2025年電氣工程師考試專項(xiàng)訓(xùn)練試卷電氣設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)攻克考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和需要考慮的主要因素。二、解釋短路電流計(jì)算在電氣設(shè)計(jì)中的重要性。簡(jiǎn)述無(wú)限容量系統(tǒng)和有限容量系統(tǒng)短路電流計(jì)算的主要區(qū)別。三、某工廠變電所擬采用一臺(tái)S11-M型變壓器，額定容量為1000kVA，額定電壓為10/0.4kV。變電所計(jì)算負(fù)荷為800kW，功率因數(shù)為0.8。請(qǐng)計(jì)算該變壓器的需要系數(shù)、計(jì)算負(fù)荷（有功、無(wú)功、視在功率），并確定變壓器額定電流（高壓側(cè)和低壓側(cè)）。四、簡(jiǎn)述選擇高壓熔斷器時(shí)需要考慮的主要參數(shù)及其依據(jù)。與高壓斷路器相比，熔斷器在保護(hù)性能上有哪些主要局限性？五、在低壓配電系統(tǒng)中，為什么通常需要對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償？常用的無(wú)功補(bǔ)償裝置有哪些？簡(jiǎn)述其工作原理。六、根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054），說(shuō)明選擇低壓斷路器作為線路末端保護(hù)電器時(shí)，對(duì)其動(dòng)作電流有何要求？并簡(jiǎn)述其選擇和整定的基本原則。七、簡(jiǎn)述TN、TT、IT三種接地系統(tǒng)形式的定義、主要特點(diǎn)及適用范圍。八、簡(jiǎn)述建筑物防雷等級(jí)的確定依據(jù)。在防雷設(shè)計(jì)中，接閃器、引下線和接地裝置各自起到什么作用？九、某辦公樓的照明計(jì)算負(fù)荷為50kW，功率因數(shù)為0.9，照度標(biāo)準(zhǔn)為300lx。若采用LED燈，其光效為100lm/W，效率為0.9。請(qǐng)計(jì)算所需LED燈具的總光通量、總功率以及數(shù)量（假設(shè)不考慮光源效率和燈具效率的進(jìn)一步修正）。若要求功率因數(shù)達(dá)到0.95，是否需要安裝功率因數(shù)補(bǔ)償裝置？十、簡(jiǎn)述綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心思想。在一個(gè)智能辦公樓中，綜合布線系統(tǒng)通常需要支持哪些信息類型？其設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些主要性能指標(biāo)？十一、在電氣設(shè)計(jì)中如何體現(xiàn)節(jié)能理念？請(qǐng)列舉至少三種具體的節(jié)能措施，并簡(jiǎn)述其原理。十二、某倉(cāng)庫(kù)采用白熾燈作為主要照明光源，現(xiàn)計(jì)劃進(jìn)行節(jié)能改造，擬采用高效LED燈具替代。請(qǐng)簡(jiǎn)述進(jìn)行這項(xiàng)改造需要考慮的主要因素（至少列舉四點(diǎn)）。十三、解釋什么是諧波？諧波對(duì)電力系統(tǒng)和設(shè)備可能產(chǎn)生哪些危害？簡(jiǎn)述抑制諧波的主要方法。十四、簡(jiǎn)述電氣設(shè)計(jì)圖紙中系統(tǒng)圖的作用。請(qǐng)列舉三種常見(jiàn)的電氣系統(tǒng)圖類型及其主要表達(dá)內(nèi)容。十五、某高層建筑電氣設(shè)計(jì)，消防系統(tǒng)需要從變電所引來(lái)兩路獨(dú)立電源。請(qǐng)簡(jiǎn)述在供配電方案設(shè)計(jì)中應(yīng)如何滿足消防負(fù)荷的供電要求，并說(shuō)明需要考慮哪些關(guān)鍵問(wèn)題。試卷答案一、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則是在滿足安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)、保護(hù)環(huán)境的前提下，保證電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)最佳的綜合效益。需要考慮的主要因素包括：電源條件、負(fù)荷特性（大小、性質(zhì)、分布）、供電范圍、電壓等級(jí)、經(jīng)濟(jì)性、可靠性要求、環(huán)境影響、相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等。二、短路電流計(jì)算是確定電氣設(shè)備（如變壓器、斷路器、電纜等）動(dòng)熱穩(wěn)定度、選擇和校驗(yàn)保護(hù)電器（如熔斷器、繼電器）整定參數(shù)、進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算、確定接地裝置等的基礎(chǔ)。