電工一級模考試題與參考答案解析一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.電力系統(tǒng)中性點直接接地方式的主要特點是（）。A.供電可靠性高，過電壓水平低B.供電可靠性低，過電壓水平高C.供電可靠性低，過電壓水平低D.供電可靠性高，過電壓水平高2.一臺三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別為Yd11，其一次側(cè)與二次側(cè)線電壓的相位差為（）。A.30°B.60°C.330°D.180°3.三相異步電動機額定運行時，轉(zhuǎn)差率的范圍通常為（）。A.0.02～0.06B.0.1～0.2C.0.5～0.8D.0.9～1.04.某10kV線路采用電流速斷保護作為主保護，其保護范圍應(yīng)（）。A.覆蓋線路全長B.不超過線路全長的80%～85%C.超過線路全長的100%D.僅保護線路末端5.晶閘管整流電路中，α角表示（）。A.導(dǎo)通角B.控制角C.關(guān)斷角D.移相角6.同步發(fā)電機并列時，若電壓幅值不等，會導(dǎo)致（）。A.有功沖擊B.無功沖擊C.頻率波動D.相序錯誤7.某380V電動機額定功率為30kW，功率因數(shù)0.85，效率0.92，其額定電流約為（）。A.52AB.60AC.73AD.85A8.高壓斷路器的額定開斷電流是指（）。A.斷路器能安全開斷的最大短路電流有效值B.斷路器能安全開斷的最大負(fù)荷電流C.斷路器能承受的最大瞬時電流D.斷路器能關(guān)合的最大短路電流9.PLC梯形圖中，“線圈”指令的作用是（）。A.輸出邏輯結(jié)果到指定軟元件B.輸入信號檢測C.邏輯運算D.定時計數(shù)10.中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓會（）。A.升高為線電壓B.降低為相電壓C.保持不變D.升高為2倍相電壓二、判斷題（每題2分，共10分）1.隔離開關(guān)可以帶負(fù)荷分合電路，因此可用于短路故障的隔離。（）2.無功補償裝置的主要作用是提高系統(tǒng)功率因數(shù)，降低線路有功損耗。（）3.異步電動機的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)低于同步轉(zhuǎn)速，因此轉(zhuǎn)差率始終為正值。（）4.變壓器的空載損耗主要由鐵芯的渦流損耗和磁滯損耗組成，與負(fù)載電流無關(guān)。（）5.繼電保護的“選擇性”要求保護裝置僅切除故障設(shè)備，不影響非故障部分運行。（）三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述同步發(fā)電機并列運行的條件及不滿足條件時的危害。2.分析三相異步電動機啟動時電流大但啟動轉(zhuǎn)矩小的原因。3.說明PLC控制系統(tǒng)設(shè)計中梯形圖的設(shè)計步驟及注意事項。四、計算題（每題15分，共30分）1.一臺S91000/10型變壓器，額定容量1000kVA，高壓側(cè)額定電壓10kV，低壓側(cè)額定電壓0.4kV，短路損耗Pk=10.5kW，短路阻抗Uk=4.5%。計算該變壓器在額定電流下的短路阻抗標(biāo)幺值及低壓側(cè)額定電流。2.某380V三相籠型異步電動機，額定功率55kW，額定電流102A，啟動電流倍數(shù)為7，采用星三角降壓啟動。若系統(tǒng)允許的最大啟動電流為500A，校驗該啟動方式是否可行（星三角啟動時啟動電流為全壓啟動的1/3）。五、綜合分析題（20分）某110kV輸電線路配置了縱聯(lián)差動保護、距離保護Ⅰ段和零序電流保護Ⅰ段作為主保護及后備保護。分析當(dāng)線路中點發(fā)生三相金屬性短路故障時，各保護的動作邏輯及斷路器跳閘順序，并說明原因。參考答案及解析一、單項選擇題1.答案：C解析：中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，故障相電流很大，斷路器立即跳閘切除故障，因此供電可靠性較低；但非故障相電壓保持為相電壓，過電壓水平低。2.答案：C解析：Yd11聯(lián)結(jié)組別中，一次側(cè)為Y接（線電壓超前相電壓30°），二次側(cè)為d接（線電壓等于相電壓），組別號11表示二次側(cè)線電壓滯后一次側(cè)線電壓11×30°=330°（或超前30°）。3.答案：A解析：異步電動機額定運行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率s=(n0n)/n0≈0.02～0.06；啟動時n=0，s=1。4.答案：B解析：電流速斷保護按躲過線路末端最大短路電流整定，因此保護范圍通常為線路全長的80%～85%，無法保護線路全長。5.答案：B解析：晶閘管整流電路中，α為控制角（觸發(fā)角），指從晶閘管承受正向電壓開始到觸發(fā)導(dǎo)通的電角度；導(dǎo)通角θ=180°α。6.答案：B解析：同步發(fā)電機并列時，若電壓幅值不等（ΔU≠0），會在發(fā)電機與系統(tǒng)間產(chǎn)生無功性質(zhì)的環(huán)流，導(dǎo)致無功沖擊；頻率不等會導(dǎo)致有功沖擊。