2025年電氣工程專業(yè)考試試卷及參考答案一、單項(xiàng)選擇題（共20題，每題2分，共40分。每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng)）1.某正弦交流電路中，已知電壓u=311sin(314t+30°)V，電流i=10√2sin(314t-30°)A，則該電路的功率因數(shù)為（）A.0.5B.0.866C.1D.0.7072.三相異步電動機(jī)銘牌標(biāo)注額定電壓380V（Y接法），若誤接為Δ接法并接入380V電網(wǎng)，此時(shí)電機(jī)（）A.正常運(yùn)行B.電流過大燒毀C.轉(zhuǎn)矩不足D.轉(zhuǎn)速升高3.電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流的非周期分量（）A.由電感電流不能突變產(chǎn)生B.由電容電壓不能突變產(chǎn)生C.對稱且幅值不變D.頻率為100Hz4.變壓器空載合閘時(shí)可能產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流，其主要原因是（）A.二次側(cè)短路B.鐵芯飽和C.繞組電阻過小D.合閘相位角為90°5.下列哪種設(shè)備屬于無功補(bǔ)償裝置？（）A.靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）B.電力變壓器C.架空線路D.限流電抗器6.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相電壓變?yōu)椋ǎ〢.相電壓B.線電壓C.0D.1.5倍相電壓7.同步發(fā)電機(jī)的功角特性曲線中，靜態(tài)穩(wěn)定極限對應(yīng)的功角為（）A.0°B.45°C.90°D.180°8.采用標(biāo)幺值計(jì)算電力系統(tǒng)短路電流時(shí)，基準(zhǔn)容量S_B和基準(zhǔn)電壓U_B的關(guān)系通常取（）A.U_B=U_N（額定電壓）B.U_B=√3U_NC.U_B=U_N/√3D.無固定關(guān)系9.異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=0時(shí)，電機(jī)處于（）狀態(tài)A.啟動B.空載C.同步轉(zhuǎn)速D.堵轉(zhuǎn)10.下列保護(hù)中，屬于主保護(hù)的是（）A.變壓器瓦斯保護(hù)B.線路過電流保護(hù)C.母線后備保護(hù)D.發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)11.高電壓試驗(yàn)中，測量直流泄漏電流時(shí)，微安表應(yīng)接在（）A.高壓側(cè)B.低壓側(cè)C.接地端D.任意位置12.某110kV線路采用分裂導(dǎo)線，其主要目的是（）A.減少電抗B.增加電阻C.提高機(jī)械強(qiáng)度D.降低電暈損耗13.直流輸電與交流輸電相比，下列優(yōu)勢不包括（）A.無同步問題B.線路損耗小C.可連接不同頻率系統(tǒng)D.換流站造價(jià)低14.電力電子變換器中，PWM控制的主要目的是（）A.提高電壓等級B.減少諧波含量C.增大電流容量D.降低開關(guān)頻率15.同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)中，自并勵(lì)方式的特點(diǎn)是（）A.勵(lì)磁電源來自同軸勵(lì)磁機(jī)B.響應(yīng)速度慢C.結(jié)構(gòu)簡單D.需備用勵(lì)磁機(jī)16.電力系統(tǒng)頻率調(diào)整中，一次調(diào)整由（）完成A.發(fā)電機(jī)調(diào)速器B.調(diào)度中心C.負(fù)荷自動控制D.二次調(diào)頻裝置17.變壓器的聯(lián)結(jié)組別Yd11表示一次側(cè)Y接，二次側(cè)Δ接，且二次側(cè)線電壓滯后一次側(cè)（）A.30°B.60°C.90°D.120°18.架空線路的波阻抗約為（）A.50ΩB.100ΩC.400ΩD.1000Ω19.下列哪項(xiàng)不是智能電網(wǎng)的特征？（）A.自愈B.兼容C.單向通信D.優(yōu)化20.某35kV系統(tǒng)，最大運(yùn)行方式下三相短路電流為8kA，最小運(yùn)行方式下兩相短路電流為（）A.6.928kAB.8kAC.4kAD.13.856kA二、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.基爾霍夫電流定律的本質(zhì)是________守恒。2.同步發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)一般為________（感性/容性）。3.