2025年電力電纜模擬習題+答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.某10kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（YJV-8.7/15-3×95）的結(jié)構(gòu)中，最內(nèi)層起導(dǎo)電作用的核心部件是（）。A.導(dǎo)體屏蔽層B.銅導(dǎo)體C.絕緣屏蔽層D.金屬護套答案：B解析：電力電纜的基本結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為導(dǎo)體、內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、絕緣層、外半導(dǎo)電屏蔽層、金屬屏蔽層（或金屬護套）、外護套。其中導(dǎo)體是核心導(dǎo)電部件，本題中“3×95”表示3芯，每芯導(dǎo)體截面積為95mm2的銅導(dǎo)體（YJV中“J”代表交聯(lián)聚乙烯絕緣，“V”代表聚氯乙烯外護套，“Y”代表聚乙烯，銅導(dǎo)體型號省略字母，鋁導(dǎo)體用“L”表示）。2.已知某銅芯電纜在20℃時的直流電阻率為0.01724Ω·mm2/m，若導(dǎo)體截面積為120mm2，長度為1.5km，則該電纜導(dǎo)體的直流電阻（20℃）為（）。A.0.2155ΩB.0.1724ΩC.0.02155ΩD.0.01724Ω答案：A解析：導(dǎo)體直流電阻計算公式為\(R=\rho\cdot\frac{L}{S}\)，其中\(zhòng)(\rho\)為電阻率（Ω·mm2/m），\(L\)為長度（m），\(S\)為截面積（mm2）。本題中\(zhòng)(L=1.5\times1000=1500m\)，代入得\(R=0.01724\times\frac{1500}{120}=0.01724\times12.5=0.2155Ω\)。3.某35kV單芯電纜采用直埋敷設(shè)，土壤熱阻系數(shù)為1.2℃·m/W，環(huán)境溫度為30℃，若需校驗其長期允許載流量，應(yīng)優(yōu)先參考的國家標準是（）。A.GB/T12706-2020《額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件》B.GB50217-2018《電力工程電纜設(shè)計標準》C.GB/T3956-2008《電纜的導(dǎo)體》D.GB/T2951-2008《電纜和光纜絕緣和護套材料通用試驗方法》答案：B解析：GB50217-2018《電力工程電纜設(shè)計標準》中明確規(guī)定了不同敷設(shè)方式下電纜載流量的計算方法、校正系數(shù)及環(huán)境條件的修正原則，是工程中校驗電纜載流量的主要依據(jù)。GB/T12706主要規(guī)定電纜的結(jié)構(gòu)、性能及試驗方法；GB/T3956規(guī)定導(dǎo)體的材料和尺寸；GB/T2951規(guī)定絕緣和護套材料的試驗方法。4.某110kV電纜線路發(fā)生單相接地故障，故障點距離測試端1.2km，電纜全長3km。采用低壓脈沖反射法測試時，若脈沖波在電纜中的傳播速度為1.6×10?m/s，則測試端收到反射脈沖的時間為（）。A.15μsB.30μsC.45μsD.60μs答案：A解析：低壓脈沖反射法中，故障點距離\(L_x=\frac{v\cdott}{2}\)，其中\(zhòng)(v\)為波速（m/s），\(t\)為脈沖發(fā)射到接收的時間（s）。本題中\(zhòng)(L_x=1200m\)，\(v=1.6\times10^8m/s\)，則\(t=\frac{2L_x}{v}=\frac{2\times1200}{1.6\times10^8}=1.5\times10^{-5}s=15μs\)。5.交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電纜的最高允許運行溫度為（）。A.70℃B.90℃C.105℃D.130℃答案：B解析：XLPE絕緣材料的長期允許運行溫度為90℃（額定電壓1kV及以上），短時（如過載）允許溫度為130℃，短路時允許溫度為250℃（持續(xù)時間≤5s）。