無(wú)限容量系統(tǒng)指電源容量足夠大，其內(nèi)阻抗為零，短路電流僅由系統(tǒng)本身的阻抗決定，且在理論上不衰減。有限容量系統(tǒng)指電源容量有限，其內(nèi)阻抗不能忽略，短路電流在靠近短路點(diǎn)處最大，并向電源方向逐漸衰減。三、需要系數(shù)Kd=計(jì)算負(fù)荷Pj/額定容量Pe=800kW/1000kVA=0.8。計(jì)算負(fù)荷：有功Pj=800kW。無(wú)功Qj=Pj*tan(φ)=800*tan(acos(0.8))=800*tan(36.87°)≈800*0.75=600kvar。視在功率Sj=Pj/cos(φ)=800/0.8=1000kVA。變壓器額定電流：高壓側(cè)Ie_high=Sj/(√3*Ue_high)=1000/(√3*10)≈57.7A。低壓側(cè)Ie_low=Sj/(√3*Ue_low)=1000/(√3*0.4)≈1443.4A。四、選擇高壓熔斷器時(shí)主要考慮額定電壓、額定電流（包括正常工作電流和最大預(yù)期短路電流）、開(kāi)斷能力（額定開(kāi)斷電流和開(kāi)斷時(shí)間）、保護(hù)特性（與被保護(hù)對(duì)象特性的配合）等參數(shù)。依據(jù)是確保熔斷器能在正常和故障條件下可靠地保護(hù)線路和設(shè)備。熔斷器的局限性主要在于：動(dòng)作速度相對(duì)較慢（尤其是普通熔斷器）；開(kāi)斷電流能力有限，通常只能用于電壓等級(jí)較低或電流較小的電路；保護(hù)特性相對(duì)簡(jiǎn)單，通常為過(guò)電流保護(hù)，難以實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)限或差動(dòng)保護(hù)；分?jǐn)嗪笸ǔＰ枰鼡Q，不如斷路器具有分合閘的靈活性。五、在低壓配電系統(tǒng)中對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償是為了提高功率因數(shù)，降低線路電流，從而減少線路損耗（I2R損失），提高電網(wǎng)的輸電效率和穩(wěn)定性，降低用電成本。常用無(wú)功補(bǔ)償裝置有：電力電容器（最常用，分為固定補(bǔ)償、手動(dòng)投切補(bǔ)償、自動(dòng)投切補(bǔ)償）、同步電動(dòng)機(jī)（兼有驅(qū)動(dòng)和補(bǔ)償作用）、靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）或靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）（用于大型補(bǔ)償或動(dòng)態(tài)補(bǔ)償）等。電力電容器通過(guò)容抗與線路發(fā)生無(wú)功交換，吸收電網(wǎng)中的感性無(wú)功或發(fā)出容性無(wú)功，使功率因數(shù)提高。六、根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054）規(guī)定，低壓斷路器作為線路末端保護(hù)電器時(shí)，其額定電流不應(yīng)大于被保護(hù)線路計(jì)算負(fù)荷電流。同時(shí)，其動(dòng)作電流（瞬時(shí)或長(zhǎng)延時(shí)整定值）應(yīng)小于被保護(hù)線路的計(jì)算電流，并考慮一定的裕度。選擇和整定的基本原則是：確保在正常負(fù)荷下可靠閉合，在過(guò)載時(shí)具有適當(dāng)?shù)难訒r(shí)動(dòng)作（長(zhǎng)延時(shí)脫扣），在短路故障時(shí)能快速、可靠地分?jǐn)啵ㄋ矔r(shí)或短延時(shí)脫扣），且保護(hù)靈敏度滿足要求（對(duì)于短路保護(hù)，動(dòng)作電流小于預(yù)期最小短路電流的一定比例）。七、TN系統(tǒng)是指電源中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)線（PEN）或保護(hù)線（P）與該中性點(diǎn)連接。主要特點(diǎn)：保護(hù)線與中性線可以共用（TN-C），也可分開(kāi)（TN-S或TN-C-S）。適用于廣泛場(chǎng)合。TT系統(tǒng)是指電源中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分通過(guò)獨(dú)立的保護(hù)線（PE）直接接地，且該保護(hù)接地與電源中性點(diǎn)接地?zé)o關(guān)。主要特點(diǎn)：保護(hù)接地獨(dú)立，安全性高，適用于電源中性點(diǎn)不便于引出或分散接地的場(chǎng)合。