2025年注冊電氣工程師考試試卷電氣設(shè)計(jì)專項(xiàng)訓(xùn)練押題班考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、某工廠變電所擬采用一臺S9-1250/10型變壓器，變比為10/0.4kV，運(yùn)行在額定電壓下。變電所低壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷為1800kW，需要系數(shù)為0.75，同時(shí)系數(shù)為0.9，功率因數(shù)為0.85。請計(jì)算該變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷、計(jì)算電流、年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)（Tmax）為8000小時(shí)的情況下，變壓器的年最大有功損耗。二、如圖所示，一雙電源放射式配電系統(tǒng)，電源A、B的額定電壓均為10kV，容量分別為S_A=100MVA，S_B=80MVA，X_A=0.1Ω，X_B=0.12Ω（均為線路每相阻抗），在T點(diǎn)發(fā)生三相短路，試計(jì)算：1.電源A、B分別供給的短路電流（IkA、IkB）的有名值。2.若要求電源A供給的短路電流為其容量的20%，電源B供給的短路電流為其容量的25%，試定性分析T點(diǎn)應(yīng)位于何處（靠近A電源還是B電源）？并簡述理由。三、某變電站10kV出線采用架空線路，線路長度為20km，末端負(fù)荷為2000kW，功率因數(shù)為0.8，系統(tǒng)電壓為10kV（額定電壓）。為提高功率因數(shù)，在負(fù)荷側(cè)并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償。若要求補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.9（滯后），試計(jì)算：1.補(bǔ)償前的線路末端電壓是多少？（假設(shè)線路阻抗角與功率因數(shù)角相同）2.需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率Qc是多少？3.簡述提高功率因數(shù)的意義。四、請簡述電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過電流保護(hù)和零序電流保護(hù)的基本原理、適用范圍和主要接線方式的特點(diǎn)。五、某車間低壓配電系統(tǒng)，采用TN-S接地系統(tǒng)，保護(hù)線（PE線）為銅芯電纜，相線（U、V、W）為鋁芯電纜，敷設(shè)方式為穿鋼管。相線截面積S_au=50mm2，S_av=S_aw=35mm2，PE線截面積S_pe=25mm2。請回答：1.PE線的截面積S_pe是否滿足要求？請說明依據(jù)。2.在TN-S系統(tǒng)中，保護(hù)裝置（如斷路器或熔斷器）的額定電流應(yīng)如何選擇？3.簡述IT系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)的區(qū)別。六、某建筑物的防雷等級為二級，請簡述該建筑物應(yīng)采取的防雷措施，包括防雷分類、防雷裝置的設(shè)置（接閃器、引下線、接地裝置）、防雷保護(hù)范圍的計(jì)算方法（滾球法）及其相關(guān)規(guī)定。七、計(jì)算一個(gè)功率為100W、額定電壓為36V的燈具，在功率因數(shù)為1的情況下，正常工作時(shí)通過線纜的電流是多少？若線路電壓損失限制為電壓額定值的5%，試選擇一個(gè)合適的線纜截面積（銅芯，敷設(shè)于空氣中，線路長度為30米）。請說明選擇依據(jù)。八、簡述接地電阻、接觸電壓、跨步電壓的概念及其對人身安全的影響。在接地裝置設(shè)計(jì)中，如何降低接觸電壓和跨步電壓？九、某電氣設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，需要選擇一臺高壓隔離開關(guān)，額定電壓10kV，額定電流600A，額定短路開斷電流40kA。請列出選擇該隔離開關(guān)時(shí)需要考慮的主要技術(shù)參數(shù)，并說明選擇依據(jù)。十、某數(shù)據(jù)中心采用UPS系統(tǒng)供電，UPS的輸入電壓為380VAC，輸出電壓為380VAC，容量為500kVA，功率因數(shù)為0.9。請計(jì)算該UPS系統(tǒng)的輸入總有功功率。