Spurningar úr Raforkudreifikerfum. e. Ófeig Sigurðsson.

Transcript

1 Spurningar úr Raforkudreifikerfum. e. Ófeig Sigurðsson. 1. Vinnsla og flutningur raforku 1. Hvað er raforkuver? 2. Hvaða atriði hafa áhrif á nýtni raforkukerfa? 3. Hvað er blik (kóróna) í raforkukerfi? 4. Hver er hæsta nafnspenna í raforkukerfi á Íslandi? En erlendis? 5. Hvað er rafveita? 2. Raforkuveitur 1. Lýsið uppbyggingu geislakerfis? 2. Lýsið uppbyggingu hringtengds kerfis? 3. Nefnið kosti við hringtengds kerfis í samanburði við geislakerfi? 4. Hvernig er rekstri hringtengdra kerfa háttað? 5. Nefnið fjórar ólíkar aðferðir við uppbyggingu raforkukerfa? 3. Ein- og þrífasaspenna 1. Nefnið helstu kosti við þrífasa veitukerfi í samanburði við einfasa? 2. Hvað er fasaspenna? En fasastraumur? 3. Hvað ræður snúningshraða hverfisegulsviðs í þrífasa spanhreyflum (skammhlaupsmótorum)? 4. Hvað nefnast algengustu tengingar í þrífasa mótora? 5. Hvernig er formúlan fyrir raunafl í þrífasa kerfi? Útskýrið formúlutáknin og segið hvernig þessar stærðir koma fram í kerfinu? 6. Hvað nefnast þrífasatengingarnar á myndinni á bls. 2? 7. Hvers vegna er lögð áhersla á að þrífasaálagi sé jafnað á alla fasaleiðara raforkukerfis? 4. Uppbygging raforkukerfisins 1. a) Hvernig er skilgreining á háspennukerfi við riðspennu? b) En á lágspennukerfi? 2. Hvaða spennur eru notaðar í flutningskerfi fyrir raforku hér á landi? En við dreifingu? 4. Hvaða nafnspenna er algengust við dreifingu á raforku með háspennu? 1

2 5. Hvað nefnast stöðvar sem taka við raforku frá flutningskerfi og lækka spennu hennar til dreifingar? 6. Hvað er dreifistöð? 7. Reiknið út strauma í raforkudreifikerfinu á myndinni? (ekki er gert ráð fyrir töpum) 8. Hve mikið afl flytur kerfið í verkefni 7? 9. a) Gerið einlínumynd af þrífasakerfi með; raforkuveri (6 kv), spenni, flutningskerfi (66 kv), spenni, háspennu dreifikerfi (19 kv), spenni og lágspennudreifikerfi (230 V). b) Reiknið út strauma í kerfinu í a) ef álag í lágspennudreifikerfi er 750 kw. Sleppa má töpum í kerfinu. 5. Jarðskaut og spennujöfnun 1. Hvaða hlutverki gegna jarðskaut í veitukerfi? 2. Hvers vegna er mikilvægt að jarðskaut hafi gott leiðið samband við jarðveginn? 3. Gerið teiknitákn fyrir jarðskaut. 4. Hvaða munur er á rekstrarjarðskauti og varnarjarðskauti? 5. Hvað nefnist sá leiðari sem tengir varnartein (PE-tein) í raforkuvirki við jarðskaut og hvernig er hann auðkenndur? 6. Hvað gerist þegar straumur fer um jarðskaut? 7. Hvað er spennujöfnun og hver er tilgangur hennar? 8. Hvað er spennujöfnun og hvernig eru spennujöfnunarleiðarar auðkenndir? 9. Nefnið helstu hluti jarðskauta? 10. Hvernig eru gæði jarðskauta metin? 11. Hvað er skrefspenna? 6. Varnir gegn snertihættu 1. Hvaða munur er á beinni og óbeinni snertingu? 2. Nefnið dæmi um aðferðir til að koma í veg fyrir beina snertingu í raforkuvirki. 3. Nefnið dæmi um aðferðir til að koma í veg fyrir óbeina snertingu í raforkuvirki. 2