IT系統(tǒng)是指電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地，電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)線（PE）直接接地。主要特點(diǎn)：故障時(shí)接地電流小，適用于對(duì)電壓穩(wěn)定性要求高或環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。適用范圍：TN系統(tǒng)廣泛用于工業(yè)和民用建筑；TT系統(tǒng)用于電源端無(wú)中性線引出或不希望保護(hù)線與中性線共用的場(chǎng)合；IT系統(tǒng)用于發(fā)電廠、變電站、電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)施等。八、建筑物防雷等級(jí)的確定依據(jù)是根據(jù)建筑物的重要性、使用性質(zhì)、?數(shù)據(jù)性質(zhì)、預(yù)期損失、所在地區(qū)地形地貌等因素，按照相關(guān)規(guī)范（如《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057）劃分，通常分為第一類、第二類、第三類防雷建筑物。接閃器是直接接受雷擊的裝置，用于將雷電流引入大地；引下線是連接接閃器和接地裝置的導(dǎo)體，用于將雷電流安全導(dǎo)至接地裝置；接地裝置是埋入大地或與大地有良好連接的金屬裝置，用于散流雷電流，并為設(shè)備提供一個(gè)電位參考點(diǎn)，保證人身和設(shè)備安全。九、所需LED燈具總光通量Φ_total=照度E*面積A=300lx*(假設(shè)辦公樓的典型有效面積，例如100平方米)=30000lm。所需LED燈具總功率P_total=Φ_total/光效η/效率δ=30000lm/(100lm/W*0.9)≈333.3W。所需LED燈具數(shù)量N=P_total/單個(gè)燈具功率P_light=333.3W/(假設(shè)單個(gè)LED燈具功率為20W)≈17個(gè)。（注：面積100平方米為假設(shè)值，實(shí)際計(jì)算需根據(jù)具體建筑信息。）功率因數(shù)補(bǔ)償：原系統(tǒng)功率因數(shù)為0.9，要求達(dá)到0.95。由于LED燈具自身功率因數(shù)較高（通常>0.9），且系統(tǒng)總負(fù)荷主要是阻性負(fù)荷（照明），功率因數(shù)提高主要取決于補(bǔ)償。若總負(fù)荷的無(wú)功功率不大，僅靠增加少量電容器可能使功率因數(shù)從0.9提高到0.95。但若系統(tǒng)原有感性負(fù)荷較大，則可能需要安裝功率因數(shù)補(bǔ)償裝置（電容器組）才能達(dá)到目標(biāo)值。需根據(jù)詳細(xì)負(fù)荷構(gòu)成計(jì)算確定。十、綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心思想是采用標(biāo)準(zhǔn)化的、模塊化的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，將建筑物或建筑群中的各種信息傳輸線路（數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等）進(jìn)行集中管理，以適應(yīng)各種信息系統(tǒng)的需求，提供靈活、可靠、高效、可擴(kuò)展的信息傳輸基礎(chǔ)平臺(tái)。在一個(gè)智能辦公樓中，綜合布線系統(tǒng)通常需要支持?jǐn)?shù)據(jù)通信（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）、語(yǔ)音通信（電話）、圖像傳輸（監(jiān)控、視頻會(huì)議）、樓宇自控（BAS）、消防報(bào)警、安防監(jiān)控等多種信息類型。其設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要性能指標(biāo)包括：傳輸速率（帶寬）、傳輸距離、衰減、近端串?dāng)_（NEXT）、回波損耗、近端串?dāng)_衰減比（ACR）、等效遠(yuǎn)端串?dāng)_（ELFEXT）、綜合近端串?dāng)_（PSNEXT）等傳輸性能指標(biāo)，以及可靠性、可用性、可擴(kuò)展性、易管理性等系統(tǒng)特性。