteportaat redusoidaan yhteen jänniteportaaseen tai käytetään suhteellisarvoja 8

Muuntajan sijaiskytkentöjä R 1 +jx 1 (R 2 +jx 2 ) R fe I 0 I m U 1 B U 2 n 1 n 2 n = n 1 /n 2 tyhjäkäynnissä N = U 1 /U 2 R 1 +jx 1 N 2 (R 2 +jx 2 ) I 0 I m U 1 R fe B nu 2 toisio on redusoitu ensiön jännitetasoon 9

3-v. muuntajan tyhjäkäyntikoe Tyhjäkäyntikoe tehdään nimellisjännitteellä toisio auki. Mitataan U 1, U 2, P 0 ja I 0. P 0 aiheutuu lähes kokonaan rautahäviöstä. Lasketaan sijaiskytkentä ensiöstä katsottuna. P 0, I 0 cosϕ = R X 0 m = = 0 ( U ) 1 P 0 U 2 1 3 I 3 U P = 0 0 1 I U 1 0 3 I sinϕ 0 U µ = U cosϕ 1 2 Ensiö U 1 R 0 X m U 2 Toisio 10

Muuntajan sijaiskytkentä jännitteen annossa Kun muuntaja kytketään verkkoon, jännite annetaan ensin toiselta puolelta ja toisen puolen liittimet ovat auki Sijaiskytkentä on sama kuin tyhjäkäyntikokeessa Laskiessa remanenssi ja rautasydämen kyllästyminen tulee ottaa huomioon P 0, I 0 U 1 R 0 X m U 2 11

3-v. muuntajan oikosulkukoe Oikosulkukoe tehdään nimellisvirralla toisiokäämi(t) oikosuljettu(i)na. Mitataan ensiöstä P k, I k ja U k. P k tulee lähes kokonaan käämien virtalämpöhäviöistä (jännite on pieni, joten rautahäviöitä on vähän) Ensiö- ja toisiokäämeissä syntyy resistiivinen jännitehävio, jota kuvaa oikosulkuimpedanssin R k. X k kuvaa käämien hajainduktanssien aiheuttamaa jännitehäviötä. Muuntajan sijaiskytkentä tehonjakolaskuissa ja 3-v. oikosuluissa: oikosulkureaktanssi Z k U 1 R k cosϕ X k P = I = k P k, I k k 2 k = Z 2 k Z k P k 3 U R = 2 k k I k = U 1 3 I Z k k R k X k sinϕ 12 k

13 Mohan s. 6-7 2 p s s s p 2 s sp 2 s p s p 2 s p ps ) ( ) / ( + = + = + = + = n n Z Z Z n Z Z n n Z Z n Z Z Z

Kolmio- ja tähtikytkentä http://www.allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_10/6.html 14

3-vaihemuuntajan kytkentäryhmiä Yy0 U A U C U B yläjännite Dy11 U U AB CA U C U A U BC yläjännite U B u a u c u b alajännite u a u b u c alajännite Perussäännöt kytkentäryhmän tulkitsemiseen: Yläjännite kellotaulussa klo 12 kohdalla. Tämä on referenssi, johon verrataan Alajännite 30 edellä yläjännitettä vastaa kellotaulun kellonaikaa 11 Alajännite 30 yläjännitettä jäljessä vastaa kellotaulun kellonaikaa klo 1 Vertaillaan vaihejännitteitä keskenään (tai pääjännitteitä keskenään), ei verrata vaihejännitettä pääjännitteeseen 15

Tähtikytkentää käytetään paljon verkkomuuntajissa. Syyt: saadaan tähtipiste esille ja voidaan maadoittaa se käämikytkin on edullisempi liittää suurilla jännitteillä tähtikytkentäinen muuntaja on halvempi kuin kolmiokytkentäinen. Paavola: Sähköjohdot s. 56 16

