2025年電氣工程師考試沖刺試卷電氣工程案例分析專項(xiàng)訓(xùn)練考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______試題一某工廠變電所擬新建一臺(tái)S9-1250/10型電力變壓器，型號(hào)為Dyn11，采用10kV戶外高壓真空斷路器作為進(jìn)線設(shè)備，低壓側(cè)采用放射式配電。變電所所在地的年平均氣溫為15℃，海拔高度為300m，土壤熱阻系數(shù)為100℃·m/W。變壓器擬采用干式變壓器，環(huán)境等級(jí)為III類。請(qǐng)回答下列問題：1.根據(jù)變壓器型號(hào)Dyn11，說明其高壓繞組連接方式和低壓繞組連接方式。2.若該變壓器高壓側(cè)額定電壓為10kV，計(jì)算其高壓繞組的相電壓和線電壓。3.假設(shè)變壓器低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為1200kW，功率因數(shù)為0.85，請(qǐng)計(jì)算變壓器低壓側(cè)的額定電流。已知變壓器連接組別為Dyn11，求高壓側(cè)的額定電流。4.選擇高壓側(cè)10kV進(jìn)線斷路器時(shí)，需要考慮哪些主要的技術(shù)參數(shù)？請(qǐng)列出至少四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)及其基本要求。5.在進(jìn)行變壓器外部短路電流計(jì)算時(shí)，需要考慮哪些因素？簡(jiǎn)述短路電流計(jì)算的主要目的。6.已知該地區(qū)短路容量為100MVA，請(qǐng)估算變壓器高壓側(cè)的沖擊短路電流（ik）和穩(wěn)態(tài)短路電流（Isc）。（假設(shè)系統(tǒng)阻抗為0.1）7.根據(jù)提供的條件，判斷該干式變壓器是否需要采用強(qiáng)制風(fēng)冷冷卻方式？請(qǐng)說明理由。8.簡(jiǎn)述工廠變電所低壓側(cè)采用放射式配電的特點(diǎn)及其適用范圍。9.在該變電所低壓配電系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)置哪些保護(hù)裝置？并簡(jiǎn)述其基本作用。10.根據(jù)環(huán)境等級(jí)和海拔高度，選擇高壓側(cè)電纜時(shí)應(yīng)注意哪些問題？并簡(jiǎn)述土壤熱阻系數(shù)對(duì)電纜選擇的影響。試題二某商業(yè)建筑擬安裝一套應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，用于滿足重要負(fù)荷的供電需求。發(fā)電機(jī)組的額定容量為500kVA，額定電壓為0.4kV，額定功率因數(shù)為0.8（滯后），自啟動(dòng)時(shí)間小于15秒。該建筑的重要負(fù)荷為150kW，功率因數(shù)為0.9（滯后）。請(qǐng)回答下列問題：1.根據(jù)提供的信息，計(jì)算該應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的額定視在功率S和額定有功功率P。2.判斷該發(fā)電機(jī)組的供電能力是否滿足重要負(fù)荷的需求？請(qǐng)說明理由。3.在進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的選擇時(shí)，除了容量和電壓外，還需要考慮哪些因素？4.簡(jiǎn)述應(yīng)急發(fā)電機(jī)組自啟動(dòng)時(shí)間的要求及其意義。5.在該建筑中，應(yīng)急電源系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置哪些保護(hù)裝置？并簡(jiǎn)述其作用。6.如果該建筑采用雙路市電供電，請(qǐng)簡(jiǎn)述在市電中斷時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組自動(dòng)投入的工作原理。7.應(yīng)急發(fā)電機(jī)組應(yīng)進(jìn)行哪些運(yùn)行前的檢查？8.簡(jiǎn)述應(yīng)急發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行的主要區(qū)別。9.在設(shè)計(jì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)時(shí)，如何確定其容量以滿足重要負(fù)荷的需求？10.簡(jiǎn)述應(yīng)急發(fā)電機(jī)組輸出電能質(zhì)量的主要指標(biāo)及其要求。試題三某住宅小區(qū)配電室采用EPS型應(yīng)急電源柜為消防系統(tǒng)、應(yīng)急照明等關(guān)鍵負(fù)荷供電。該EPS柜的額定容量為100kVA，輸入電壓為380VAC三相三線，輸出電壓為220VAC單相。