3 4. Hvað er snertispenna? 5. Hvað er snertispennuvörn? 6. Hvað er lágmarkseinangrunarviðnám í lágspennuveitu? 7. Við hvaða aðstæður eru gerðar strangari kröfur um varnir gegn snertispennu (nefnið dæmi)? 8. Hvað er fullrof? 9. Hvers vegna eru þeir sem starfa við raforkuvirki í sérstakri áhættu varðandi slys af völdum rafmagns? 10. Hvernig eru öryggisreglurnar fimm? 11. Hvaða kröfur eru gerðar til handverkfæra þegar unnið í eða nálægt lágspennuvirkjum undir spennu? 12. Hvaða öryggiskröfur eru gerðar þegar óvarðir spennuhafa hlutar eru í töfluhólfi sem vinna á við? 13. Hvaða öryggishlífar á rafiðnaðarmaður að nota þegar hann vinnur í eða nálægt háspennuvirki undir spennu? En í eða nálægt lágspennuvirki undir spennu? 7. Dreifikerfi og dreifistöðvar 1. Í þrjá hluta má skipta rafbúnaði í dreifistöð? 2. Hvaða spenna er algengust á raforku sem kemur að dreifistöð? En þeirri sem fer frá henni? 3. Hvernig er stærð dreifistöðva skilgreind? 4. Nefnið fjóra flokka af dreifistöðvum? 5. Hvað er jarðspennistöð? 8 Háspennuskápar og búnaður þeirra 1. Hvaða munur er á skilrofum, álagsskilrofum og aflrofum? 2. Gerið teiknitákn fyrir: a) skilrofa, b) álagsskilrofa, c) álagsvarskilrofa, d) aflrofa, e) straumspenna og d) spennuspenna. 3. Hvernig skal ganga frá streng í háspennuskáp? 4. Nefnið dæmi um upplýsingar sem koma fram á rekstrarleiðbeiningum? 5. Hvernig er tengistaður fyrir jarðtengingu háspennuskáps auðkenndur? kv álagsskilrofi hefur rofgetuna 24 MVA. Hve mikinn straum getur hann rofið? 7. Hvernig vinnur álagsskilrofinn á mynd 8.2 við rof? Skrifið stutta lýsingu. 8. Hvað er vinnujarðtenging? 3

4 9. Hvers vegna er varasamt að vera nærri álagsvarskilrofa þegar hann er lokaður? 10. Gerið einlínumynd af algengri útfærslu háspennuhluta dreifistöðvar og skrifið heiti og skýringu við hvern hlut á myndinni. 11. Hvað er valvís vörn (selective protection)? 12. Hver er útleysitími 100 A háspennuvars þegar straumur um varið er 1000 A? 13. Nefnið kosti og galla við straumtakmarkandi vör. 14. Veljið háspennuvör fyrir 315 kva spenni í dreifistöð ef spenna 11 /0,4/0,23 kv? 15. Hver er stærsta varstærð í lágspennudreifiskáp í dæmi 14 ef vörnin skal vera valvís? 16. Hvaða regla gildir um varskipti í háspennuskápum? 17. Hvaða hlutverki gegna mælaspennar í raforkukerfum? 18. Hvernig eru mælaspennar flokkaðir m.t.t. nákvæmni? 19. Hvað þarf sérstaklega að varast í sambandi við uppsetningu og rekstur straumspenna í háspennuvirki? 20. Gerið tengimynd sem sýnir þrífasa 11 kv raforkukerfi, 3 stk. straumspenna og einn A-mæli við hvern þeirra. Merkið allan búnað á myndinni. 21. Gerið tengimynd sem sýnir þrífasa 11 kv raforkukerfi, 3 stk. spennupenna og einn V-mæli við hvern þeirra. Merkið allan búnað á myndinni. 22. Hver er spenna frá mælaspenni ef málspennur hans eru 12 kv/110v og spenna forvafsins er 10,5 kv? 23 Hve mikill straumur er í raforkukerfi ef straumur í mælarás straumspennis er 2,4A. Málstraumur straumspennisins er 200/5 A. 24. Hvert er mesta viðnám í mælarás straumspennisins í dæmi 23 ef málafl hans er 25VA? 25. Hvaða lofttegund hefur einstaka eiginleika til einangrunar í háspennuvirkjum? 26. Hvað er GIS virki? En AIS virki? 27. Hvað er átt við þegar talað er um að háspennurofi sé þrístöðu? 28. Hvað er skammhlaupsvísir og hvaða hlutverki gegna þeir í raforkudreifikerfi? 29. Gerið rissmynd sem sýnir aðvörun um hættusvæði og aðra sem sýnir aðvörun um háspennu. 9. Dreifispennar 1. Lýsið hlutverki dreifispenna í raforkudreifikerfinu? 2. Hvernig er algengast að kæla dreifispenna og hvað nefnist þessi aðferð? 3. Hvaða þrífasa tengingar eru algengastar á þrífasa dreifispennum? 4