聚氯乙烯（PVC）絕緣電纜的長期允許溫度為70℃。6.某3×150mm2銅芯電纜在空氣中敷設(shè)（環(huán)境溫度30℃），基準載流量為350A。若實際環(huán)境溫度為40℃，則校正后的載流量為（）（校正系數(shù)K=0.89）。A.311.5AB.300AC.280AD.250A答案：A解析：環(huán)境溫度校正后的載流量\(I=I_0\timesK\)，其中\(zhòng)(I_0\)為基準載流量，\(K\)為校正系數(shù)。本題中\(zhòng)(I=350\times0.89=311.5A\)。校正系數(shù)可通過查表（如GB50217附錄D）獲得，環(huán)境溫度高于基準溫度（通常為30℃）時，K<1。7.電纜外護套的主要作用是（）。A.改善電場分布B.提供機械保護和防潮C.增強導(dǎo)電性能D.提高絕緣水平答案：B解析：外護套是電纜最外層，通常由聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）制成，主要作用是防止外部機械損傷、化學(xué)腐蝕及水分侵入，保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)。改善電場分布由內(nèi)、外半導(dǎo)電屏蔽層完成；導(dǎo)電性能由導(dǎo)體決定；絕緣水平由絕緣層保證。8.某10kV電纜線路進行直流耐壓試驗時，試驗電壓應(yīng)為（）。A.2.5倍額定電壓B.3倍額定電壓C.4倍額定電壓D.5倍額定電壓答案：C解析：根據(jù)DL/T596-2021《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》，10kV交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗電壓為4倍額定電壓（Um=12kV，故試驗電壓為4×12=48kV），試驗時間為15min。9.電纜金屬屏蔽層的主要作用是（）。A.傳導(dǎo)短路電流B.提高絕緣強度C.減少電磁輻射D.固定導(dǎo)體位置答案：A解析：金屬屏蔽層（如銅帶、銅絲屏蔽）的主要作用是：①平衡電場，使絕緣層電場分布均勻；②作為短路電流的通道（系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，短路電流通過屏蔽層回流）；③電磁屏蔽，減少對周圍設(shè)備的干擾。10.某電纜線路的電壓降計算公式為\(\DeltaU=\frac{\sqrt{3}IL(R\cos\varphi+X\sin\varphi)}{1000}\)，其中X代表（）。A.導(dǎo)體直流電阻B.導(dǎo)體交流電阻C.電纜電抗D.接觸電阻答案：C解析：公式中\(zhòng)(R\)為導(dǎo)體交流電阻（Ω/km），\(X\)為電纜電抗（Ω/km），\(\cos\varphi\)為功率因數(shù)，\(I\)為負載電流（A），\(L\)為電纜長度（km）。電抗由電纜導(dǎo)體的電感引起，與電纜結(jié)構(gòu)（如單芯或多芯）、敷設(shè)方式有關(guān)。二、判斷題（每題2分，共20分，正確打“√”，錯誤打“×”）1.鋁芯電纜的導(dǎo)電性能優(yōu)于銅芯電纜，但機械強度較低。（）答案：×解析：銅的電阻率（0.01724Ω·mm2/m）小于鋁（0.02826Ω·mm2/m），故銅芯電纜導(dǎo)電性能更優(yōu)；鋁的密度小、成本低，但機械強度（抗拉強度）低于銅。2.單芯電纜金屬護套采用兩端直接接地時，會在護套中產(chǎn)生感應(yīng)電流，增加損耗。（）答案：√解析：單芯電纜運行時，導(dǎo)體電流產(chǎn)生的交變磁場會在金屬護套中感應(yīng)出電動勢，若兩端接地形成閉合回路，將產(chǎn)生循環(huán)電流（與導(dǎo)體電流成正比），導(dǎo)致護套發(fā)熱、損耗增加。因此，單芯電纜通常采用一端接地或交叉互聯(lián)接地方式。3.電纜直埋敷設(shè)時，覆蓋的砂層厚度應(yīng)不小于100mm，且砂層上方需鋪設(shè)保護板。（）答案：√解析：根據(jù)GB50217-2018，直埋電纜的覆蓋砂層或軟土厚度應(yīng)≥100mm，砂層上方應(yīng)鋪設(shè)混凝土保護板或磚塊，寬度應(yīng)超出電纜兩側(cè)各50mm，以防止外部機械損傷。