VILLAMOS ENERGETIKA PÓTPÓTZÁRTHELYI DOLGOZAT - A csoport

Átírás

1 VLLAMOS ENERGETKA PÓTPÓTZÁRTHELY DOLGOZAT - A csoport május 22. NÉV:... NEPTN-KÓD:... Terem és ülőhely:... A dolgozat érdemjegye az összpontszámtól függően: 40%-tól 2, 55%-tól 3, 70%-tól 4, 85%-tól 5 1. feladat ( beugró ) (10x1 pont) 1.1. Az alábbi állításokról döntse el: GAZ vagy HAMS? Egy 20/0,4kV-os transzformátor jellemzően az átviteli és elosztó hálózat HAMS határát jelenti. 1 kj = 3600 kwh HAMS Egy háztartás éves villamosenergia-fogyasztása Magyarországon átlagosan kwh. Az taipu erőmű a világ egyik legnagyobb vízerőműve. GAZ GAZ 1.2. Egy szimmetrikus háromfázisú feszültségrendszerre csillag elrendezésben tekercseket kapcsolunk. A felvett referenciairányok szerint irányhelyesen rajzolja be a fazorábrába a tekercseken átfolyó áramokat! 1.3. Adja meg egy szimmetrikus rendszerben a háromfázisú meddő teljesítmény kifejezését, ha adott a fázisfeszültség ( f ) és áram ( n ) effektív értéke, valamint a fázisszög (ϕ)!

2 1.4. Egy 1,25 km hosszú háromfázisú távvezeték hosszegységre eső pozitív sorrendű impedanciája 0,40+j0,40 Ω/km. A vezeték fázisvezetőiben folyó áramok pozitív sorrendű összetevője 96-j28 A. ( 2 = 0 = 0 A). Határozza meg a vezetéken keletkező háromfázisú veszteséget! 1.5. Az alábbi állításokról döntse el: GAZ vagy HAMS? A kisfeszültségű transzformátorok 0,4 kv-os oldala jellemzően delta tekercselésű. A földzárlati áram kisfeszültségen általában nagyobb, mint középfeszültségű kompenzált hálózaton. Középfeszültségű kábelhálózat csillagpontját rendszerint kis ellenálláson át földelik. HAMS GAZ GAZ 1.6. Adottak az alábbi fázisfeszültségek: a = 21e j0 V, b = 24e -j120 V, c = 24e j120 V. Határozza meg a negatív sorrendű szimmetrikus feszültség összetevő értékét! 1.7. Mekkora áramot ( w, m ) vesz fel az a fogyasztó, amelynek adatai: n = 6 kv (vonali), S n = 8 MVA (3 fázisú), cosφ = 0,88 (kapacitív)?

3 1.8. Magyarországon egy háztartás éves villamosenergia-fogyasztása kb kwh/év. Mérési adatokból tudjuk, hogy egy 160 kva-es, 10/0,4 kv-os transzformátoron a napi átlagos energiaforgalom 770 kwh/nap. Hány háztartást láthatunk el ezzel a transzformátorral? 1.9. Adott egy vezeték alábbi fázis impedancia mátrixa. Határozza meg a vezeték szimmetrikus impedancia mátrixának értékeit! [ ] Z ön = 0,9+2,2j Ω, Z k = 0,35+0,9j Ω Mivel Z ff ciklikus és szimmetrikus, ezért az impedancia mátrix: [ ] Egy 20 kv névleges feszültségű végtelennek tekintett hálózatra (H) csatlakozó vezeték (v) pozitív sorrendű impedanciájának abszolút értéke 10 Ω. Határozza meg az üresen járó B gyűjtősín háromfázisú zárlati teljesítményét! A v B

4 2. Töltse ki az alábbi táblázatot! A fazorábrák a kapcsolási rajzon berajzolt és fazorokat tartalmazzák! A fázisszög értékét az első három sorban pontosan adja meg, az utolsó két esetben csak az előjelét! A teljesítmények előjeleit a fogyasztói pozitív irány rendszer szerint értelmezze! (10 pont) A fogyasztó típusa - fazorábra Áram fázisszög értéke (feszültséghez képest) P előjele Q előjele R L C R L R C