5 4. Hvað er þrepastillir (tapping)? Lýsið hvernig hann er í dreifispenni. 5. Þrífasaspennir er 11 /0,4/0,23 kv og þrepastillirinn er stilltur á -5%. Hve há spenna er á útgangi ef spennirinn er án álags og inngangsspenna er 11 kv? 6. Nefnið algengustu stærðir dreifispenna í innanbæjarkerfi? 10. Lágspennuhluti dreifistöðvar 1. Hvaða gerð og gildleika leiðara skal velja í raflögn frá 315 kva dreifispenni að lágspennudreifiskáp? 2. Hverskonar varbúnaður er fyrir útgangandi jarðstrengi frá lágspennudreifiskáp? 3. Hvers vegna er mikilvægt að festa alla strengi sem koma að skápum í dreifistöð? 4. Hver er mesta rofgeta gripvara (hnífvara)? 5. Hvaða stærð af vörum skal setja upp í lágspennudreifiskáp ef heimtaug er 630 V og kerfið er þrífasa 400 V? 11. Jarðskaut og jarðtengingar í dreifistöðvum 1. Lýsið uppbyggingu jarðskauts fyrir dreifistöð og dreifikerfi með lágspennu? 2. Hvernig tengiefni skal nota við samsetningar jarðleiðara? 3. Hvernig skal ganga frá jarðstreng fyrir lágspennu í skurði? En fyrir háspennu? 4. Hvaða atriði geta skert flutningsgetu jarðstrengja? 5. Hvernig skal ganga frá núllleiðara (N) frá spenni að lágspennudreifiskáp? 6. Hvaða hlutir í dreifistöð eiga að jarðtengjast? 7. Hver er lágmarksgildleiki jarðtengileiðara innan dreifistöðvar? 8. Hvert er hámarksviðnám í jarðskauti sem er sameiginlegt varnarskaut fyrir háspennu og rekstrarskaut fyrir lágspennu í dreifikerfi? (sjá Orðsendingu nr. 5/91) 9. Hvert er hámarks hringrásarviðnám í 460/230 V dreifikerfi fyrir sumarhús ef vör fyrir heimtaugar er 50A, dreifispennir 11 kv er 25kVA og háspennuvör (varþræðing) fyrir hann er 4A? (sjá Orðsendingu nr. 5/91) 10. Hvernig skal ganga frá jarðskautstaugum þegar dreifispennir er tengdur milli fasa og jarðar (rekstrarstraumar fara um skautið) og hvernig skal ganga frá varnarskauti fyrir háspennu og rekstrarskauti fyrir lágspennu? (sjá Orðsendingu nr. 5/91) 5

6 12. Kerfisgerðir og spennukerfi á lágspennu 1. Lýsið uppbyggingu TN-C-S kerfis. 2. Hvaða kerfisgerð er algengust hér á landi? 3. Hvað á að gerast í TN-kerfi komi upp algjör einangrunarbilun í kerfinu? 4. Á hvaða þáttum byggist öryggi TN-kerfa? 5. Hvaða útleysiskilyrði verður TN-kerfið að uppfylla? 6. Lýsið uppbyggingu TT kerfis. 7. Á hvaða þáttum byggist öryggi TN-kerfa? 8. Hvaða útleysiskilyrði verður TT-kerfið að uppfylla? 9. Samkvæmt IEC er nafnspennu veitukerfa skipt í flokka eftir stærð. Hvernig er þessi skipting? 10. Í hvaða spennusviði er 230V spenna samkvæmt IEC 60038? 11. Hvernig er merking spennukerfis og kerfisgerðar í þrífasa 230V veitu? 12. Hver eru mestu fráviksmörk veituspennu á afhendingarstað dreifiveitu? 13. Lágspennudreifikerfi 1. Hvaða gerðir jarðstrengja notar RARIK í kerfum sínum? 2. Hvernig jarðstrengur hefur CENELEC merkinguna: A1VV-A-S 4G240? 3. Hvers vegna getur þurft að hliðtengja jarðstrengi í lágspennukerfi? 4. Hvað skilyrði verður að uppfylla ef hliðtengja á jarðstrengi? 5. Hvaða atriði þarf að taka tillit til þegar verið er að velja stærð götuskáps? 6. Hvernig skal setja upp og ganga frá götuskáp? (Stutt lýsing) 7. Hvaða hlutverki gegnir spennujöfnunarskaut við götuskápa? 8. Skiptir fasaröð máli í raforkudreifikerfi (rökstyðjið)? Hvernig er hægt að kanna hvort fasaröð sé rétt? 9. Hvaða litir eru á einangrun leiðara í jarðstrengjum í lágspennudreifikerfi og hver þeirra er fyrir L1-, L2-, L3- og PEN leiðara? 10. Hvaða jarðstrenggerð er notuð fyrir minnstu heimtaugarnar, hvaða varstærð er sett í götuskáp fyrir hann og hvernig er þessi strengur merktur samkvæmt CENELEC? 11. Hvaða reglur gilda um skiptingu heimtaugavara? 6

7 14. Einfasa dreifikerfi 1. Hvaða áhrif hefur aflstuðull á straum í veitukerfi? 2. Í einfasa 230V neysluveitu er kvísl með álagið 7500 W. Kvíslin er 20 m að lengd og með 6 mm 2 leiðurum. a) Reiknið strauminn í kvíslinni? b) Reiknið spennufallið í kvíslinni? c) Endutakið reikninga í a) og b) ef aflstuðull álagsins er 0,7 ind.? 3. Í 460/230 V neysluveitu er eftirfarandi álag; Á milli L1 og N, 2500 W Á milli L2 og N, 2500 W a) Gerið tengimynd af neysluveitunni? b) Reiknið strauminn í heimtauginni? c) Reiknið spennufallið í heimtaug ef hún er 4x10 mm 2 jarðstrengur sem er 40m að lengd? d) Tengingum í neysluveitunni er breytt þannig að álag á milli L2 og N verður 5 kw. e) Gerið tengimynd af þessu fyrirkomulagi? f) Reiknið strauminn í heimtauginni? g) Reiknið spennufallið í heimtauginni? 4. Í heimtaug að sumarhúsi er 45 m langur 4x10mm 2 jarðstrengur. Veitukerfi er 1N~230V. Mesta álag er 6 kw. a) Finnið straum í heimtauginni? b) Finnið spennufall í heimtauginni? c) Finnið afltap í heimtauginni? d) Hve há spenna er í sumarhúsi ef spenna inn á heimtaugina er 235V? e) Hve miklu álagi má bæta við ef spennufall í heimtaug má mest vera 3%? 5. Í sveitabýli er heildarálagið 12 kw og veitukerfi. 2N~460/230V. Að býlinu liggur 60m löng heimtaug en í henni er 4x10mm 2 jarðstrengur. a) Finnið straum í heimtauginni? b) Finnið spennufall í heimtauginni? c) Finnið afltap í heimtauginni? d) Hve miklu álagi má bæta við ef spennufall í heimtaug má mest vera 3%? e) Nú er allt álagið (12 kw) tengt á milli L1 og N. Finnið sama og í a), b) og c)? f) Gerið vektormynd fyrir álagið (spennur og strauma). g) Hve há spenna mælist í sveitabýlinu ef spenna inn á heimtaug er 2N~460/230V og g1) Álagi er jafnað á fasaleiðara? g2) Álag er eins og fram kemur í e)? 7