Kytkentäryhmiä Kytkentä Yy0: samannimisten liitinparien (a-b, A- B) välillä ei ole vaihesiirtoa. Ylä- ja alajännitteet samassa vaiheessa Kytkennät Yd11, Dy11: samannimisten liittimien välillä on 30 asteen vaihesiirto. Alajännitteet ovat yläjännitteitä edellä. Kytkennät Yd1, Dy1: samannimisten liittimien välillä on 30 asteen vaihesiirto. Alajännitteet ovat ensiöjännitteiden jäljessä. Kytkennät Yd5, Dy5: alajännitteet ovat 150 jäljessä yläjännitteistä 17

3-vaihemuuntajan kytkentäryhmä Yy0 U A u a a b c Z k U C yläjännitteet U B u c u b alajännitteet A B C kytkentäkaava Nollapiiri on poikki, koska tähtipisteitä ei ole maadoitettu eikä nollavirta voi kulkea Samalla pylväällä ovat yläjännitteen A-vaiheen ja alajännitteen a-vaiheen jännitteet. Käämitys on tehty siten, että ylä- ja alajännitteiden vaihejännitteillä ei ole vaihesiirtoa. Koska tähtipisteitä ei ole maadoitettu, on nollapiiri poikki kummassakin jänniteportaassa. 18

3-vaihemuuntajan kytkentäryhmä YNyn0 U A u a n N a b c A B C Z k U C U B u c u b yläjännitteet alajännitteet kytkentäkaava nollapiiri Samalla pylväällä ovat yläjännitteen A-vaiheen ja alajännitteen a-vaiheen jännitteet. Käämitys on tehty siten, että ylä- ja alajännitteiden vaihejännitteillä ei ole vaihesiirtoa. Koska tähtipisteet on maadoitettu, pääsee nollavirta kulkemaan ja Muuntajan nollapiirit kytkeytyvät muun verkon nollaverkkoon kummassakin jänniteportaassa. 19

3-vaihemuuntajan kytkentäryhmä Dy11 U A u a U CA U AB u c u b a b c A B C Z k U C U BC U B yläjännitteet alajännitteet kytkentäkaava nollapiiri Samalla pylväällä ovat yläjännitteen AB-pääjännite ja alajännitepuolen a-vaiheen jännite. Ne on käämitty niin, että niiden välillä ei ole vaihesiirtoa. Yläjännitteiden vaihejännitteiden ja alajännitteen vaihejännitteiden välille tulee 30 vaihesiirto. Nollapiiri menee maahan kolmiokytkennän puolelta, mutta on toiselta Puolelta irti muusta verkosta. Koska tähtipistettä ei ole maadoitettu, on nollapiiri poikki tähtikytkennän puolelta. Verkon kannalta sama kuin Yy0 20

3-vaihemuuntajan kytkentäryhmä Dyn11 U CA U A U AB u a u b n a b c A B C D Z k yn u c U C U BC U B yläjännitteet alajännitteet kytkentäkaava nollapiiri Samalla pylväällä ovat yläjännitteen AB-pääjännite ja alajännitepuolen a-vaiheen jännite. Ne on käämitty niin, että niiden välillä ei ole vaihesiirtoa. Yläjännitteiden vaihejännitteiden ja alajännitteen vaihejännitteiden välille tulee 30 vaihesiirto. Nollapiiri menee maahan kolmiokytkennän puolelta, mutta on irti muusta verkosta. Koska tähtikytkennän tähtipiste on maadoitettu, on sen nollapiiri kytketty muuhun nollaverkkoon. 21

Muuntajan nollapiiri D ja Y-kytkennöissä (a): Dyn, kolmiokytkennässä nollavirta kiertää kehää, eikä mene muualle verkkoon, nollapiiri on irti muusta verkosta, Tähti on maadoitettu, joten reaktanssi kytkeytyy kiinni muuhun nollaverkkoon (b), Dy-kytkentä. Ero verrattuna (a)-kohtaan: koska tähtipistettä ei ole maadoitettu, on nollareaktanssi irti muun verkon nollaverkosta J.C. Das: Power System Analysis, Marcel Dekker, Inc, s. 23 22