電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分為功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和________。4.變壓器的短路試驗(yàn)通常將________繞組短路，在另一繞組施加電壓。5.異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系曲線稱為________特性曲線。6.零序電流保護(hù)主要用于________（中性點(diǎn)直接接地/中性點(diǎn)不接地）系統(tǒng)。7.高壓斷路器的額定開斷電流是指其能開斷的________電流有效值。8.直流輸電中，換流閥的主要功能是實(shí)現(xiàn)________轉(zhuǎn)換。9.電力電容器的無功輸出與電壓的________成正比。10.絕緣配合的核心是確定設(shè)備的________水平。三、簡答題（共5題，每題8分，共40分）1.簡述提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的主要措施。2.說明變壓器分接開關(guān)的作用及調(diào)壓原理。3.分析異步電動機(jī)啟動時(shí)電流大但轉(zhuǎn)矩不大的原因。4.比較中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)與中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。5.簡述繼電保護(hù)裝置的基本要求及其含義。四、計(jì)算題（共3題，每題20分，共60分）1.如圖1所示正弦穩(wěn)態(tài)電路，已知u(t)=220√2sin(314t)V，R1=10Ω，R2=20Ω，L=0.0637H，C=318μF。求：（1）電路的總阻抗；（2）各支路電流有效值；（3）電路的有功功率、無功功率和視在功率。（圖1：并聯(lián)電路，上支路為R1與L串聯(lián)，下支路為R2與C串聯(lián)，兩端接正弦電壓源）2.一臺SFL1-20000/110型變壓器，額定電壓110±2×2.5%/11kV，聯(lián)結(jié)組別YNd11，短路損耗ΔP_k=135kW，短路電壓百分?jǐn)?shù)u_k%=10.5，空載損耗ΔP_0=22kW，空載電流百分?jǐn)?shù)I_0%=0.8。試計(jì)算：（1）歸算到高壓側(cè)的參數(shù)（電阻、電抗、電導(dǎo)、電納）；（2）當(dāng)變壓器帶額定負(fù)載且功率因數(shù)cosφ=0.8（滯后）時(shí)的電壓調(diào)整率和效率。3.某110kV輻射型電網(wǎng)如圖2所示，已知各元件參數(shù)：發(fā)電機(jī)G：S_N=30MVA，X_G=0.2（以自身容量為基準(zhǔn)）；變壓器T：S_N=31.5MVA，u_k%=10.5，變比110/10.5kV；線路L：長度80km，單位電抗0.4Ω/km。系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，等值電抗X_sys=0.1（以100MVA為基準(zhǔn)）。計(jì)算110kV母線三相短路時(shí)的短路電流周期分量有效值（要求用標(biāo)幺值計(jì)算，取S_B=100MVA，U_B=U_av）。（圖2：系統(tǒng)電源→線路L→變壓器T→發(fā)電機(jī)G，短路點(diǎn)位于線路L與變壓器T之間的110kV母線）五、綜合分析題（共1題，30分）隨著“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)，大量新能源（如風(fēng)電、光伏）通過逆變器并網(wǎng)。試分析這種并網(wǎng)方式對電力系統(tǒng)的影響，包括電能質(zhì)量、穩(wěn)定性、保護(hù)配置等方面，并提出相應(yīng)的應(yīng)對措施。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.A2.B3.A4.B5.A6.B7.C8.A9.C10.A11.A12.D13.D14.B15.C16.A17.A18.C19.C20.A二、填空題1.電荷2.感性3.頻率穩(wěn)定4.低壓5.轉(zhuǎn)矩6.中性點(diǎn)直接接地7.最大短路8.交直流9.平方10.絕緣三、簡答題1.提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的主要措施包括：（1）提高發(fā)電機(jī)電動勢（采用快速勵(lì)磁系統(tǒng)）；（2）減小系統(tǒng)電抗（采用分裂導(dǎo)線、串聯(lián)電容補(bǔ)償）；（3）提高系統(tǒng)電壓（調(diào)整變壓器分接頭、無功補(bǔ)償）；（4）改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（增加輸電線路回?cái)?shù)、合理設(shè)置中間開關(guān)站）。