十一、在電氣設(shè)計(jì)中體現(xiàn)節(jié)能理念的措施有很多，例如：合理選擇變壓器容量，使其接近負(fù)載曲線，減少空載損耗和負(fù)載損耗；采用高效節(jié)能設(shè)備，如高效電機(jī)、變壓器、水泵、風(fēng)機(jī)等；優(yōu)化照明設(shè)計(jì)，選用高效光源（如LED）、高效燈具，合理控制照度，采用智能控制（如自動(dòng)感應(yīng)、分時(shí)分區(qū)控制）；合理選擇電纜截面，減少線路損耗；采用無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)，提高功率因數(shù)；合理設(shè)計(jì)自然采光和通風(fēng)，減少照明和空調(diào)負(fù)荷；采用節(jié)能型電氣設(shè)備（如變頻器、節(jié)能型開(kāi)關(guān)插座）；優(yōu)化建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，減少空調(diào)負(fù)荷等。十二、倉(cāng)庫(kù)LED照明節(jié)能改造需要考慮的主要因素包括：原有照明系統(tǒng)的狀況（類型、功率、布局）；倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)特點(diǎn)（高度、面積、貨物特性、人員流動(dòng)）；照度標(biāo)準(zhǔn)要求；LED燈具的選型（光效、顯色性、功率、防護(hù)等級(jí)、控制方式）；控制策略的設(shè)計(jì)（如根據(jù)不同作業(yè)區(qū)域、不同時(shí)間段設(shè)置不同照度或分區(qū)控制、移動(dòng)感應(yīng)控制）；改造方案的初期投資與預(yù)期節(jié)能效益的比選（投資回報(bào)期）；改造過(guò)程的實(shí)施對(duì)倉(cāng)庫(kù)正常運(yùn)營(yíng)的影響；與現(xiàn)有電氣系統(tǒng)的兼容性；眩光控制；色溫選擇等。十三、諧波是指頻率為基波頻率整數(shù)倍的正弦交流電分量。諧波對(duì)電力系統(tǒng)和設(shè)備的危害包括：引起保護(hù)電器（如熔斷器、斷路器）誤動(dòng)或拒動(dòng)；使發(fā)電機(jī)、變壓器、電纜等電氣設(shè)備產(chǎn)生附加損耗，導(dǎo)致發(fā)熱、溫度升高、絕緣老化；引起電動(dòng)機(jī)額外轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致振動(dòng)、噪音增大、效率降低甚至燒毀；使測(cè)量?jī)x表（如電能表）計(jì)量不準(zhǔn)確；干擾通信系統(tǒng)，造成信號(hào)失真甚至中斷；使電力電子設(shè)備（如變頻器、整流器）工作不穩(wěn)定或損壞。抑制諧波的主要方法有：在電力系統(tǒng)中裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置（如濾波器），特別是有源濾波器；合理選擇電力設(shè)備的參數(shù)（如整流變壓器的接線方式）；限制非線性負(fù)荷的投入或?qū)ζ溥M(jìn)行改造；在諧波源與電網(wǎng)之間設(shè)置隔離裝置（如電抗器、濾波器）；采用無(wú)諧波或諧波含量小的電力電子設(shè)備等。十四、電氣設(shè)計(jì)圖紙中的系統(tǒng)圖是用圖形符號(hào)、文字符號(hào)和簡(jiǎn)練的文字說(shuō)明，概略地表示系統(tǒng)或設(shè)備之間主要關(guān)系和工作原理的圖紙。其主要作用是：直觀地展示整個(gè)系統(tǒng)（如供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)）的構(gòu)成、主要設(shè)備和它們之間的連接關(guān)系；反映系統(tǒng)的基本工作原理和控制流程；為后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)（如平面圖、安裝圖）提供依據(jù)；方便設(shè)計(jì)人員、審核人員、施工人員和使用者理解系統(tǒng)。常見(jiàn)的電氣系統(tǒng)圖類型及其主要表達(dá)內(nèi)容有：供配電系統(tǒng)圖（表達(dá)變配電所、高低壓線路、主要設(shè)備如變壓器、斷路器、母線等的連接關(guān)系和工作原理）；照明系統(tǒng)圖（表達(dá)照明電源、分配線路、燈具、開(kāi)關(guān)等的連接關(guān)系）；弱電系統(tǒng)圖（如安防系統(tǒng)圖、綜合布線系統(tǒng)圖、消防系統(tǒng)圖，表達(dá)各子系統(tǒng)的主要設(shè)備、傳輸線路和信號(hào)流程）等。十五、滿足消防負(fù)荷供電要求的設(shè)計(jì)方案通常需要確保消防用電設(shè)備（如消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等）在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠可靠供電。設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮：消防負(fù)荷應(yīng)按二級(jí)或一級(jí)負(fù)荷要求供電；當(dāng)采用雙電源供電時(shí)，電源應(yīng)