23 J.C. Das: Power System Analysis, Marcel Dekker, Inc, s. 23

J.C. Das: Power System Analysis, Marcel Dekker, Inc, s. 23 N 0 24

Säännöt nollapiirin sijaiskytkennälle ensiöliittimet liitetään ensiöverkkoon, toisioliittimet liitetään toisioverkkoon nollavuoroinen magnetointi-impedanssi on suunnilleen uloimman käämityksen navoissa maadoittamaton tähti: nollaverkko menee poikki maadoitettu tähti: nollaverkko jatkuu ja mahdollinen maadoitusimpedanssi vaihetta kohti on kolme kertaa maadoituksen impedanssi kolmiokäämitys: nollaverkko ei voi jatkua, koska virralle ei ole kulkutietä kolmiosta pois Lähde: Voimansiirron tekniikka, Svt-18.124, Sähkölaitosten lisensiaattiseminaari 1989-1990 s. 82-83 25

Muuntajan käämien nimeämisestä Suurimman jännitteen käämit: A, B ja C käämin alkupäille ja X, Y, Z käämin loppupäille Muut käämit a, b, c (käämin alkupäät) ja x, y, z (käämin loppupäille) Tähtipisteen merkintä N (pienemmällä jännitteellä n) Jos muuntajassa on enemmän käämityksiä, ne numeroidaan 1, 2, 3. Aloitetaan ylimmästä jännitteestä 26

Muuntajan tyhjäkäyntivirta ja muut nollavirrat Tyhjäkäyntivirta: tyhjäkäynti- eli rautahäviöt ovat hystereesi- ja pyörrevirtahäviöitä, jotka aiheutuvat magneettivuon vaihtelusta rautasydämessä. Tyhjäkäyntivirralla on reaaliosa I r (pätötehohäviöt) ja imaginaariosa (magnetointivirta I m ) Tyhjäkäyntihäviöt riippuvat jännitteestä Tyhjäkäyntivirrassa on 150 Hz:n komponentti (3. yliaalto) ja se aiheuttaa virtaan nollakomponentin Yd- ja Dy- kytkentöjen etu: kolmiokytkennän takia 150 Hz:n nollavirta ei mene verkkoon 2 r I = I + I 0 27 2 m Paavola: Sähkötekniikan oppikirja s.177

Muuntajien rinnankytkentä Muuntajat voidaan kytkeä rinnan jos: 1. Mitoitustehojen on oltava samaa suuruusluokkaa (ero korkeintaan 1:3) 2. Oikosulkuimpedanssien oltava samaa suuruusluokkaa (ero korkeintaan noin 10 %) 3. Mitoitusjännitteiden on oltava samat 4. Kytkentäryhmien oltava samat 28

Muuntajan kytkentävirtasysäys Muuntajan magneettivuo on noin 90 jäljessä jännitteestä Kun jännite on nollakohdassa, on vuolla huippuarvo Kun muuntaja irrotetaan verkosta, rautasydämeen jää joku remanenssivuo 3-vaihemuuntajan eri vaiheissa remanenssivuolla on eri arvo Kytkentäsysäysvirta on englanniksi: inrush current Tekniikan käsikirja 3 s. 622 29

Muuntajan kytkentäsysäysvirta Kun muuntaja kytketään verkkoon, kasvattaa remanenssivuo vuon suuruutta kytkentähetkellä Suurin vuo: kuvan mukaisessa tilanteessa (jännite on kytkettäessä nolla, pylväällä on remanenssivuota ja vuo on kasvava) Seuraus: rautasydän kyllästyy ja muuntaja ottaa suuren virran (monta kertaa suurempi kuin nimellisvirta) Käämin resistanssi ja muuntajan rautasydän vaimentavat virtaa muutaman sekunnin aikana 50 Hz, T U =20 ms Tekniikan käsikirja 3 s. 622 30