請(qǐng)回答下列問題：1.EPS（應(yīng)急電源系統(tǒng)）通常由哪幾個(gè)主要部分組成？并簡(jiǎn)述各部分的功能。2.判斷該EPS柜輸入輸出電壓的規(guī)格是否匹配？請(qǐng)說明理由。3.EPS系統(tǒng)在市電正常時(shí)通常處于什么狀態(tài)？在市電中斷時(shí)如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換到備用電源？4.EPS系統(tǒng)輸出的備用電源通常是什么類型？與應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的輸出有何不同？5.EPS系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置哪些保護(hù)功能？并簡(jiǎn)述其作用。6.EPS系統(tǒng)在切換過程中對(duì)負(fù)載有何要求？為什么？7.EPS系統(tǒng)的后備時(shí)間如何確定？影響因素有哪些？8.簡(jiǎn)述EPS系統(tǒng)在消防應(yīng)急中的應(yīng)用場(chǎng)景。9.EPS系統(tǒng)與蓄電池組之間是如何連接的？并說明蓄電池組的作用。10.在選擇EPS系統(tǒng)時(shí)，需要考慮哪些因素？試卷答案試題一1.高壓繞組連接方式為星形（Y），低壓繞組連接方式為三角形（Δ）。*解析思路：根據(jù)變壓器型號(hào)末兩位數(shù)字“11”，第一個(gè)數(shù)字“1”表示低壓繞組為三角形（Δ），第二個(gè)數(shù)字“1”表示高壓繞組引出線與低壓繞組引出線同相序，星形（Y）連接。2.相電壓Uφ=10kV/√3≈5.77kV；線電壓Ul=10kV。*解析思路：星形連接時(shí)，線電壓是相電壓的√3倍。高壓側(cè)額定電壓為10kV，是線電壓值。3.低壓側(cè)額定電流I_N低壓=1200kW/(0.85×220V×√3)≈7.98A；高壓側(cè)額定電流I_N高壓=I_N低壓×(√3×10kV/220V)≈107.4A。*解析思路：根據(jù)P=U×I×cosφ計(jì)算低壓側(cè)額定電流。Dyn11連接，高壓側(cè)線電流等于低壓側(cè)線電流乘以√3，電壓比等于線電壓之比。4.關(guān)鍵參數(shù)及其基本要求：額定電壓、額定電流、開斷電流（額定短路開斷電流）、關(guān)合電流（額定關(guān)合電流）、動(dòng)熱穩(wěn)定電流、絕緣水平、操作電壓、分合閘時(shí)間等。要求能承受系統(tǒng)正常電壓和短路電流，可靠分合閘。*解析思路：斷路器選擇需滿足系統(tǒng)電壓、電流要求，并具備足夠的短路開斷能力和動(dòng)熱穩(wěn)定性，保證安全可靠運(yùn)行。5.需要考慮系統(tǒng)電源阻抗、變壓器阻抗、線路阻抗、短路類型（對(duì)稱/不對(duì)稱）、距離等。主要目的是計(jì)算短路電流值，為選擇電氣設(shè)備（如斷路器、熔斷器）提供依據(jù)，確保設(shè)備動(dòng)熱穩(wěn)定，設(shè)計(jì)繼電保護(hù)整定值。*解析思路：短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇的基礎(chǔ)，關(guān)系到系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。6.沖擊短路電流ik≈√2×10kA×(√3×0.1)≈17.32kA；穩(wěn)態(tài)短路電流Isc=10kA×(√3×0.1)≈1.73kA。*解析思路：沖擊短路電流近似為額定短路電流的√2倍。根據(jù)I_k=S/(√3×U_N系統(tǒng))估算，S為短路容量100MVA，U_N系統(tǒng)為系統(tǒng)平均電壓10kV，系統(tǒng)阻抗Z_s=U_N系統(tǒng)/S=10kV/100MVA=0.1Ω。穩(wěn)態(tài)短路電流即次暫態(tài)電流，I''_k=I_k/(X/R)，但此處僅估算，且未給出X/R，故用Isc≈I_k×(X/R)的近似關(guān)系或直接用計(jì)算出的ik和isc的近似比例。7.需要采用。因?yàn)楦墒阶儔浩髟贗II類環(huán)境（相對(duì)濕度大、灰塵多）且存在短路電流沖擊，其自然冷卻能力可能不足，溫升可能超標(biāo)。*解析思路：根據(jù)變壓器冷卻方式選擇原則，干式變壓器在較惡劣環(huán)境或較大負(fù)載（短路電流）下，可能需要強(qiáng)制風(fēng)冷（如FA、F等）以滿足溫升要求。8.特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、供電可靠性高、不易發(fā)生相間短路。適用范圍：負(fù)荷相對(duì)集中、容量較小、對(duì)供電可靠性要求高的場(chǎng)合，如單臺(tái)大型設(shè)備、重要負(fù)荷的末端配電。*解析思路：放射式配電優(yōu)點(diǎn)是路徑短、結(jié)構(gòu)清晰、故障影響范圍??；缺點(diǎn)是電纜用量大、投資較高。