若該數(shù)據(jù)中心共有三臺這樣的UPS系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，請計(jì)算總輸入總有功功率和總視在功率。試卷答案一、視在計(jì)算負(fù)荷Sj=Pj/cosφ=1800/0.85=2117.6kVA計(jì)算電流Ij=Sj/(√3*Uj)=2117.6*1000/(√3*400)≈3039.7A變壓器年最大有功損耗P0+Pk*(∑Pj*Tmax/Sj^2)=24.2+63*(1800*0.75*0.9*8000/1250^2)=24.2+63*(972000/1562500)=24.2+63*0.6216≈24.2+39.16=63.36kW二、1.系統(tǒng)總阻抗Ztotal=Z_A+Z_B=j0.1+j0.12=j0.22Ω總短路電流I_k=U/Ztotal=10000/j0.22≈j45454.5AIkA=I_k*(X_B/(X_A+X_B))=45454.5*(0.12/(0.1+0.12))≈45454.5*0.5455≈24725AIkB=I_k*(X_A/(X_A+X_B))=45454.5*(0.1/(0.1+0.12))≈45454.5*0.4762≈21629.5A（注：有名值計(jì)算需已知系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓，此處按相電壓計(jì)算，實(shí)際考試可能給定基準(zhǔn)功率和基準(zhǔn)電壓）2.電源A要求IkA'=0.2*S_A=0.2*100*10^6/(√3*10^4)≈11547A電源B要求IkB'=0.25*S_B=0.25*80*10^6/(√3*10^4)≈11547A由于計(jì)算得到IkA≈24725A，IkB≈21629.5A，IkA>IkA'，IkB<IkB'，說明短路電流主要由A電源承擔(dān)。為滿足要求，T點(diǎn)應(yīng)沿線路從B向A移動(dòng)，即T點(diǎn)應(yīng)靠近A電源。理由是靠近A電源時(shí)，A電源的阻抗分值增大，其供給的短路電流增大；B電源的阻抗分值減小，其供給的短路電流減小。三、1.補(bǔ)償前線路末端功率因數(shù)角φ1=arccos(0.8)≈36.87°末端電壓U'=Pj/(√3*Ij*cosφ1)=Sj/(√3*Ij)=1800*1000/(√3*3039.7)≈10000/√3≈5773.5V（或U'=Uj*cos(φ1)=10000*cos(36.87°)=10000*0.8=8000V，此處結(jié)果差異可能源于負(fù)荷計(jì)算Sj的近似值）2.需要補(bǔ)償后的功率因數(shù)角φ2=arccos(0.9)≈25.84°需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率Qc=Pj*(tanφ1-tanφ2)=1800*(tan(36.87°)-tan(25.84°))≈1800*(0.75-0.466)=1800*0.284≈511.2kVar3.提高功率因數(shù)可以減少線路中的無功電流，從而降低線路損耗（I^2R損耗），提高輸電效率；同時(shí)可以降低電網(wǎng)的電壓損失，保證供電質(zhì)量。四、電流速斷保護(hù)：原理是基于短路時(shí)電流急劇增大的特點(diǎn)，當(dāng)電流大于整定值時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作。適用于短路電流變化大、線路較短、電壓等級較低的場合。接線方式通常為兩相或三相完全星形接線。定時(shí)限過電流保護(hù)：原理是基于短路電流大于正常負(fù)荷電流，通過時(shí)間繼電器和電流繼電器構(gòu)成，整定一個(gè)時(shí)限，在電流超過整定值并持續(xù)一定時(shí)間后動(dòng)作。適用于各級保護(hù)配合，線路較長，短路電流較小的場合。接線方式通常為兩相或三相完全星形接線。零序電流保護(hù)：原理是基于發(fā)生接地故障時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)零序電流和零序電壓。當(dāng)零序電流（或零序電壓）超過整定值時(shí)動(dòng)作。適用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的接地故障保護(hù)。接線方式通常采用零序電流互感器或零序?yàn)V波器測量零序電流。五、1.根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054）第3.2.7條，保護(hù)線（PE線）的截面積不應(yīng)小于相線截面積的50%，即S_pe_min=0.5*S_au=0.5*50mm2=25mm2。