Muuntajan kytkentäsysäysvirta Kun muuntaja kytketään verkkoon jännitteen huippukohdassa ja remanenssi on nolla, ei muuntaja kyllästy eikä kytkentäsysäysvirtaa synny. Jännitteen huippukohdassa vuo on nolla, koska u = -dφ/dt 0 1 2 3 4 5 6 7 8 jännite vuo ensiövirta 31

Muuntajan kytkentäsysäysvirta Kun muuntaja kytketään verkkoon jännitteen nollakohdassa ja remanenssi on nolla, vuo kasvaa ensimmäisen puolijakson ajan ja muuntaja kyllästyy. Virta kasvaa voimakkaasti, kun rauta kyllästyy. 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0-0.5-1 -1.5 0 1 2 3 4 jännite vuo ensiövirta 32

Muuntajan kytkentäsysäysvirta Kun muuntaja kytketään verkkoon jännitteen nollakohdassa ja rautapylväällä on remanenssivuota, vuo kasvaa ensimmäisen puolijakson ajan ja muuntaja kyllästyy voimakkaammin kuin ilman remanenssia. Virta kasvaa voimakkaasti, kun rauta kyllästyy. Tässä tilanteessa kytkentäsysäysvirta on isoin. jännite virta vuo+rem 33

Muuntajan kytkentäsysäysvirran vaikutus muuntajan suojaukseen Suojareleet eivät saa laukaista muuntajaa verkosta kytkettäessä laukaisu voidaan estää esim. siten, että nollavirtareleisiin asennetaan salparele, joka lukitsee releen, kun havaitsee nollavirrassa 100 Hz:n komponentin Kytkentäsysäysvirrassa on iso 100 Hz:n komponentti, myös 150 Hz:n komponentti 34

Käämien vuot Kytkentäsysäysvirrat Lähde: Transformer inrush studies for Wind farm grid connections. by K.S. Smith http://www.ipst.org/techpapers/2005/ipst05_paper026.pdf#search=%22transformer%20inrush%20current%22 35

Kolmikäämimuuntajan impedanssit Mitattaessa impedansseja Z a, Z b ja Z c on kolmas käämi avoin. Z a saadaan kun mitataan käämien 1 ja 2 väliltä ja käämi 3 on avoin, Z b saadaan kun mitataan käämien 1 ja 2 väliltä ja käämi 3 on avoin jne. 3 1 2 Z Z Z Z a b c Z Z 1 2 3 = = = Z Z Z 1 2 3 + Z + Z + Z = (1 2) = (1 2) = (1 2) 2 3 1 ( Z a Z b + Z c ) ( Z a + Z b Z c ) ( Z + Z + Z ) a b c Z c 1 Z 1 3 Z 3 Z a Z 2 36 Z b 2

Kolmikäämimuuntajan nollaimpedanssit J.C. Das: Power System Analysis, Marcel Dekker, Inc, s. 23 37

Kolmikäämimuuntajan nollaimpedanssit J.C. Das: Power System Analysis, Marcel Dekker, Inc, s. 23 38

Erilaisia tahtigeneraattoreita 2-napainen umpinanapakone n = 3000 r/min f = 50 Hz 4-napainen umpinanapakone n = 1500 r/min f = 50 Hz 4-napainen avonapakone n = 1500 r/min f = 50 hz Mohan s. 9-2 39

Staattorin käämit Mohan s. 9-4 40

Roottorin käämi Mohan s. 9-5 41

Tahtigeneraattorin symbolinen esitys Machowski et al. s. 56 42

Tahtigeneraattorin sijaiskytkentä E f E r V g E f E r V g I Machowski et al. s. 62 43

jx a I jx d I jx l I RI F f E f X a E r X h R V g d-akseli Fa (a) q-akseli ylimagnetoitu generaattori: V g < E f F f Fa Fr V g RI E r E f jx h I jx a I (b) alimagnetoitu generaattori: V g > E f d-akseli F f F a Fr I E f E r q-akseli jx d I (c) V g 44