8 6. Álag á einfasa 230V 50Hz grein er: 1. 3 stk glólampar, hver 75W 2. 6 stk. flúrlampar, hver 36W + 9W, cos φ = 0,4 ind 3. 1 stk. brauðrist, 1200W a) Gerið tengimynd af kerfinu. b) Reiknið heildar raun-, laun- og sýndarafl álagsins? c) Hver er straumur greinarinnar? d) Hver er aflstuðull heildarálagsins? e) Reiknið spennufallið í greininni ef hún er 4x1,5 mm 2 plaststrengur sem er 15m. f) Hver er spenna í greinitöflu ef spenna hjá álaginu er 230V? 7. (IR, RAF4236, próf des 1992) a) Gerið fjöllínumynd af þessum hluta kerfisins. b) Gerið jafngildismynd af þessum hluta kerfisins. c) Finnið spennufall strenglagnar sem sýnd er á myndinni ef gildleiki hennar er 10 mm2. Gefið svarið upp sem hlutfall af kerfisspennu (%). d) Hver er lágmarksgildleiki leiðara í lögninni ef hámarksspennufall má vera 1%? e) Hve há spenna er í D ef spenna í A er 230V og álag á kerfið er eins og í a)? 8. (IR, 4. bekkur, próf vor 1936). Frá rakstraumsrafstöð liggja eirtvítaugar eins og myndin sýnir. Hve gildar þurfa þær að vera ef mesta spennufall má vera 7 volt? 8

9 9. (IR, 3 bekkur, próf vor 1939) Hvað þarf gildan vír í þessa loftlínu, ef spennufall má mest vera 10%? Reikna skal með 230V spennu. 10. Einfasa 500m löng heimtaug hefur hreint raunálag, 10 kw. Heimtaugarstrengur er 4x35 mm2 og spenna í neysluveitu er 230V 50Hz. a) Hve mikið spennufall verður í heimtauginni? b) Hve er spennan í rafdreifikerfinu við heimtaugina? c) Hve mikið afl tapast í heimtauginni? d) Hve mikið afl tapast hlutfallslega í heimtauginni (%)? e) Hve mikill skammhlaupsstraumur verður í inntaki við skammhlaup þar? 11. Í raflögnina á myndinni skal nota plaststreng með sama gildleika í allri lögninni. a) Hver er heildarstraumur ef aflstuðull er einn.? b) Veljið stærð bræðivara fyrir strenginn? c) Hver er lágmarksgildleikileiðara í streng með tilliti til straumáraunar? d) Endurskoðið val á streng ef spennufallið skal vera innan við 3%? 9

10 12. Heimtaugin á myndinni liggur frá spennistöð að aðaltöflu (1.) og þaðan að útihúsum (2. og 3.) eins og myndin sýnir. Í allri veitunni er 4 x 10mm 2 jarðstrengur og er álaginu jafnað á báða fasaleiðara kerfisins. a) Hver er heildarstraumur ef aflstuðull er einn? b) Hvert er heildarspennufall í kerfinu? En hlutfallslegt í %? c) Hve er spenna í aðaltöflu (1.) og útihúsi (3.), ef álagið er eins og myndin sýnir og spenna í spennistöð er 470V? d) Hve mikið afl tapast í kerfinu? 13. Í húsnæði nokkru er rafhitun. Við einfasa 16A grein á að setja 3 ofna; hver: 800W/230V. Lengd pípulagnar er þannig; frá greinitöflu að fyrsta ofni 12m, frá fyrsta ofni að öðrum ofni 10m og frá öðrum ofni að þeim síðasta 8m. Í lögninni eru 3 x 1,5 mm 2 ídráttartaugar. a) Hver verður álagstraumur greinarinnar? b) Hver verður spenna við ofnanna ef spenna í greinatöflu er 230V/50Hz? c) Hvert er heildarspennufall í greininni? d) Hve miklu afli skilar hver ofn ef þeir eru allir í rekstri og spenna er eins og í a)? 10

