2025年電氣工程師考試真題卷：解析與設(shè)計(jì)能力提升試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述電力系統(tǒng)中有功功率、無功功率、視在功率及其相互之間的關(guān)系。說明在電力系統(tǒng)中傳輸無功功率可能帶來的影響。二、根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052）的相關(guān)規(guī)定，論述供配電系統(tǒng)電壓偏差允許范圍的規(guī)定，并說明造成電壓偏差的主要原因有哪些？三、某工廠變電所擬采用一臺(tái)變壓器，變壓比為10/0.4kV，計(jì)算負(fù)荷S<0xE2><0x82><0x97>為800kVA，功率因數(shù)cosφ<0xE1><0xB5><0xA3>為0.8。試計(jì)算該變壓器的額定電流I<0xE2><0x82><0x97><0xE1><0xB5><0xA3>和額定負(fù)荷電流I<0xE2><0x82><0x97><0xE1><0xB5><0xA4>。若在變壓器投入運(yùn)行前，其一次側(cè)所接電網(wǎng)的電壓為11kV，試計(jì)算變壓器一次側(cè)的空載電流近似值（假設(shè)空載電流占額定電流的3%）。簡述變壓器空載電流的主要成分及其對(duì)系統(tǒng)的影響。四、某車間變電所采用單母線分段接線，由一條10kV線路供電。線路首端（變壓器高壓側(cè)）裝設(shè)有一套復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)。請簡述該保護(hù)裝置的原理，并說明復(fù)合電壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。在整定該保護(hù)裝置時(shí)，需要考慮哪些主要參數(shù)？請列舉至少三項(xiàng)。五、什么是電氣設(shè)備的額定電壓和額定電流？在確定某一電氣設(shè)備的額定電壓時(shí)，需要考慮哪些因素？在具體應(yīng)用中，為什么電氣設(shè)備的實(shí)際工作電壓和電流不一定等于其額定值？六、簡述工作接地、保護(hù)接地和防雷接地的概念及其作用。在低壓配電系統(tǒng)中，為何廣泛采用TN-S接地系統(tǒng)？請說明其特點(diǎn)。七、某辦公建筑需要設(shè)置一套應(yīng)急照明系統(tǒng)，總建筑面積為2000平方米，根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034）的要求，該建筑的部分區(qū)域需要設(shè)置疏散照明。請簡述疏散照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值及其作用。在設(shè)計(jì)中，如何確保疏散照明的可靠性？八、論述電力電纜在敷設(shè)過程中可能遇到的應(yīng)力，并說明如何通過電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或敷設(shè)方式來減小或消除這些應(yīng)力。簡述交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜與油浸紙絕緣電纜在性能和適用場合上的主要區(qū)別。九、簡述電力系統(tǒng)中短路電流的種類及其對(duì)電氣設(shè)備和系統(tǒng)的危害。為什么在電力系統(tǒng)中必須設(shè)置短路保護(hù)裝置？請列舉三種常見的短路保護(hù)裝置，并簡述其基本工作原理。十、某工廠變電所內(nèi)，一臺(tái)10/0.4kV變壓器低壓側(cè)出口處，需要設(shè)置一組電壓互感器（TV），用于供電給繼電保護(hù)、測量儀表和電能計(jì)量裝置。請簡述電壓互感器在接線方式上的基本要求，并說明選擇電壓互感器時(shí)需要考慮哪些主要參數(shù)？試卷答案一、有功功率（P）是電路中實(shí)際消耗或轉(zhuǎn)換的功率，用于做功；無功功率（Q）是在電感性或電容性負(fù)載中周期性交換的功率，不消耗能量但維持電磁場；視在功率（S）是電路總電流和總電壓的乘積，表示電源提供的總功率容量。三者關(guān)系為S2=P2+Q2，功率因數(shù)cosφ=P/S。傳輸無功功率會(huì)在線路上引起電壓損失和功率損耗，增加電網(wǎng)負(fù)荷，降低輸電效率。二、《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052）規(guī)定，供配電系統(tǒng)電壓偏差允許范圍：10kV及以下高壓供電和獨(dú)立變配電所出線電壓偏差為±7%；低壓（220/380V）動(dòng)力和照明電壓偏差分別為±5%和±2.5%。電壓偏差主要原因是線路阻抗上的電壓降、變壓器電壓損失、負(fù)荷變化（特別是無功負(fù)荷變化引起電壓波動(dòng)）、電網(wǎng)調(diào)度操作等。三、變壓器的額定電流計(jì)算：一次側(cè)額定電流I<0xE2><0x82><0x97><0xE1><0xB5><0xA3>=S<0xE2><0x82><0x97>/(U<0xE2><0x82><0x97><0xE1><0xB5><0xA3>*√3)=800kVA/(10kV*√3)≈46.2A二次側(cè)額定電流I<0xE2><0x82><0x97><0xE1><0xB5><0xA4>=S<0xE2><0x82><0x97>/(U<0xE2><0x82><0x97><0xE1><0xB5><0xA4>*√3)=800kVA/(0.4kV*√3)≈1154.7A空載電流近似值I?≈3%*I<0xE2><0x82><0x97><0xE1><0xB5><0xA3>=3%*46.2A≈1.39A變壓器空載電流主要成分是鐵芯損耗電流（激磁電流）和繞組銅損耗電流。其中激磁電流占主要部分，它由磁化主磁通產(chǎn)生，用于建立磁場。空載電流使變壓器本身和供電線路產(chǎn)生額外的功率損耗，并可能引起電網(wǎng)電壓的輕微波動(dòng)。四、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)原理：當(dāng)電路發(fā)生過電流時(shí)，過電流繼電器動(dòng)作；同時(shí)，檢測電壓降低，當(dāng)電壓低于整定值時(shí)，啟動(dòng)元件（如低電壓繼電器）動(dòng)作，接通中間繼電器或啟動(dòng)回路，加速過電流繼電器的動(dòng)作，使其更快脫扣跳閘。