2.分接開關(guān)用于調(diào)整變壓器的輸出電壓。調(diào)壓原理：通過改變高壓繞組的分接頭位置，改變繞組匝數(shù)N1，根據(jù)U1/U2=N1/N2，在U1不變時(shí)調(diào)整N1可改變U2。有載分接開關(guān)允許帶負(fù)荷調(diào)壓，無載分接開關(guān)需停電調(diào)壓。3.啟動時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s=1，轉(zhuǎn)子繞組切割磁場速度最快，感應(yīng)電動勢E2最大，轉(zhuǎn)子電流I2=(E2)/(√(R22+(sX20)2))，因s=1時(shí)X20大，故I2大；但電磁轉(zhuǎn)矩T=K_TΦI2cosφ2，啟動時(shí)cosφ2=R2/√(R22+X202)很小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩不大。4.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)是單相接地時(shí)非故障相電壓不變，絕緣水平低；缺點(diǎn)是接地電流大，需快速切除故障。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)是接地電流?。姼须娏餮a(bǔ)償電容電流），可帶故障運(yùn)行1-2小時(shí)；缺點(diǎn)是絕緣水平要求高，需裝設(shè)消弧線圈及選線裝置。5.繼電保護(hù)的基本要求：（1）選擇性：僅切除故障元件；（2）速動性：快速切除故障；（3）靈敏性：對保護(hù)區(qū)內(nèi)故障有足夠反應(yīng)能力；（4）可靠性：不拒動、不誤動。四、計(jì)算題1.（1）ω=314rad/s，X_L=ωL=20Ω，X_C=1/(ωC)=10Ω。上支路阻抗Z1=R1+jX_L=10+j20Ω=22.36∠63.43°Ω；下支路阻抗Z2=R2-jX_C=20-j10Ω=22.36∠-26.57°Ω。總導(dǎo)納Y=1/Z1+1/Z2=(10-j20)/500+(20+j10)/500=0.06-j0.02S，總阻抗Z=1/Y=15+j5Ω=15.81∠18.43°Ω。（2）電源電壓有效值U=220V，總電流I=U/|Z|=220/15.81≈13.91A。上支路電流I1=U/|Z1|=220/22.36≈9.84A；下支路電流I2=U/|Z2|=220/22.36≈9.84A。（3）有功功率P=U2Re(Y)=2202×0.06=2904W；無功功率Q=U2Im(Y)=2202×(-0.02)=-968var（容性）；視在功率S=UI=220×13.91≈3060VA。2.（1）基準(zhǔn)容量S_B=20MVA，高壓側(cè)基準(zhǔn)電壓U_B=110kV。電阻R_T=ΔP_k×U_B2/(1000S_B2)=135×1102/(1000×202)=4.08Ω；電抗X_T=u_k%×U_B2/(100S_B)=10.5×1102/(100×20)=63.53Ω；電導(dǎo)G_T=ΔP_0/(1000U_B2)=22/(1000×1102)=1.82×10^-6S；電納B_T=I_0%×S_B/(100U_B2)=0.8×20/(100×1102)=1.32×10^-5S。（2）電壓調(diào)整率ΔU%=(β(R_Tcosφ+X_Tsinφ))×100%，其中β=1，R_T=R_T×S_B/U_B2=4.08×20/1102=0.0067，X_T=63.53×20/1102=0.105。cosφ=0.8，sinφ=0.6，ΔU%=(0.0067×0.8+0.105×0.6)×100≈6.9%。效率η=(S_Ncosφ)/(S_Ncosφ+ΔP_0+β2ΔP_k)×100%=(20000×0.8)/(20000×0.8+22+1×135)×100≈98.8%。3.基準(zhǔn)值：S_B=100MVA，U_B1=115kV（110kV平均電壓），U_B2=10.5kV。發(fā)電機(jī)G的基準(zhǔn)電抗X_G=0.2×(100/30)=0.667；變壓器T的電抗X_T=u_k%×S_B/(100S_N)=10.5×100/(100×31.5)=0.333；線路L的電抗X_L=0.4×80=32Ω，X_L=32×100/(1152)=0.242；系統(tǒng)電抗X_sys=0.1（已歸算）?？傠娍筙=0.1+0.242+0.333+0.667=1.342。短路電流周期分量有效值I_k=S_B/(√3U_B1X)=100/(√3×115×1.342)≈0.375kA。五、綜合分析題影響分析：（1）電能質(zhì)量：逆變器輸出含諧波，可能引起電壓波動、閃變；新能源出力間歇性導(dǎo)致頻率波動。（2）穩(wěn)定性：逆變器慣性小，降低系統(tǒng)等效慣量，影響頻率穩(wěn)定；弱同步特性可能引發(fā)寬頻振蕩；無功支撐能力弱，影響電壓穩(wěn)定。