1,61 10 km. rad. 10,55 10 km. (1,61 j10,55) 10 km. (361,33 j49,14) (1.2) P 33,18 MW. nat

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Ulrike Keller
vor 6 Jahren
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1 Prüfung vom EV - 04 Lösungen zur schriftlichen Prüfung aus VO Energieversorgung am Hinweis: Bei den Berechnungen wurden alle Zwischenergebnisse in der technischen Notation (Format ENG) dargestellt und auf zwei Nachkommastellen gerundet. Für die weitere Rechnung wurde das gerundete Ergebnis verwendet. Abhängig vom Rechenweg kann es aber dennoch zu leicht abweichenden Ergebnissen kommen!. Leitungsgleichungen a. Berechnen Sie die Ausbreitungskonstanten, den Wellenwiderstand und die natürliche Leistung der Leitung.,6 0 km rad 0,55 0 km (.) (,6 j0,55) 0 km ZW 7.75 (36,33 j49,4) (.) P 33,8 MW (.3) nat b. Berechnen Sie die angeschlossene Resistanz am Ende der Leitung. Wird die Leitung mit dieser Belastung oberhalb oder unterhalb der natürlichen Leistung betrieben? Die Leitung wird oberhalb der natürlichen Leistung betrieben da: Last R 5 (.4) P P Z Z nat bzw. Last c. Berechnen Sie die Scheinleistung (komplex) am Leitungsanfang wenn die Eingangsimpedanz Z (76,88 j73,) beträgt. W S 8,9 MW j78,7 MVAr (.5) d. Berechnen Sie für die Spannung am Leitungsende Betrag und Winkel. Wird eine Kompensation benötigt (mit Begründung)? 5.9 (38,6 j39,50) kv 54,99 kv (.6) Die Spannung beträgt nur 50% der Nennspannung und der Winkel ist über 45 Gegenmaßnahmen müssen getroffen werden!

2 Prüfung vom EV - 04 e. Welchen Wert müsste die Impedanz (komplex) des Verbrauchers am Leitungsende aufweisen, damit die Spannung am Leitungsende nicht mehr als -0% vom Nennwert abweicht? j (.7) Z 3, f. Begründen Sie, welche Betriebsmittel im Falle einer Leitungskompensation des oberen Lastzustandes verwendet werden müssten, damit die Spannung am Leitungsende genau der Nennspannung entspricht? Gehen Sie auch auf die Verschaltung der Betriebsmittel im Netz ein! Zuschalten von Kapazität in Serie um Induktivität der Leitung zu verkleinern oder Kapazität parallel um Kapazität der Leitung zu erhöhen.. Ein- und zweipoliger Kurzschluss a. Zeichnen Sie das Ersatzschaltbild dieses Fehlerfalls im Komponentensystem (Spannungen, Ströme, alle Impedanzen). Generator Transformator Leitung Fehlerstelle I () () X G() E () X T() X L() () I () X G() = X G() X T() = X T() X L() = X L() () () I (0) (0) X G(0) Sternpunkt nicht geerdet Schalter offen Dreieck Primär X T(0) Stern Sekundär 3X P Erdschlusskompensation (ab Pkt. c.) X CE X L(0) konzentriert am Anfang der Leitung (0) Isolierter Sternpunkt (bis Pkt. b.) Einpoliger KS (bis Pkt. c.) b. Wie groß ist der Kurzschlussstrom (c =,)? I kp 30,96 A (.) c. Welchen Induktivitätswert muss die Petersenspule bei idealer Kompensation aufweisen? L 7,48 H (.) P

3 Prüfung vom EV - 04 d. Zeichnen Sie das Ersatzschaltbild dieses Fehlerfalls im Komponentensystem (Spannungen, Ströme, Impedanzen). Generator Transformator Leitung Fehlerstelle I () () X G() E () X T() X L() () I () X G() = X G() X T() = X T() X L() = X L() () () I (0) (0) X G(0) Sternpunkt nicht geerdet Schalter offen Dreieck Primär X T(0) Stern Sekundär Sternpunkt über Xp mit Erde verbunden 3X P Erdschlusskompensation X CE wegen X L(0) Parallelresonanz konzentriert am Anfang der Leitung (0) Zweipoliger KS mit Erdberührung Aufgrund der Parallelresonanz ist Nullsystem nicht wirksam, daher gleiches Bild wie bei zweipoligen Kurzschluss ohne Erdberührung! e. Wie groß ist der zweipolige Kurzschlussstrom (c =,)? I kp 409,70 A (.3) f. Zeichnen Sie die Richtung der Leiterströme in der Nähe der Fehlerstelle in die obere Skizze ein. I b I c I 0 E 3. A Transformator a. Bestimmen Sie die Kurzschlussresistanz R k für die 0-kV-Seite. R 0,5 (3.) k 3

4 Prüfung vom EV - 04 b. Bestimmen Sie die Leerlaufkonduktanz G L für die 0-kV Seite. GL 6,5 μs 6,5 μ (3.) c. Bestimmen Sie die Leerlaufsuszeptanz B L für die 0-kV Seite. BL 0,4 ms 0,4 m (3.3) d. Bestimmen Sie den Betrag der Kurzschlussimpedanz Z k für die 0-kV-Seite. Z 45,375 (3.4) 3. B Parallelschaltung von zwei Transformatoren a. Welche Spannung stellt sich unterspannungsseitig im Leerlauf ein? k OS ST ST, p ST ST, p 9,74 kv,7 kv 9,74 kv,7 kv (3.5) (3.6) b. Wie groß ist der Kreisstrom, der sich bei diesem parallelen Betrieb einstellt? I 79,589 A (3.7) c. Darf so ein paralleler Betrieb durchgeführt werden (Begründung)? Ein paralleler Dauerbetrieb in dieser Art sollte vermieden werden, da schon im Leerlauf beide Transformatoren durch den parallelen Betrieb zu ca.4% durch den Kreisstrom ausgelastet sind. Die mögliche Übertragungskapazität der Transformatoren ist um diesen Auslastungswert verringert, auch werden durch den Kreisstrom erhöhte Verluste verursacht. Im Fall einer mschaltung während des Netzbetriebs, dürfen die Transformatoren kurzeitig parallel betrieben werden, da der Kreisstrom viel geringer als der Kurzschlussstrom ist. 4. Fünf Sicherheitsregeln Siehe Skriptum 5. Wirtschaftlichkeitsrechnung a. Wie hoch sind die Stromgestehungskosten für das GuD-Kraftwerk? GuD cent 9,596 kwh k (5.) 4

5 Prüfung vom EV - 04 b. Wie hoch sind die Stromgestehungskosten für das Laufwasserkraftwerk? cent k LwK 4,5 (5.) kwh c. Bedingt durch sehr kalte Winter und unerwartete Reparaturen erreicht das Laufwasserkraftwerk nicht seine Sollstundenanzahl. nter welche Volllaststundenzahl darf das Laufkraftwerk nicht sinken um noch günstiger als das GuD-KW (dieses bleibt bei seiner Sollstundenanzahl) produzieren zu können? 3 T,44 0 h (5.3) m e. Der Preis für Grundlast liegt derzeit bei 0,055 /kwh. Welches der Kraftwerke wäre basierenden auf diesem Preis und für die gegebene Nutzungsdauer wirtschaftlicher (kurze Begründung)? Das Laufwasserkraftwerk, da damit ein Überschuss bei Grundlast erwirtschaftet werden kann. 5

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