11 14. Lágspennudreifikerfið á myndinni er 230V með eftirfarandi álag: Í B; 5kW, C; 3kW, og D; 1500W. Gerð strengja er sem hér segir: A-B; 4x16 mm 2 Cu, lengd 60m B-C; 4x10 mm 2 Cu, lengd 50m B-D; 4x10 mm 2 Cu, lengd 40m a) Finnið álagsstrauma í kerfinu? b) Hve verður spenna í A, B og D ef spenna í C er 230V og álagið er eins og að framan greinir? c) Hvert er heildarspennufall í kerfinu (%)? d) Hver er spenna einfasa 230V notanda í C ef spenna í A er 230V? En í D? 15. (Próf IR, 3. bekkur 1947) a) Finnið spennurnar í rakstraumskerfinu á myndinni (hverjum greinipunkti fyrir sig), við fulla raun. b) Frá A á að taka 40m langa kvísl (sami gildleiki) að hreyfli sem tekur 20A. Finnið spennufallið í kvíslinni og spennur í greinipunktunum. 16. (Próf IR, 4. bekkur árið 1940) Bóndinn á Fossi spyr hvort hann geti rekið 2,2kW (3 ha.) hreyfil á bænum án þess að 11

12 spennutap fari fram úr 5%. Á Fossi er rafstöðin í 100m fjarlægð frá bænum, línan er tvöföld úr 10mm2 eirvír, spennan er 220V (rakstraumur) og notagildi hreyfilsins 0,8. Á Fossi hefur rafstöðin eingöngu verið fyrir almenna notkun en getur einnig skilað nægu afli fyrir hreyfilinn. Hverju á að svara bóndanum? (Gerið í stuttu máli grein fyrir svari ykkar og sýnið alla útreikninga). 17. (Próf IR, 4. bekkur árið 1940?) Flytja á 8,8kW (cos φ = 0,85) 80 m vegalengd. Spennan er 220 V, riðstraumur, og afltap má vera allt að 5%. Hve gildan vír á að velja í tvívírs eirlínu og hve þungur verður vírinn? Ath. m = 0,0089 * A (kg/m), hér er m; massi/meter og A; þversnið vírs í mm2 18. Lágspennudreifikerfið á myndinni er 460/230 V með eftirfarandi álag: Í B; 12k, C; 10k, D; 10kW og E; 8k. Gerð strengja er sem hér segir: A-B; 4x95 mm 2 Al, lengd 120m B-C; 4x16 mm 2 Cu, lengd 100m C-D; 4x16 mm 2 Cu, lengd 90m C-E; 4x16 mm 2 Cu, lengd 70m a) Finnið álagsstrauma í kerfinu? b) Hver verður spenna í A, B, D og E ef spenna í C er 460V og álagið er eins og að framan greinir? c) Hvert er heildarspennufall í kerfinu (%)? d) Hver er spenna einfasa 230V notanda í C ef spenna í A er 460V? En í D? 12

13 19. (Próf IR, 3. bekkur 1937) Frá rafstöð einni með 220 volta rakspennu liggur tveggja leiðara lína, sem er 35mm2 sver og 400 m löng. Álagið er við fulla raun 30 amp. Nú greinist kvísl frá línu þessari í 100 m fjarlægð frá rafstöðinni og er lengd hennar 125 m og leiðarar 25mm 2 sverir. Við endapunkt hennar er vél sem við fulla raun tekur 12 amp. a) Finn spennuna við greiningu og báða endapunkta þegar kerfið hefur fulla raun. b) Finn hið sama ef vélin sem tekur 12 amp. er ekki notuð. 20. (IR, próf í RAF501, maí 1985) Finnið spennurnar í A, B, C og D. 21. Áformað er að leggja raflögn í lítið sumarhús við sveitabýli en á bænum er 460/230V 50Hz kerfi. Áætlað að mesta álag í sumarhúsinu verði um 5 kw. Sumarhúsið er í 450 m fjarlægð frá bænum og kemur því til álita að leggja annaðhvort jarðstreng eða loftlínu. a) Berið saman þessa tvo valkosti (jarðstreng og loftlínu) og nefnið helstu kosti og galla við hvora gerð? b) Veljið gildleika og gerð leiðara í loftlínu og jarðstreng ef spennufall skal vera innan við 5%. c) Er munur á spennufalli eftir því hvort sett upp loftlína eða lagður jarðstrengur? d) Hver er spenna 230V neyslutækis í útihúsi við mesta álag, ef spenna í aðaltöflu (bæjarhúsi) er 450/225V? 15. Þrífasa kerfi. 1. Í þrífasa 400/230V neysluveitu er kvísl með álagið W. Kvíslin er 35 m að lengd og með 6 mm 2 leiðurum. a) Reiknið strauminn í kvíslinni? b) Reiknið spennufallið í kvíslinni? c) Endutakið reikninga í a) og b) ef aflstuðull álagsins er 0,7 ind.? 2. Í þrífasa 400/230 V neysluveitu er eftirfarandi álag; 1. Skammhlaupsmótor, 3~, D-tenging, 11 kw 1465 sn/mín, 21A cos φ = 0,83 13