5 3. Egy háromfázisú, delta kapcsolású ipari szellőzőmotor kapcsain 400 V vonali feszültségeket mérünk, a motor a hálózatból fázisonként 20 A effektív értékű (szimmetrikus, pozitív sorrendű) áramot vesz fel. A motor teljesítménytényezője cos = 0,96 (induktív). A motort 120 m hosszú, négyerű (3 fázis + nulla), erenként 12 mm2 keresztmetszetű, 0,028 mm2/m fajlagos ellenállású kábelen keresztül tápláljuk. a) Számítsa ki a motor háromfázisú hatásos és meddő teljesítményfelvételét! b) Számítsa ki a kábelben fellépő háromfázisú wattos veszteséget! c) Számítsa ki a motor üzemeltetésének éves villamosenergia-költségét 48 Ft/kWh energiaárral kalkulálva, ha az ipari üzem 5/7-es folyamatos munkarendben dolgozik (=hétfő 6:00 órától péntek 22:00 óráig). A mérő a kábel elején, a motor a kábel végén van, tehát a veszteséget az üzem fizeti. (10 pont) (2x2 pont) (1pont) (2pont) (2 pont a képlet, 1 pont a számérték)

6 4. Adott egy Yyg6 (szigetelt csillag földelt csillag) kapcsolási csoportú és óraszámú 20/0,4 kv-os transzformátor. A 20 kv-os oldalon egy 2F zárlat miatt a fázisfeszültségek: Határozza meg a transzformátor kisfeszültségű oldalán a fázisfeszültségeket! (10 pont) A középfeszültségű oldalon a szimmetrikus összetevők számítása: [ ] [ ] [ ] (1 pont) (3x1 pont a számítás) A szimmetrikus összetevők forgatása és áttétele: Fázisfeszültségek meghatározása a kisfeszültségű: [ ] [ ] [ ] (1 pont) (3x1 pont a számítás)

7 5. Adott az alábbi háromfázisú hálózat! A transzformátor kisfeszültségű oldalára 3 vezeték csatlakozik, a vezetékek végén egy-egy (impedanciatartó) fogyasztó található. Mindegyik vezeték, illetve fogyasztó a táblázatban megadott paraméterekkel jellemezhető, tehát a transzformátorról leágazó 3 ág teljesen azonos. a) Mennyi a vezetékeken disszipálódó veszteség? b) Határozza meg a hálózatból betáplált komplex (látszólagos, háromfázisú) teljesítményt! (A hálózat szimmetrikus, a kisebb feszültségű oldalra redukálja a hálózatot!) (10 pont) H TR V F1-F3 A hálózat modellje : A paraméterek (4x0,5pont): Egy fogyasztói ág impedanciája: (0,5 pont) Három ág impedanciája így: (0,5 pont) Így a hálózatból kifolyó áram: (1 pont) Ennek harmada folyik egy vezetéken, tehát a három vezetéken disszipálódó veszteség: ( ) A hálózatból betáplált komplex teljesítmény (az áttétel kiesik):

8 VLLAMOS ENERGETKA PÓTPÓTZÁRTHELY DOLGOZAT - B csoport május 22. NÉV:... NEPTN-KÓD:... Terem és ülőhely:... A dolgozat érdemjegye az összpontszámtól függően: 40%-tól 2, 55%-tól 3, 70%-tól 4, 85%-tól 5 1. feladat ( beugró ) (10x1 pont) 1.1. Az alábbi állításokról döntse el: GAZ vagy HAMS? A kapcsolt villamosenergia-termelés folyamán felszabaduló hőenergiát is hasznosítják. A Magyar Átviteli Rendszerirányító (MAVR) az ENTSO-E tagja. Magyarország primer energiahordozó-szükségletének legnagyobb részét Oroszországból importálja. A kombinált ciklusú erőművek jellemző teljesítménytartománya kW. GAZ GAZ GAZ HAMS 1.2. Egy szimmetrikus háromfázisú feszültségrendszerre csillag elrendezésben kondenzátorokat kapcsolunk. A felvett referenciairányok szerint irányhelyesen rajzolja be a fazorábrába a kondenzátorokon átfolyó áramokat! 1.3. Adja meg az egyfázisú hatásos teljesítmény kifejezését, ha adott a fázisfeszültség ( f ) és fázisáram effektív értéke ( n ), valamint a teljesítménytényező (cosϕ)!

9 1.4. Egy 2,5 km hosszú háromfázisú távvezeték hosszegységre eső pozitív sorrendű impedanciája 0,30+j0,30 Ω/km. A vezeték fázisvezetőiben folyó áramok pozitív sorrendű összetevője 48-j14 A. ( 2 = 0 = 0 A). Határozza meg a vezetéken keletkező háromfázisú veszteséget! 1.5. Az alábbi állításokról döntse el: GAZ vagy HAMS? A zárlatos vonal kiválasztása középfeszültségű kompenzált hálózaton a zárlati áram nagysága alapján nehéz feladat. A csillagpont közvetlen földelése középfeszültségű szabadvezeték hálózaton jellemző. A kisfeszültségű transzformátorok 0,4 kv-os oldala jellemzően delta tekercselésű. GAZ HAMS HAMS 1.6. Adottak az alábbi fázisáramok: a = 9e j0 A, b = 12e -j120 A, c = 12 e j120 A. Határozza meg a pozitív sorrendű áramösszetevő értékét! 1.7. Mekkora áramot ( w, m ) vesz fel az a fogyasztó, amelynek adatai: n = 0,4 kv (vonali), S n = 0,5 MVA (3 fázisú), cosφ = 0,9 (kapacitív)?