Tahtigeneraattorin oikosulku Tahtigeneraattorin oikosulussa staattorin jännite menee nollaksi (lähellä oleva 3-vaiheinen oikosulku) tai pienenee (kauempana oleva oikosulku). Kun staattorin jännite ei muutu (du/dt = 0), on staattorikäämin aiheuttama vuo vakio, eikä pyöri enää roottorin mukana, joten se kulkee osan ajasta ilmavälissä. Tämä paikallaan pysyvä vuo indusoi roottorin käämeihin vaihtovirtoja. Tahtigeneraattorin oikosulussa staattorivirta muuttuu ja siinä on tasakomponentti. Tenttiin: reaktanssit ja niiden muutos oikosulun aikana on osattava, mutta ei voiden kulkua yksityiskohtaisesti, eikä sivun 55 taulukkoa 45

Tahtikoneen oikosulku, johdannoksi RL-piirin oikosulku 46

Staattorivirta dc-osa koko virta Magnetointikäämin virta Vaimennuskäämin virta ac-osa ac-osa dc-osa dc-osa Machowski et al. s. 101 koko virta koko virta 47

Generaattorin oikosulku, alkutila Staattorivuo oikosulun alkutilan aikana. Magnetointikäämiin ja vaimennuskäämiin indusoituu virtoja Screening effect of the damper winding and field winding vaimennuskäämi Machowski et al. s. 102 48

Generaattorin oikosulku, muutostila Staattorivuo oikosulun muutostilan aikana. Vain magnetointikäämiin on enää indusoitunut virta. Vaimennuskäämissä ei enää kulje virtaa. Screening effect of the field winding Magnetointikäämi Machowski et al. s. 102 49

Generaattorin oikosulku, jatkuva tila Staattorivuo oikosulun jatkuvuustilan aikana. Sekä magnetointikäämiin että vaimennuskäämiin indusoituneet virrat ovat vaimentuneet. Machowski et al. s. 102 50

Generaattorin reaktanssi oikosulun alkutilassa X D X I '' k '' d = = X h j( X X f + E v + '' d 1 X a X X a u + ) 1 1 X D X h + 1 X f X d on alkutilan reaktanssi X D on vaimennuskäämin reaktanssi X f on magnetointikäämin reaktanssi X a +X h on staattorikäämin reaktanssi (X h on hajareaktanssi) I k on alkuoikosulkuvirta X u on ulkoisen piirin reaktanssi 51

Generaattorin reaktanssi oikosulun muutostilassa X f X I ' k ' d = X a = X h j( X + E v + ' d X h 1 X a X u 1 + ) 1 X f X d on muutostilan reaktanssi X f on magnetointikäämin reaktanssi X a + X h on staattorikäämin reaktanssi (X h on hajareaktanssi) I k on muutosoikosulkuvirta X u on ulkoisen piirin reaktanssi 52

Generaattorin reaktanssi oikosulun jatkuvuustilassa I X a X k d = = X X h h j( X + E v + d 1 1 X a X u = ) X h + X a X d on muutostilan reaktanssi X f on magnetointikäämin reaktanssi X a +X h on staattorikäämin reaktanssi (X h on hajareaktanssi) I k on jatkuvan tilan oikosulkuvirta X u on ulkoisen piirin reaktanssi 53

Generaattorin klassinen malli muutostilassa Tämä malli on likiarvo, jossa käytetään kulmaa δ kulman δ sijasta. Tätä mallia käytetään paljon verkostolaskennassa, jossa on laskettavana yhtä aikaa paljon generaattoreita. Virhettä tulee kulman α verran, mutta laskenta yksinkertaistuvat. Machowski et al. s. 155 54

Machowski et al. s. 105 55

Lähteitä ja muuta luettavaa Ned Mohan: First course on power systems, MNPere 2006, ISBN 0-9715292-7-2 Martti Paavola: Sähköjohdot, WSOY Porvoo 1975, ISBN 951-0-06635-4, 319 s. Machowski, Bialek, Bumby: Power System Dynamics J.C. Das: Power System Analysis, Marcel Dekker, Inc, 2002, ISBN 0-8247-0737-0, 850 s. Grainger, Stevenson: Power System Analysis 56