適用于負(fù)荷點(diǎn)分散或可靠性要求高的場(chǎng)景。9.應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)（如斷路器或熔斷器）、過負(fù)荷保護(hù)（如熱繼電器或斷路器過載長(zhǎng)延時(shí)）、接地故障保護(hù)（如RCD或AFC）。作用：短路時(shí)快速切斷電路，防止設(shè)備損壞和火災(zāi)；過負(fù)荷時(shí)發(fā)出信號(hào)或切除電路，保護(hù)設(shè)備；接地故障時(shí)快速或選擇性切斷電路，保障人身安全。*解析思路：根據(jù)低壓配電系統(tǒng)保護(hù)需求，必須設(shè)置針對(duì)各種故障和異常運(yùn)行狀態(tài)的保護(hù)裝置。10.高壓側(cè)電纜需考慮電壓等級(jí)、載流量（允許電流）、短路熱穩(wěn)定、環(huán)境溫度修正、海拔高度修正、土壤熱阻系數(shù)對(duì)散熱的影響。土壤熱阻系數(shù)大，電纜散熱困難，選擇時(shí)應(yīng)適當(dāng)增大截面或采取其他散熱措施。*解析思路：電纜選擇需綜合考慮電氣和熱力條件。環(huán)境等級(jí)影響載流量和絕緣選擇，海拔高度影響絕緣和載流量，土壤熱阻系數(shù)直接影響電纜散熱性能，需修正載流量計(jì)算。試題二1.額定視在功率S_N=500kVA；額定有功功率P_N=S_N×cosφ_N=500kVA×0.8=400kW。*解析思路：額定視在功率即額定容量S_N，直接給出。額定有功功率P_N根據(jù)功率因數(shù)計(jì)算。2.不滿足。重要負(fù)荷有功功率150kW，而發(fā)電機(jī)額定有功功率僅為400kW，且功率因數(shù)較低時(shí)提供的有功更少。*解析思路：應(yīng)急發(fā)電機(jī)組需滿足重要負(fù)荷的有功功率需求。該機(jī)組在0.8功率因數(shù)下最大有功輸出為400kW，小于150kW。3.還需考慮電壓等級(jí)、頻率、功率因數(shù)范圍、自啟動(dòng)性能、保護(hù)功能、自動(dòng)化程度、噪聲水平、運(yùn)行維護(hù)要求等。*解析思路：選擇應(yīng)急發(fā)電機(jī)不僅要看容量，還要看電壓、頻率、功率因數(shù)適應(yīng)性，啟動(dòng)性能（自啟動(dòng)時(shí)間、能否自啟動(dòng)），運(yùn)行可靠性（保護(hù)、噪聲）和智能化程度。4.自啟動(dòng)時(shí)間要求小于15秒，意義在于確保在市電中斷后，備用電源能快速投入運(yùn)行，為重要負(fù)荷提供不間斷供電，保障生產(chǎn)、安全或生活。*解析思路：自啟動(dòng)時(shí)間決定了應(yīng)急電源系統(tǒng)從市電中斷到恢復(fù)供電的延遲時(shí)間，對(duì)于需要即時(shí)供電的重要負(fù)荷至關(guān)重要。5.應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、接地故障保護(hù)、失壓保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、逆功率保護(hù)等。作用：保障發(fā)電機(jī)自身安全，防止過載、短路等故障，維持輸出電能質(zhì)量穩(wěn)定，防止反送電。*解析思路：應(yīng)急發(fā)電機(jī)作為獨(dú)立電源，其保護(hù)配置需全面，既要保護(hù)發(fā)電機(jī)，也要防止對(duì)市電系統(tǒng)和負(fù)載造成危害。6.市電中斷時(shí)，檢測(cè)裝置檢測(cè)到失電，發(fā)出信號(hào)給自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS），ATS執(zhí)行分閘操作斷開市電連接，然后啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，待發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并輸出穩(wěn)定電能后，ATS執(zhí)行合閘操作，將負(fù)載切換至發(fā)電機(jī)供電。*解析思路：描述了典型的市電切換至發(fā)電機(jī)自動(dòng)投入的過程：檢測(cè)失電->分?jǐn)嗍须?>啟動(dòng)發(fā)電機(jī)->發(fā)電機(jī)就緒->合至發(fā)電機(jī)。7.運(yùn)行前檢查：油位、油色、油溫是否正常；冷卻系統(tǒng)是否正常工作；儀表指示是否正常；蓄電池電壓是否滿足啟動(dòng)要求；有無異常氣味或聲音；按照操作規(guī)程進(jìn)行啟動(dòng)試運(yùn)行。*解析思路：運(yùn)行前檢查是確保發(fā)電機(jī)安全、可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，涵蓋油、電、熱、儀表、輔助系統(tǒng)及外觀狀態(tài)。8.