14 2. Leirbrennsluofn; D-tenging, 9 kw 3. Lýsing og almenn notkun; 230 V, 12 kw (jafnað á fasa), cos φ = 0,9 (ind) a) Gerið tengimynd af neysluveitunni? b) Hver er málspenna mótorsins? c) Hvert er heildar- raun-, laun- og sýndarafl álagsins? d) Hver er aflstuðull heildarálagsins? e) Reiknið strauminn í heimtauginni? f) Reiknið spennufallið í heimtaug ef hún er 4x10 mm 2 jarðstrengur sem er 40m að lengd? g) Hver er spenna í einfasa tengli á sérgrein sem er við aðaltöflu (greinin sjálf er álagslaus) ef álagið er eins og að framan greinir og netspenna í götugreiniskáp mælist 400V? h) Hve mikið afl tapast í heimtauginni? 3. Í þrífasa 230 V neysluveitu er eftirfarandi álag; 1. Þrífasa skammhlaupsmótor, er merktur (rating plate); 4kW, 2865 sn/mín, D/Y, 230/400V, 14,2/8,2A, cos φ = 0, stk. ofnar, hver 1200W/230V 3. Lýsing og almenn notkun (jafnað á fasa); 5,1kW cos φ = 0,9 (ind) a) Heimtaug liggur beint frá spennistöð. Gerið tengimynd af neysluveitunni? b) Hvað nefnist tenging mótorsins? c) Hvert er heildar- raun-, laun- og sýndarafl álagsins? d) Hver er aflstuðull heildarálagsins? e) Reiknið strauminn í heimtauginni? f) Reiknið spennufallið í heimtaug ef hún er 4x25 mm 2 jarðstrengur sem er 120m að lengd? g) Hver er spenna í einfasa tengli á sérgrein sem er við aðaltöflu (greinin sjálf er álagslaus) ef álagið er eins og að framan greinir og netspenna í spennistöð mælist 235V? h) Hve mikið afl tapast í heimtauginni? i) Hve mikið er hægt að auka álagið í neysluveitunni ef spennufall í heimtauginni má vera 5%? 4. Frá spennistöð á að leggja 200m streng að 75 kw þrífasa álagi. Veituspenna er 3x400/230V. a) Veljið gildleika eirstrengs ef spennufall skal vera innan við 5%. b) Veljið gildleika álstrengs ef spennufall skal vera innan við 5%. c) Hve mikið afltap verður í hvorum streng (a og b) ef álagið er 75 kw? 14

15 d) Hve mikið má auka álagið á strengina í a) og b) þannig að spennufall verði nákvæmlega 5%? e) Hver er einpóla skammhlaupsstrumur við álagið? En þriggja póla? 5. Lágspennudreifikerfið á myndinni er 3x400/230V með eftirfarandi álag: Í B; 50kW, C; 20kW, D; 15kW og E; 5kW. Gerð strengja er sem hér segir: A-B; 4x95 mm 2 Al, lengd 120 m B-C; 4x16 mm 2 Cu, lengd 100 m B-D; 4x16 mm 2 Cu, lengd 90 m B-E; 4x16 mm 2 Cu, lengd 70 m a) Finnið álagsstrauma í kerfinu? b) Hve verður spenna í A, D og E ef spenna í B er 400V og álagið er eins og að framan greinir? c) Hvert er heildarspennufall í kerfinu (%)? d) Hver er spenna einfasa 230V notanda í C ef spenna í A er 400V? En í D? 15

16 6. Í háspennudreifikerfinu á myndinni er 3x11 kv loftlína með ALLOY vír, eirjafngildi 33mm2. Álagið er jafnlægt og dreifist þannig; B; 200kW, C; 100kW, D; 50kW og E; 50kW. Vegalengdir eru; A-B 12 km, B-C 5 km, C-D 3 km og C-E; lengd 8 km a) Finnið álagsstrauma í 11 kv kerfinu? b) Finnið straum að spenni (í 66kV kerfinu)? c) Hve verður spenna í A, B, D og E ef spenna í C er 10,5kV og álagið er eins og að framan greinir? d) Hvert er heildarspennufall í kerfinu A-D og A-E (%)? 7. b) Finnið strauma í veitukerfi og heildarafl álagsins (ath. mælar og álag tengt eins og myndin sýnir)? 16

17 c) Nú verður rof í N-leiðara. Finnið sama og í a) og b) lið? 8. b) Finnið heildarafl álagsins (ath. mælar og álag tengt eins og myndin sýnir) c) Nú verður rof í L3 í veitukerfi. Finnið sama og í a) og b) lið? 9. a) Finnið strauma í veitukerfi ef álagið er eins og myndin sýnir? b) Finnið straum í veitukerfi ef álagi er jafnað á alla fasa? 17