10 1.8. Magyarországon egy háztartás éves villamosenergia-fogyasztása kb kwh/év. Mérési adatokból tudjuk, hogy egy 250 kva-es, 11/0,4 kv-os transzformátoron a napi átlagos energiaforgalom 920 kwh/nap. Hány háztartást láthatunk el ezzel a transzformátorral? 1.9. Adott egy vezeték alábbi szimmetrikus impedancia mátrixa. [ ] Z 0 = 2,6+12,8j Ω Z 1 = 1,4+4,4j Ω Határozza meg a vezeték fázis impedancia mátrixának értékeit! Mivel a pozitív és negatív sorrendű impedancia egyezik, ezért a fázis impedancia mátrix szimmetrikus és ciklikus: [ ] Egy 20 kv névleges feszültségű végtelen hálózatra (H) csatlakozó vezeték (v) pozitív sorrendű impedanciájának abszolút értéke 20 Ω. A B gyűjtősínen bekövetkező háromfázisú zárlat esetén határozza meg a zárlati áram nagyságát (effektív értékét)! A v B

11 [V] [A] 2. Egy társasház fűtési rendszerében üzemelő keringető szivattyú egyfázisú villamos motorját szünetmentes tápegységről kívánjuk ellátni. A motor adatait nem ismerjük, de egy oszcilloszkóp üzemmódra is alkalmas multiméterrel megmérve az áramot és a feszültséget, a mellékelt időfüggvényeket látjuk a képernyőn. A rendszert legfeljebb 60 óra időtartamú áramkimaradásra kívánjuk méretezni. A keringető szivattyú átlagosan 2 óránként kapcsol be és ekkor 20 perc időtartamig üzemel. A szünetmentes áramforrás inverterének hatásfokát 95%-ra becsülve, számítsa ki a fenti feladathoz szükséges 12 V-os akkumulátor telep kapacitást Ah-ban (amperóra). (Az akkumulátornak a hatásos energiát kell tárolnia.) (10 pont) [V] [A] ,9 0,45 0, ,45 0,9 t [ms] A szivattyú 60 órán át: (1 pont) Az oszcilloszkópról leolvasva: (3x1 pont) Tehát: A tárolandó energia: Így a szükséges akkumulátor kapacitás:

12 3. Rajzolja fel az alábbi (fiktív) hálózat pozitív sorrendű, viszonylagos egységekben értelmezett modelljét a gyűjtősínek feltüntetésével (A, B, C, F, H)! Az F1 fogyasztóra impedanciatartó, az F2-re áramtartó modellt vegyen fel. A vezetéknek ellenállása is van. A transzformátorok névleges paramétereit jelölje, valamint. Paraméteresen határozza meg az TR1 transzformátor kisfeszültségű oldalra redukált impedanciáját! (10 pont) (8 pont, hiányzó elemenként 1 pont)

13 4. Adott egy Yyg6 (szigetelt csillag földelt csillag) kapcsolási csoportú és óraszámú 20/0,4 kv-os transzformátor. A 20 kv-os oldalon egy 2F zárlat miatt a fázisfeszültségek: Határozza meg a transzformátor kisfeszültségű oldalán a fázisfeszültségeket! (10 pont) A középfeszültségű oldalon a szimmetrikus összetevők számítása: [ ] [ ] [ ] (1 pont) ( ) ( ) ( ) ( ) (3x1 pont a számítás) A szimmetrikus összetevők forgatása és áttétele: Fázisfeszültségek meghatározása a kisfeszültségű oldalon: [ ] [ ] [ ] (1 pont) (3x1 pont a számítás)

14 5. Állapítsa meg, hogy a hálózat jelölt helyén az 1FN, vagy a 3F zárlat adja-e a nagyobb zárlati áramot az a fázisban! Tekintse adottnak az alábbi mennyiségeket! (10 pont) A hálózat helyettesítése 1FN illetve 3F zárlatra: (1+2 pont) Az áramkörben folyó áramok: (2+2 pont) A zárlati áramok: (1+1 pont) Tehát: (1 pont)