并網(wǎng)運(yùn)行：發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接，需滿足電壓、頻率、相位、功率因數(shù)等同步條件才能并網(wǎng)，通常需要自動(dòng)同期裝置。獨(dú)立運(yùn)行：發(fā)電機(jī)自成系統(tǒng)，獨(dú)立向負(fù)載供電，電壓、頻率可能受負(fù)載影響，需穩(wěn)壓器、調(diào)頻裝置等穩(wěn)定輸出。*解析思路：并網(wǎng)運(yùn)行強(qiáng)調(diào)與電網(wǎng)的同步和協(xié)調(diào)，獨(dú)立運(yùn)行則關(guān)注自身輸出穩(wěn)定性和獨(dú)立性。9.確定方法：首先計(jì)算所有重要負(fù)荷的總計(jì)算負(fù)荷（考慮需要系數(shù)、同時(shí)系數(shù)），然后根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)（是否連續(xù)、重要程度）確定需要系數(shù)或同時(shí)系數(shù)，最后考慮功率因數(shù)的影響，選擇略大于計(jì)算有功功率的發(fā)電機(jī)容量，并校驗(yàn)在額定功率因數(shù)下的輸出能力。*解析思路：發(fā)電機(jī)容量選擇需基于負(fù)荷計(jì)算，考慮負(fù)荷特性、同時(shí)運(yùn)行可能性及功率因數(shù)影響，并留有一定裕量。10.主要指標(biāo)及其要求：電壓波形畸變率（THD）、頻率偏差（±0.5Hz或更嚴(yán)格）、功率因數(shù)（通常要求0.8或更高）、電壓偏差（±5%或±10%）、諧波含量等。要求發(fā)電機(jī)輸出電能質(zhì)量接近市電標(biāo)準(zhǔn)，滿足敏感負(fù)載的要求。*解析思路：應(yīng)急電源供電的電能質(zhì)量直接影響負(fù)載的正常運(yùn)行，需滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)。試題三1.EPS系統(tǒng)組成：市電輸入部分、蓄電池組、逆變器（AC-DC轉(zhuǎn)換）、靜態(tài)開關(guān)（STS）、輸出配電部分。功能：市電正常時(shí)為負(fù)載供電并為蓄電池充電，市電中斷時(shí)自動(dòng)切換為蓄電池經(jīng)逆變器供電。*解析思路：EPS核心部件包括電源輸入、儲(chǔ)能（電池）、變流（逆變）、切換（靜態(tài)開關(guān)）和輸出配電。2.不匹配。輸入電壓380VAC三相三線，輸出電壓應(yīng)為380VAC三相三線或220VAC單相，輸出電壓規(guī)格不符。*解析思路：EPS輸入輸出電壓規(guī)格必須匹配，題目中輸入為三相，輸出為單相，存在明顯不匹配。3.市電正常時(shí)，EPS處于待機(jī)狀態(tài)，向負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)蓄電池浮充充電。市電中斷時(shí)，檢測(cè)到失壓，EPS內(nèi)部開關(guān)（靜態(tài)開關(guān)）自動(dòng)動(dòng)作，將負(fù)載切換到由蓄電池經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換后提供的備用電源上。*解析思路：描述了EPS在兩種電源狀態(tài)下的基本工作模式和工作過程。4.備用電源通常是交流市電（通過靜態(tài)開關(guān)切換）。與應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的直流輸出不同，EPS輸出的是經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換的交流電，通常頻率和電壓質(zhì)量可能不如發(fā)電機(jī)。*解析思路：EPS本質(zhì)上是市電的備用和應(yīng)急供電裝置，其備用電源來源通常是市電本身（經(jīng)電池儲(chǔ)能和逆變）。輸出形式是交流電。5.應(yīng)設(shè)置過載保護(hù)、短路保護(hù)（通常由輸出斷路器實(shí)現(xiàn)）、接地故障保護(hù)（漏電保護(hù)）、過壓/欠壓保護(hù)、過溫保護(hù)、蓄電池過充/過放保護(hù)。作用：保護(hù)負(fù)載和EPS自身設(shè)備，防止因電氣故障或異常運(yùn)行而損壞，確保安全可靠供電。*解析思路：EPS作為供電設(shè)備，需要全面保護(hù)功能，涵蓋輸入、輸出、電池及設(shè)備本體。6.對(duì)負(fù)載要求：負(fù)載應(yīng)為純阻性或允許電網(wǎng)電壓、頻率、波形有輕微波動(dòng)的負(fù)載。因?yàn)镋PS（特別是早期或小型）輸出電能質(zhì)量可能不如市電，切換瞬間可能有短暫中斷或電壓波動(dòng)。*解析思路：負(fù)載的敏感度決定了其對(duì)電源質(zhì)量的要求。EPS切換可能帶來的電能質(zhì)量問題，不適合所有負(fù)載。7.后備時(shí)間根據(jù)負(fù)載計(jì)算的有功功率和EPS的