18 10. a) Finnið heildarafl álagsins? b) Finnið strauma í kvísl (streng) að álaginu? 11. Í 400/230V TN-CS kerfi er neysluveita með álag á fasaleiðara L1; 6kW/230V, á L2; 2000W/230V og á L3; 2000W/230V. a) Gerið tengimynd af dreifikerfi og álagi. b) Reiknið út hve mikið viðnám er í hverjum fasa í álagi? c) Hve mikill straumur fer um heimtaug (allir leiðarar)? d) Nú verður rof í N-leiðara (núlli) í aðaltöflu neysluveitunnar. Hve mikill straumur fer nú um heimtaugina? e) Hve há spenna verður yfir hvert álag eftir að N-leiðari rofnaði? f) Hve há spenna mælist yfir rofstað í N-leiðara? g) Hve mikill straumur fer um heimtaug ef álagi er jafnað á fasaleiðarana? 12. (Próf IR, 4. bekkur árið 1942) Frá spennistöð með 230V spennu skal flytja 10 kw til notanda í 200m fjarlægð. a) Ákveð gildleika víra í línu miðað við mesta spennutap 10% ef aflið skal flutt: 1) Eftir eirlínu í einfasakerfi. 2) Eftir eirlínu í þrífasakerfi. b) Reikna út eirþunga hvors kerfis eftir formúlunni: m = 0,0089 * A (kg/m). Hér er, m; massi á hvern meter, A; þversnið vírs í mm2. 18

19 13. (IR, 4. bekkur, próf í des. 1959) Í spennistöð einni á að setja upp þrífasa spenni fyrir 230 volta spennu á eftirvafinu. Full raun verður: Fyrir bæjarkerfi: 100 kw til ljósa og hita 40 kw til véla með meðal cos φ =0,8 Fyrir verksmiðju: 10 kw til ljósa og hita 126 kw til véla með meðal cos φ = 0,9 a) Finn stærð spennisins í kva. b) Að verksmiðjunni á að leggja þrítauga jarðstreng. Hve mikinn straum á jarðstrengurinn að flytja? c) Hve gildan eirstreng þarf í þessa heimtaug (að verksmiðju) ef hámarksspennufall má vera 2,5% og lengd heimtaugar er 120m? 14. Í spennistöð einni á að setja upp þrífasa spenni fyrir 400/230 volta spennu á eftirvafi. Full raun spennisins verður: Fyrir bæjarkerfi: 100 kw til ljósa og hita 40 kw til véla með meðal cos φ =0,8 Fyrir verksmiðju: 10 kw til ljósa og hita 126 kw til véla með meðal cos φ = 0,9 a) Finn stærð spennisins í kva. b) Gerið tengimynd af spenni og tveimur útgöngum, öðrum fyrir bæjarkerfi og hinum fyrir verksmiðju. b) Að bæjarkerfinu og verksmiðjunni á að leggja fjórtauga jarðstreng. Hve mikinn straum eiga jarðstrengirnir að flytja? c) Hve gilda jarðstrengi (eir) þarf í þessa lagnir (að bæjarkerfi og verksmiðju) ef hámarksspennufall má vera 2,5% og lengd jarðstrengs að bæjarkerfi er 200m og að verksmiðju er 120m? d) Veldu varstærðir (bræðivör) fyrir báða jarðstrengina og bættu táknum þeirra við á tengimyndina? e) Hve mikið afl má flytja að verksmiðjunni ef valin yrði sami gildleiki af jarðstreng og þörf var á í verkefni hér fyrir framan? 15. (IR, 4. bekkur, próf í des. 1959) Frá 3 ~ 230 V mælatöflu liggja 6 greinar og er lengd stofns (ídráttartaugar í pípulögn) 10m. Greinar 1, 2 og 3 eru þriggjafasa og er álag sem hér segir: 1. og 2. grein eru fyrir tvo 7,5 kw (10 ha) hreyfla, hvor með cos φ = 0,9 og nýtni 0,8. 19

20 3. grein er fyrir þrífasa hitatæki sem tekur 5,7 kw og 6. grein eru einfasa fyrir ljós og tengla. Gert er ráð fyrir að álaginu 1800 wött á hverja grein. Ákveðið gildleika greina og stofns og stærð bræðivara samkvæmt töflu um straumraun eirtauga. Gildleiki stofns miðast við að spennufall verði innan við 0,5%. 16. (IR, 3. bekkur, próf í feb. 1976) Á verkstæði með 400/230V kerfi eru þrír hreyflar af eftirfarandi stærð og gerð. 3ja fasa 7,5 kw (10 hö), 14,4A, cos φ = 0,88 3ja fasa 5,5 kw (7,5 hö), 10,8A, cos φ = 0,85 3ja fasa 3 kw (4 hö), 6,8A, cos φ = 0,80 Einnig er þar bræðsluofn þriggja fasa 5 kw og 24 lampar samtals 3,6 kw sem jafnað er á þrjá fasa. a) Hve er hámarksstraumur um stofninn ef allt álagið er í rekstri. b) Hver yrði rafmagnskostnaður í eina viku (5 virka daga) ef miðað er við fulla notkun í 6 klst. á dag. Meðalverð raforkunnar er kr. 12,30 fyrir hverja kwh. 16. Samanburður á einfasa og þrífasa kerfum 1. Fjórleiðara álstrengur liggur frá dreifispenni að álagi. Lengd strengsins er 250m og gildleiki 70 mm 2. Hve mikið afl getum við flutt eftir þessum streng ef: a) Spenna í spennistöð er einfasa 230V og hámarksspennufall er 5%? b) Spenna í spennistöð er einfasa 460/230V og hámarksspennufall er 5%? c) Spenna í spennistöð er þrífasa 230V og hámarksspennufall er 5%? d) Spenna í spennistöð er þrífasa 400/230V og hámarksspennufall er 5%? 17. Hættur af völdum rafstraums 1. Hvað er átt víð þegar talað er um straumskynjunarmörk? 2. Hvor er hættulegri fyrir lífverur, riðstraumur eða jafnstraumur? 3. Gerið grein fyrir áhrifum rafstraums á mannslíkamann? 4. Hvaða þættir hafa áhrif á innraviðnám í mannslíkama? 5. Nefnið dæmi um íkveikjuhættu í neysluveitu of völdum rafstraums sem rekja má til mistaka rafvirkja? 6. Nefnið dæmi um íkveikjuhættu í neysluveitu of völdum raforku sem rekja má til vanrækslu eiganda eða umráðamanna? 7. Hvað verður að hafa í huga þegar valinn er varnarbúnaður með tilliti til brunahættu? 20