4.電纜載流量的大小僅與導(dǎo)體截面積有關(guān)，與絕緣材料無關(guān)。（）答案：×解析：載流量取決于導(dǎo)體的發(fā)熱與散熱平衡，絕緣材料的熱阻系數(shù)（影響散熱）、允許運行溫度（影響發(fā)熱上限）均會影響載流量。例如，XLPE絕緣（允許90℃）的載流量高于PVC絕緣（允許70℃）。5.電纜故障中，高阻故障（故障點電阻大于100Ω）可采用低壓脈沖反射法精確定位。（）答案：×解析：低壓脈沖反射法適用于低阻故障（故障點電阻接近0Ω）或開路故障，高阻故障因脈沖無法有效反射，需采用高壓閃絡(luò)法（如沖閃法、直閃法）定位。6.電纜的經(jīng)濟電流密度是指在滿足載流量和電壓降要求下，使電纜年費用（初始投資+運行損耗）最低的電流密度。（）答案：√解析：經(jīng)濟電流密度（J）是綜合考慮電纜投資和電能損耗的最優(yōu)設(shè)計參數(shù)，計算公式為\(S=\frac{I}{J}\)，其中\(zhòng)(I\)為計算電流，\(S\)為經(jīng)濟截面積。7.三芯電纜的金屬屏蔽層電流之和為零，因此可采用兩端直接接地。（）答案：√解析：三芯電纜正常運行時，三相電流對稱，在金屬屏蔽層中感應(yīng)的電動勢相互抵消，屏蔽層電流總和為零，故可兩端直接接地，不會產(chǎn)生顯著循環(huán)電流。8.電纜接頭的絕緣強度應(yīng)不低于電纜本體的絕緣強度。（）答案：√解析：電纜接頭是線路的薄弱環(huán)節(jié)，其絕緣結(jié)構(gòu)（如應(yīng)力錐、絕緣帶）需與電纜本體匹配，試驗時接頭的耐壓水平（如直流耐壓、局放試驗）應(yīng)與電纜本體一致。9.電纜的熱穩(wěn)定校驗是為了確保短路時導(dǎo)體溫度不超過允許值。（）答案：√解析：熱穩(wěn)定校驗的核心是計算短路電流通過導(dǎo)體時的最高溫度，需滿足\(\theta_{max}\leq\theta_{允許}\)（如XLPE電纜短路允許溫度為250℃），公式為\(S\geq\frac{I_k\sqrt{t}}{C}\)，其中\(zhòng)(I_k\)為短路電流，\(t\)為短路持續(xù)時間，\(C\)為熱穩(wěn)定系數(shù)。10.電纜敷設(shè)在電纜溝中時，與熱力管道的平行凈距應(yīng)不小于0.5m，交叉凈距應(yīng)不小于0.25m。（）答案：×解析：根據(jù)GB50217-2018，電纜與熱力管道的平行凈距應(yīng)≥1m（當熱力管道有保溫層時可減至0.5m），交叉凈距應(yīng)≥0.5m（有保溫層時可減至0.25m）。三、計算題（每題10分，共30分）1.某10kV銅芯電纜（YJV-8.7/15-3×185），導(dǎo)體截面積185mm2，長度2km，20℃時導(dǎo)體電阻率0.01724Ω·mm2/m，溫度系數(shù)α=0.00393/℃。若電纜運行時導(dǎo)體溫度為70℃，計算此時導(dǎo)體的交流電阻（考慮集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，交流電阻系數(shù)K=1.02）。解：（1）計算20℃時的直流電阻：\(R_{20}=\rho\cdot\frac{L}{S}=0.01724\times\frac{2000}{185}\approx0.01724\times10.8108\approx0.1864Ω\)（2）計算70℃時的直流電阻（溫度校正）：\(R_{\theta}=R_{20}[1+\alpha(\theta-20)]=0.1864\times[1+0.00393\times(70-20)]=0.1864\times(1+0.1965)\approx0.1864\times1.1965\approx0.2229Ω\)（3）計算交流電阻（考慮集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)）：\(R_{ac}=R_{\theta}\timesK=0.2229\times1.02\approx0.2273Ω\)答案：0.2273Ω2.某35kV單芯電纜（導(dǎo)體截面積240mm2）在空氣中敷設(shè)，基準載流量（環(huán)境溫度30℃，無日照）為450A。