7.答案：A解析：額定電流Ie=P/(√3×U×cosφ×η)=30000/(1.732×380×0.85×0.92)≈52A。8.答案：A解析：額定開斷電流是斷路器在額定電壓下能安全開斷的最大短路電流有效值，反映斷路器的滅弧能力。9.答案：A解析：PLC梯形圖中，“線圈”指令（如OUT）用于將邏輯運算結(jié)果輸出到指定的軟元件（如輸出繼電器Y），表示該軟元件得電。10.答案：A解析：中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，非故障相電壓升高為線電壓（√3倍相電壓），系統(tǒng)可帶故障運行1～2小時。二、判斷題1.答案：×解析：隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能帶負(fù)荷分合電路，僅用于電氣隔離；短路故障的隔離需由斷路器先切斷電流后，再操作隔離開關(guān)。2.答案：√解析：無功補償裝置（如電容器）可提供感性負(fù)載所需的無功功率，減少線路中無功電流，從而降低線路有功損耗（P損=I2R）。3.答案：√解析：異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n始終小于同步轉(zhuǎn)速n0，轉(zhuǎn)差率s=(n0n)/n0>0；若n>n0（如再生制動），s<0，但額定運行時s為正。4.答案：√解析：變壓器空載損耗（鐵損）主要由鐵芯的渦流損耗和磁滯損耗組成，與鐵芯材質(zhì)、磁通密度有關(guān)，與負(fù)載電流無關(guān)；負(fù)載損耗（銅損）與負(fù)載電流平方成正比。5.答案：√解析：繼電保護的選擇性要求在故障時，僅由離故障點最近的保護裝置動作切除故障，避免無故障部分停電。三、簡答題1.同步發(fā)電機并列運行的條件及危害：條件：①發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓幅值相等（偏差≤5%）；②頻率相等（偏差≤0.2～0.5Hz）；③相位相同（偏差≤10°）；④相序一致。危害：①電壓不等：產(chǎn)生無功環(huán)流，損壞繞組；②頻率不等：產(chǎn)生有功環(huán)流，導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)速波動甚至失步；③相位不同：產(chǎn)生巨大沖擊電流（可達(dá)額定電流5～8倍），損壞發(fā)電機；④相序不一致：無法并列，會產(chǎn)生持續(xù)大電流。2.異步電動機啟動時電流大但轉(zhuǎn)矩小的原因：啟動時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s=1，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢E2=sE20=E20（最大），轉(zhuǎn)子電流I2=E2/(R22+(sX20)2)^0.5≈E20/X20（X20為轉(zhuǎn)子靜止時電抗），因X20較大，I2雖大但功率因數(shù)cosφ2=R2/(R22+(sX20)2)^0.5≈R2/X20（很小）；啟動轉(zhuǎn)矩Tst=K×Φ×I2×cosφ2，因cosφ2小且Φ（主磁通）因定子電流大、漏抗壓降大而略有減小，故Tst較小。3.PLC梯形圖設(shè)計步驟及注意事項：步驟：①分析工藝要求，確定控制邏輯（如順序控制、條件控制）；②統(tǒng)計I/O點，分配輸入（X）、輸出（Y）軟元件地址；③繪制梯形圖，遵循“左母線→觸點→線圈→右母線”的結(jié)構(gòu)，復(fù)雜邏輯可使用中間繼電器（M）；④模擬調(diào)試，通過編程軟件仿真驗證邏輯正確性；⑤現(xiàn)場調(diào)試，根據(jù)實際運行調(diào)整參數(shù)。注意事項：①觸點應(yīng)畫在水平線上，避免垂直連線；②線圈不能直接連接左母線，需通過觸點控制；③同一軟元件的線圈在梯形圖中只能出現(xiàn)一次（雙線圈輸出易導(dǎo)致邏輯混亂）；④使用定時器（T）、計數(shù)器（C）時需注意設(shè)定值單位（如T0為100ms/單位）。四、計算題1.解：（1）短路阻抗標(biāo)幺值Zk=Uk%/100=4.5%/100=0.045（標(biāo)幺值以額定容量為基準(zhǔn)）。（2）低壓側(cè)額定電流I2e=S/(√3×U2e)=1000000/(1.732×400)≈1443.4A。2.解：全壓啟動電流Iq全=7×Ie=7×102=714A；星三角啟動時，啟動電流Iq星=Iq全/3=714/3≈238A；系統(tǒng)允許最大啟動電流為500A，238A<500A，因此該啟動方式可行。五、綜合分析題當(dāng)110kV線路中點發(fā)生三相金屬性短路故障時：1.縱聯(lián)差動保護：作為主保護，反應(yīng)線路全長的電流差。故障點位于線路中點，兩側(cè)電流大小相等、方向相反（對于外部故障，差流為0；內(nèi)部故障，差流為短路電流），因此縱聯(lián)差動保護瞬時（0s）動作，跳開線路兩側(cè)斷路器。2.距離保護Ⅰ段：按保護線路全長的80%～85%整定，線路中點在其保護范圍內(nèi)（若線路全長L