21 8. Hvaða rafbúnaður veitir besta vörn gegn íkveikju of völdum jarðlekastrauma? 18. Öryggisráðstafanir vegna vinnu við raforkuvirki 1. Gerið grein fyrir helstu öryggisráðstöfunum sem beita skal í sambandi við vinni í eða nálægt spennuhafa háspennuvirki? 2. Gerið grein fyrir helstu öryggisráðstöfunum sem beita skal í sambandi við vinni í eða nálægt spennuhafa lágspennuvirki? 19. Yfirstraumsvarnir og varnarbúnaður (líka verkefni í kafla 21 í rafmagnsfræði 2 fyrir framhaldsskóla) 1. Hvað er málgildi? 2. Hvaða munur er á rafbúnaði og raffangi? 3. Nefnið þrjár gerðir af bræðivörum sem notaðar eru í lágspennudreifikerfum? 4. Hvaða upplýsingar um bræðivör getum við fengið línuritum með straum-tíma ferlum? 5. Hvaða stærð bræðivara er auðkennd með; a) bláum lit, b) gráum lit? 6. Hvað er straumtakmörkun? 7. Hvað er valvísi? 8. Hver er stærsti málstraumur sjálfvara? 9. Nefnið helstu kosti sjálfvara í samanburði við bræðivör? 10. Hverjir eru tveir aðalhlutar sjálfvara? 11. Hvaða munur er á sjálfvörum af B- og C-gerð? 12. Hver er mesta rofgeta sjálfvara? 13. Hver er mesta rofgeta NEOZED bræðivara m.v. 500V AC spennu? 14. Hvar eru gripvör helst notuð? 15. Hvaða rafbúnaður gegnir varnarhlutverki í sambandi við snertispennuvarnir? 16. Hvaða öryggisatriði eru mikilvæg í sambandi við snertispennuvarnir í TN veitum? 17. Hvað er útleysistraumur? a) Fyrir lekastraumsrofa. b) Fyrir sjálfvar. 18. Í 63A einfasa 230V neysluveitu (TT-veitu) er varnarskautið 125 ohm. Er leyfilegt að nota þessa lekastraumsrofa (rökstyðjið svarið með útreikningi)? a) 63/0,03A 2p b) 63/0,1A 2p c) 63/0,5A 4p d) 63/0,3A 4p S merking 21

22 19. Við götugreiniskáp í þrífasa 3N 400/230V veitukerfi tengjist neysluveita um 4x10mm2 heimtaug. Hringrásaviðnám í götugreiniskáp mælist 0,2Ω. Lengd heimtaugar er 42m. Í neysluveitunni eru jarðskaut (neysluvatn og sökkulskaut) sem hefur heildarviðnámið 20Ω. Varnarráðstöfun er núllun og lekastraumsrofavörn. Í aðaltöflu eru 3x50A aðalvör, kwh-mælir, lekastraumsrofi 4x63/0,5A, 1 þrífasa 20A grein (grein 1, loftpressa), 1 þrífasa 16A grein (grein 2, þrífasa tengill) og 3 einfasa 10A greinar (greinar 3, 4 og 5, ljós og tenglar). a) Gerið einlínumynd af veitukerfi og neysluveitu. Merkið heiti og málstraum búnaðar, heiti, liti og gildleika tauga inn á myndina. b) Gerið tengimynd sem sýnir fyrirkomulag jarðskauta í veitukerfi og neysluveitu. Merkið heiti c) Vegna slysni verður rof í PEN-leiðara heimtaugar þegar álag í neysluveitunni fyrir rof var eins og fram kemur í töflunni. Hve mikill straumur fer um jarðskaut neysluveitunnar og sýnið straumrásina (leið bilanastraumsins)? Hver verður spenna á varnarsnertu í tengli á grein 3? (Átt er við spennu til jarðar). Lýsið hvað gerist varðandi rekstur neysluveitunnar? d) Sama og c) nema álagið er eins og fram kemur í töflu 2: 22