若相線為不同截面，應(yīng)與相線中截面積最小的相線相同或按比例減少，但不應(yīng)小于25mm2。本題PE線截面積S_pe=25mm2，滿足最小要求。2.保護(hù)裝置（如斷路器或熔斷器）的額定電流應(yīng)大于或等于線路計(jì)算電流，即I_n≥I_j。對于TN-S系統(tǒng)，保護(hù)裝置還必須滿足保護(hù)電動(dòng)機(jī)的要求，即其額定電流應(yīng)能保護(hù)接在它后面的所有電動(dòng)機(jī)。3.IT系統(tǒng)：電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地，電氣設(shè)備外殼采用保護(hù)接地。適用于低壓系統(tǒng)，能限制接地故障電流，降低接觸電壓，但故障時(shí)外殼仍可能帶電。IT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)的區(qū)別在于電源中性點(diǎn)接地方式和設(shè)備外殼接地方式。TN-S系統(tǒng)：電源中性點(diǎn)直接接地，保護(hù)線（PE線）與中性線（N線）分開，形成TN-S保護(hù)系統(tǒng)。設(shè)備外殼通過保護(hù)線（PE線）連接到接地體。適用于對安全要求較高的場所，能有效地防止觸電事故。六、防雷分類：二級防雷建筑物。防雷措施：1.接閃器：裝設(shè)獨(dú)立接閃桿或避雷針，或利用建筑物金屬屋頂、結(jié)構(gòu)鋼筋作為接閃器。2.引下線：從接閃器引下至接地裝置的導(dǎo)體，可采用建筑物金屬體、鋼柱、管道等，至少應(yīng)有兩根，沿不同方向或沿建筑物周圍設(shè)置。3.接地裝置：埋設(shè)接地體（垂直接地棒、水平接地帶），形成接地網(wǎng)，使接閃器、引下線和接地體連接成一個(gè)整體。防雷保護(hù)范圍計(jì)算：采用滾球法，根據(jù)建筑物防雷等級和高度，確定滾球半徑（如二級防雷滾球半徑20m），在建筑周邊和屋脊劃出保護(hù)范圍。超出保護(hù)范圍的部位需要增設(shè)接閃器。相關(guān)規(guī)定：需符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057）的相關(guān)規(guī)定，包括接閃器、引下線、接地電阻的要求，以及防雷間距等。七、電流I=P/(U*cosφ)=100/(36*1)=2.78A電壓損失ΔU=I*Z_line=I*(R_line+jX_line)由于未給出線纜參數(shù)，無法直接計(jì)算。但可進(jìn)行選擇說明：電壓損失限制ΔU_max=0.05*U_n=0.05*36V=1.8VZ_line_max=ΔU_max/I=1.8V/2.78A≈0.645Ω線路長度L=30m，假設(shè)為單芯銅芯電纜穿管敷設(shè)，阻抗較粗略估算，或直接說明選擇原則。選擇原則：根據(jù)導(dǎo)線截面積查表得到導(dǎo)線電阻R和電抗X（或近似認(rèn)為純阻性計(jì)算），計(jì)算Z_line，確保Z_line≤Z_line_max。例如，選擇截面積較大的導(dǎo)線（如6mm2或10mm2銅芯），其阻抗較小，能滿足1.8V的電壓損失要求。具體截面積需查閱電纜手冊或進(jìn)行精確計(jì)算。八、接地電阻：電氣裝置接地極與土壤接觸部分的電阻，是接地系統(tǒng)導(dǎo)電能力的重要參數(shù)。接觸電壓：設(shè)備外殼或構(gòu)架與地面之間的電位差。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)可能升高，人體接觸帶電設(shè)備外殼時(shí)承受的電壓?？绮诫妷海喝藘赡_距離地面一定距離（如0.8m）時(shí)，兩腳之間電位差。接地故障時(shí)，故障點(diǎn)附近地面電位升高，跨步電壓可能很高。影響：接觸電壓和跨步電壓過高時(shí)，人體觸地同時(shí)接觸帶電設(shè)備，可能形成較大的觸電電流，危及生命安全。降低方法：采用等電位連接，降低接觸點(diǎn)電位差；使用保護(hù)線（PE線）或等電位接地線，使故障時(shí)電位分布均勻；增加接地裝置的接地電阻或采用深井接地；合理選擇接地形式（如采用環(huán)形接地網(wǎng)）；設(shè)置警示標(biāo)志和隔離措施。九、選擇高壓隔離開關(guān)時(shí)需要考慮的主要技術(shù)參數(shù)：1.額定電壓：應(yīng)等于或大于安裝處的最高工作電壓，即Ue≥Umax。2.額定電流：應(yīng)等于或大于所接回路的正常工作電流，即Ie≥Ir。3.額定短路開斷電流：應(yīng)等于或大于安裝處預(yù)期可能出現(xiàn)的最大短路電流（沖擊電流或有效