HØGSKULEN I BERGEN Avd eling for Ingeniø rutdanning Institutt for elektrofag

Transkript

1 HØGSKULEN BERGEN Avd eling for ngeniø rutdanning nstitutt for elektrofag EKSAMEN KLASSE DATO TOE 155 ELVERK OG H0GSPENNNGSTEKNKK : 3ELK : ANTALL OPPGAVER ANTALL SDER VEDL EGG :3 : 4 (inkl. forside) : Formelark 2 sider HJELPEMDDEL : Kalkulator TD : K FAGLÆRAR MERKNADER : Lasse Sivertsen : Nynorsk Høgskulen i Bergen, Nygårdsgaten 112,5008 BERGEN Tlf Faks

2 2 Oppgåve 1 PEX-ka bel Figur l viser ein einleiar PEX-isolert kabel for 24 kv systems penn ing. \ rr-s-:«- 7, 7 Figur a) Grei ut om de i enkelte delane i kabelen og forklar kva for oppgåve dei har. b) Kva er de vanlegaste feilårsakanc i PEX-kablar? Kva kan eventuelt gjerast for utbetre desse feila? Kabe len har eit leiarrtverrsnin på 400 mrrr' og er 200 meter lang. Data for denne kabelen finnes i tabell l. TXSP 24 kv En-leder Dia Knbelvekt T"err- FJ. nr ~l", mc:l"r TVl'r",n;l\ Tyl kcl. o; y~ '" \()(lm smil Hovedgr sjons- over )~ Dia - "' ~" ' 10- tyk- isula - Cu-skjcnu.D'flG m::r"r Kobber Alunukd~."JO" llm ) ca mm ca. rnm ca. '!. 1" 11ll C, A! mm mr" ca. 4: h S.5 1lS ze 71 " 50 oa.'\ ' 29 l> " " " h :4.6!5 1.9 J3 lq 112 x l ~.~ ~ 2.0 JO 24\ l " 11240,~ ~ J. zoo h-loo " lb,~ D bb30 S-' 45,0 " 50 ~ < " ".. xlcoq S.S "'.9 sa ~b 60 '" '" S.S 53. :!. 50,- '" meoc,~ "'~ J.) æ '" 8~5 - ' _<; tt Tabell Relativ permittivitet: Tapsvinkel: Absolutt pennittivitet : solasj onens resisti vitc t c, ~ 2,3 tana ~ 0,0007 to ~ 8,85'10' " [nm] F/m]

3 3 c) Rekn ut kabelens kapasitans og dei totale dielektriske tapa. Gjev ei forklaring på kva som forår sakar dei dielektriske tapa. Spenning mellom fasane er 24 kv. Kva kan være årsaka dersom dei die lektriske tapa aukar kraftig? d) Rekn ut maksim al og minimal feltstyrke i kabelisolasjonen når spen ninga me llom fasane er lik systemspenning 24 kv. Skisser feltstyrken som funk sjon av radius. e) Kabelen lå inne med spenning i tomgang før den ble kopla frå. 1,5 time ener at den ble kop la frå blir den spenningstesta. Rekn ut spenninga på leiaren i forhold til jord når de n spenningstestast. Oppgåve 2 Overspenningar Del, Lynnedslag i mastetopp på stålmast. Det blir lynned slag i mastetopp på eln 72,5kV jorda stålmast. Overgangsmotstand til mas ta mot jord er på 20 Q.. Lynutladinga har ein amplitude på 30 ka med ei fronttid på 1 us. Det er nytta hengekjede med ein lineær karakteristikk som gjev ein elektrisk holdfasthet på Faseleiarens bølgeimpedans er 500 O. Vi ser bort fra bølgeimpedansen til masta. a) Reim ut kor lang tid det tar før det oppstår tilbakeslag. (Overslag frå mast til fasele iar). b) Skisser spenninga i faselina som funksjon av tida for dei første 2 us etter lynnedslag. Del 2. Overspenningsavleiing Ei lynbølge med amplitude på 800 kv og stigetid på l us kjem inn på ei line med brytar, overspenningsavieiar og transformator som vist i figur 2. Det er 30 meter mellom brytar og avleiar og 30 meter mellom avleiar og trans forma tor. Linas bølgeimpedans er den same heilt inn til transformatoren. Vi reknar bølgehastigheita lik 300 ru/us og vi tcnkjer oss ideell avleiarkarakteristikk med avleiamivå på 400 kv. Brytarcn ligg inne under heile oppgåva. 30 m U. = 400 kv 30 m solas jonsnivå = 650 kv Z t:;;; 00 Figur 2

4 4 c) Nytt bølgjediag ram og skisser spenninga over brytaren, avleiaren og transforma tor opp til 14t. Kva blir maksimal spenn ing over transformatoren? d) Rekn ut den maksimale avstanden mellom avleiaren og transformatoren som gjev maksimal spenning ove r transformatoren lik isoiasjonsnivået. Oppgåve 3 Teori Dell Vannkraftverk a) Vannkraftverk delast inn i 3 hovedtyper. Nemn desse. b) Kva forbinder vi med eit vannkraftverks regulerin gsanlegg? c) Forklar kort kva vi forstår med spenningsreguiering og effektregulering. Del2 Vern og brytere i høgspenningsanlegg d) Gjev ein kort oversikt ove r forskjellige hogspenningsvern (rele). e) Gjev ein kort oversikt over hovedtypene av høgspenningsbrytarar. f) Gjentenning over brytargap er eit vanleg problem i samband med brytning aven jo sboge. Det er 2 fysiske prosessar som kan føre til gjentenning. Gjev ein kort forklaring. Del3 SF. - anlegg g) List opp nokre av SF 6 - gassens eigenskapar og gjev ein oversi kt over fordelane ved å bruke SF 6 anlegg framfor konvensjonelle høgspenningsanlegg.

5 Formelark Eksamen TOE Elektrostatikk D =o E = - Q = - - U= f E. dr E = Co -e, A e u A o. = 8, 8 5 ' 10 - " [ ~ ] Lysbuefysikk Lysbuens karakteri stikk ved stabil lysbue U, =!'.U + E, '/, +- (a +fl '/,) l Data for lysbuekarakteri stikker Ekkt nlj em" tcri 1. V r 1:'~, v Vim \ '.\ \" \ ;0' Kob hct.. n 300n Suh. 14 aeoo 11 l')(joo J e r n.. io 1500 '! SOO(l Kull.., N 21'j() (;().' " Overspenninger u, z, u R Refleksjonsfaktor R - Z, P R +Zh Absorbsjonsfaktor a = l + p

6 2 Bø lgefa rt og bølgeimpedans l,. ~ ---,=;~../L C z =Æ Differensialligninger i) d 2 u l --' +---u = 0 dl' L C Løsning c> ucct) = A.cos ~ + B sin ~ vlc v LC ii) d 2 u, u dl' LC.J2 U coso) LC Løsning => uc(t) = A-cos ~ + B sin ~ v LC v LC.J2 U cosm l - o/ Le