復(fù)合電壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是提高了靈敏度和動(dòng)作速度，特別是在電源電壓嚴(yán)重下降時(shí)，能可靠地切除故障。整定時(shí)需要考慮的主要參數(shù)有：動(dòng)作電流整定值（按最大負(fù)荷電流或經(jīng)濟(jì)電流密度）、返回電流整定值、低電壓繼電器動(dòng)作電壓整定值（通常取額定電壓的60%-70%）、動(dòng)作時(shí)限（一般比下一級(jí)保護(hù)時(shí)限大一個(gè)階梯）。五、電氣設(shè)備的額定電壓指設(shè)備設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)規(guī)定的工作電壓；額定電流指設(shè)備在額定電壓下長期運(yùn)行時(shí)允許通過的最大電流。確定額定電壓需考慮設(shè)備的工作環(huán)境、絕緣水平、電網(wǎng)電壓等級(jí)以及與系統(tǒng)其他設(shè)備的配合。實(shí)際工作電壓和額定值不一定相等，因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓可能存在波動(dòng)；設(shè)備可能未滿載運(yùn)行；或出于安全、經(jīng)濟(jì)性考慮，實(shí)際運(yùn)行電壓會(huì)低于或略高于額定電壓。六、工作接地是為保證設(shè)備正常工作和人員安全，將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)（通常是中性點(diǎn)）直接接地；保護(hù)接地是將電氣設(shè)備金屬外殼等在正常情況下不帶電的部分，在發(fā)生絕緣損壞漏電時(shí)，與大地連接，防止人體觸電；防雷接地是為將雷電流安全導(dǎo)入大地，保護(hù)設(shè)備和人員免受雷擊危害而設(shè)置的接地。TN-S接地系統(tǒng)將工作零線（N）和保護(hù)零線（PE）在進(jìn)線處分開設(shè)置，電源中性點(diǎn)直接接地，設(shè)備外殼通過PE線接地。其特點(diǎn)是將正常工作零線和故障保護(hù)分開，減少了零線故障時(shí)保護(hù)裝置的不可靠性，安全性高，廣泛應(yīng)用于要求較高的場所。七、疏散照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034）規(guī)定，對(duì)于人員密集場所、疏散通道、樓梯間等，不應(yīng)低于5.0lx。其作用是在火災(zāi)等緊急情況下，確保人員能夠看清疏散標(biāo)志、安全出口和行走路線，安全、快速地撤離危險(xiǎn)區(qū)域。確保疏散照明可靠性的措施包括：采用自帶備用電源（如蓄電池）的應(yīng)急燈具；設(shè)置備用照明和疏散指示標(biāo)志；燈具采用防塵、防水、防撞擊的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)；線路設(shè)置獨(dú)立的應(yīng)急回路，并采取防火保護(hù)措施。八、電力電纜在敷設(shè)過程中可能遇到的應(yīng)力包括：機(jī)械應(yīng)力（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)）、電場應(yīng)力（絕緣層內(nèi)）、溫度應(yīng)力（電纜散熱或受熱不均）。通過電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如采用內(nèi)鎧裝增加抗壓能力、優(yōu)化導(dǎo)體和絕緣排列減小彎曲應(yīng)力）、合理選擇敷設(shè)方式（如使用電纜橋架、電纜溝、穿管敷設(shè)等保護(hù)措施，避免過度彎曲和擠壓）來減小或消除這些應(yīng)力。XLPE電纜與油浸紙絕緣電纜相比，XLPE具有更高的耐熱性（可達(dá)90℃）、更好的電氣性能（介電強(qiáng)度高、體積?。?、無油浸漬不易燃、維護(hù)方便、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。適用于中高壓輸配電和城市電纜網(wǎng)。油浸紙絕緣電纜（如油浸紙絕緣鉛/鋁包電纜）結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)，介質(zhì)損耗較大，易燃，維護(hù)要求高，多用于中低壓線路，現(xiàn)已逐漸被XLPE電纜替代。九、電力系統(tǒng)短路電流種類包括：三相短路、單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路。短路電流對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的危害：產(chǎn)生巨大的短路電流和電動(dòng)力，可能損壞導(dǎo)體、絕緣和設(shè)備；產(chǎn)生很高的溫度，導(dǎo)致設(shè)備過熱燒毀；造成系統(tǒng)電壓急劇下降，使照明熄滅、電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；可能引發(fā)系統(tǒng)振蕩甚至瓦解。必須設(shè)置短路保護(hù)裝置是為了在發(fā)生短路故障時(shí)，能迅速、有選擇地將故障部分從電力系統(tǒng)中切除，防止事故擴(kuò)大，保護(hù)設(shè)備和人身安全。常見的短路保護(hù)裝置有：過電流保護(hù)（如電流速斷、定時(shí)限過電流保護(hù)）、短路電流保護(hù)（如方向過電流保護(hù)）、接地保護(hù)（如零序電流保護(hù)）。其基本工作原理是根據(jù)故障時(shí)電氣量（電流、電壓）的變化，當(dāng)其超過預(yù)設(shè)整定值并達(dá)到一定時(shí)間后，觸發(fā)跳閘機(jī)構(gòu)使斷路器分閘。十、電壓互感器接線的基本要求：一次側(cè)應(yīng)與被測電壓線路并聯(lián)，二次側(cè)應(yīng)與測量儀表、保護(hù)裝置和