已知實際環(huán)境溫度為35℃，且與另外2根同型號電纜并列敷設(shè)（中心間距=2倍電纜外徑，校正系數(shù)K1=0.85），日照影響校正系數(shù)K2=0.95。計算實際允許載流量。解：（1）環(huán)境溫度校正系數(shù)：查GB50217附錄D，空氣中環(huán)境溫度35℃對應(yīng)的校正系數(shù)Kt=0.94（基準溫度30℃，XLPE絕緣）。（2）多根并列敷設(shè)校正系數(shù)K1=0.85（題目給定）。（3）日照影響校正系數(shù)K2=0.95（題目給定）。（4）實際允許載流量：\(I=I_0\timesKt\timesK1\timesK2=450\times0.94\times0.85\times0.95\)分步計算：450×0.94=423A423×0.85=359.55A359.55×0.95≈341.57A答案：約342A3.某110kV電纜線路發(fā)生單相接地故障，采用電橋法（Murray電橋）測試。已知電纜全長L=5km，測試時調(diào)節(jié)電橋平衡，測得標準電阻R0=10Ω，故障相電阻Rx=15Ω，非故障相電阻Rn=14Ω（兩非故障相并聯(lián)）。計算故障點距離測試端的距離。解：電橋法適用于低阻接地故障，公式為\(L_x=\frac{Rx}{Rx+2Rn}\times2L\)（注：兩非故障相并聯(lián)后總電阻為Rn，故障相電阻為Rx，電纜為單芯時，故障點至測試端的電阻為Rx，至遠端的電阻為2L×r-Rx，其中r為單位長度電阻）。代入數(shù)據(jù)：\(L_x=\frac{15}{15+2\times14}\times2\times5=\frac{15}{43}\times10\approx3.488km\)答案：約3.49km四、案例分析題（30分）某新建10kV配電線路需選用電力電纜，已知條件如下：-系統(tǒng)額定電壓：10kV（Um=12kV）-最大負載電流：280A（持續(xù)運行）-電纜敷設(shè)方式：直埋（土壤熱阻系數(shù)1.2℃·m/W，環(huán)境溫度30℃，無其他熱源）-短路電流：25kA（短路持續(xù)時間0.5s）-電纜長度：800m-功率因數(shù)：0.9（滯后）-允許電壓降：5%（即600V）請完成以下設(shè)計步驟：（1）初選電纜型號及截面積（銅芯，XLPE絕緣）；（2）校驗長期允許載流量；（3）校驗熱穩(wěn)定；（4）校驗電壓降是否滿足要求。（注：相關(guān)參數(shù)查表可得：-直埋敷設(shè)時，YJV-8.7/15型電纜基準載流量（環(huán)境溫度30℃）：3×150mm2為315A，3×185mm2為360A；-熱穩(wěn)定系數(shù)C（XLPE絕緣）：250（短路允許溫度250℃）；-電纜單位長度電阻R0=0.118Ω/km（3×185mm2，70℃時），單位長度電抗X0=0.08Ω/km；-環(huán)境溫度30℃時，直埋電纜載流量無需溫度校正。）解答：（1）初選電纜截面積根據(jù)最大負載電流280A，需選擇載流量≥280A的電纜。查基準載流量：-3×150mm2：315A（≥280A）-3×185mm2：360A（≥280A）為留有余量（考慮過載可能性），初選3×185mm2（載流量360A>315A，更安全）。（2）校驗長期允許載流量題目中環(huán)境溫度為30℃（與基準溫度一致），無其他校正因素（如多根并列、土壤熱阻系數(shù)1.2℃·m/W屬于基準條件），故實際載流量=基準載流量=360A≥280A，滿足要求。（3）校驗熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定校驗公式：\(S\geq\frac{I_k\sqrt{t}}{C}\)其中，\(I_k=25kA=25000A\)，\(t=0.5s\)，\(C=250\)代入得：\(S\geq\frac{25000\times\sqrt{0.5}}{250}=\frac{25000\times0.7071}{250}\approx70.71mm2\)初選截面積185mm2>70.71mm2，熱穩(wěn)定滿足。（4）校驗電壓降電壓降計算公式（三相）：\(\DeltaU=