2025年貴州貴陽勘察設(shè)計注冊電氣工程師考試（發(fā)輸變電專業(yè)案例）經(jīng)典試題及答案一、短路電流計算相關(guān)試題1.某發(fā)電廠35kV母線采用單母線分段接線，兩段母線經(jīng)斷路器分段。已知系統(tǒng)等值電抗$X_{s}=0.1$（以$S_{B}=100MVA$，$U_{B}=37kV$為基準），主變壓器$T$的參數(shù)為$S_{N}=20MVA$，$U_{k}\%=10.5$。當(dāng)35kV母線發(fā)生三相短路時，求短路點的短路電流周期分量有效值$I_{k}^{(3)}$。解答：首先計算變壓器的電抗標幺值，根據(jù)公式$X_{T}^=\frac{U_{k}\%}{100}\cdot\frac{S_{B}}{S_{N}}$，將$U_{k}\%=10.5$，$S_{B}=100MVA$，$S_{N}=20MVA$代入可得：$X_{T}^=\frac{10.5}{100}\cdot\frac{100}{20}=0.525$系統(tǒng)和變壓器串聯(lián)，總電抗標幺值$X_{\sum}^=X_{s}^+X_{T}^=0.1+0.525=0.625$基準電流$I_{B}=\frac{S_{B}}{\sqrt{3}U_{B}}=\frac{100}{\sqrt{3}\times37}\approx1.56kA$短路電流周期分量有效值標幺值$I_{k}^{(3)}=\frac{1}{X_{\sum}^}=\frac{1}{0.625}=1.6$則短路電流周期分量有效值$I_{k}^{(3)}=I_{k}^{(3)}\cdotI_{B}=1.6\times1.56=2.496kA$2.某高壓輸電線路，已知線路長度$l=100km$，線路每公里的電抗$x_{1}=0.4Ω/km$，若系統(tǒng)基準容量$S_{B}=100MVA$，基準電壓$U_{B}=110kV$，求該線路電抗的標幺值。解答：先計算線路的實際電抗$X=x_{1}\cdotl=0.4\times100=40Ω$根據(jù)標幺值計算公式$X^=X\cdot\frac{S_{B}}{U_{B}^{2}}$，將$X=40Ω$，$S_{B}=100MVA$，$U_{B}=110kV$代入可得：$X^=40\times\frac{100}{110^{2}}\approx0.331$二、導(dǎo)體和電纜選擇相關(guān)試題1.某110kV變電站，35kV出線回路數(shù)為6回，采用矩形鋁導(dǎo)體，環(huán)境溫度$t_{a}=25^{\circ}C$。已知每回出線的最大持續(xù)工作電流$I_{max}=200A$，試選擇合適的矩形鋁導(dǎo)體規(guī)格。解答：總最大持續(xù)工作電流$I_{總}=6\timesI_{max}=6\times200=1200A$查矩形鋁導(dǎo)體載流量表，考慮環(huán)境溫度修正。當(dāng)環(huán)境溫度$t_{a}=25^{\circ}C$時，對于矩形鋁導(dǎo)體，假設(shè)初選$2\times(80\times8)$的矩形鋁導(dǎo)體。查得該規(guī)格導(dǎo)體在$t_{n}=25^{\circ}C$時的載流量$I_{n}=1440A$，$I_{n}>I_{總}$，滿足載流量要求。接下來進行熱穩(wěn)定校驗，假設(shè)短路電流$I_{k}=10kA$，短路持續(xù)時間$t_{k}=2s$。熱穩(wěn)定系數(shù)$C$對于鋁導(dǎo)體取$90$。根據(jù)熱穩(wěn)定公式$S\geq\frac{I_{k}\sqrt{t_{k}}}{C}$，可得$S\geq\frac{10\times10^{3}\sqrt{2}}{90}\approx157.1mm^{2}$$2\times(80\times8)$的矩形鋁導(dǎo)體截面積$S=2\times80\times8=1280mm^{2}>157.1mm^{2}$，滿足熱穩(wěn)定要求。所以可以選擇$2\times(80\times8)$的矩形鋁導(dǎo)體。2.某工廠內(nèi)敷設(shè)10kV電纜，已知電纜的最大持續(xù)工作電流$I_{max}=300A$，電纜直埋敷設(shè)，土壤熱阻系數(shù)$ρ=1.2^{\circ}C\cdotm/W$，環(huán)境溫度$t_{a}=30^{\circ}C$，試選擇合適的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜規(guī)格。解答：查交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜載流量表，考慮環(huán)境溫度修正。當(dāng)環(huán)境溫度$t_{a}=30^{\circ}C$時，初選$YJV-8.7/10-3×120$的電纜。查得該規(guī)格電纜在$t_{n}=25^{\circ}C$時的載流量$I_{n}=340A$，根據(jù)環(huán)境溫度修正系數(shù)$K_{t}=\sqrt{\frac{t_{n}-t_{0}}{t_{n}-t_{a}}}$（$t_{0}$為電纜允許最高工作溫度，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜$t_{0}=90^{\circ}C$，$t_{n}=25^{\circ}C$，$t_{a}=30^{\circ}C$）$K_{t}=\sqrt{\frac{90-25}{90-30}}\approx1.04$修正后的載流量$I_{n}^{\prime}=K_{t}\cdotI_{n}=1.04\times340=353.6A>I_{max}=300A$，滿足載流量要求。同樣進行熱穩(wěn)定校驗，假設(shè)短路電流$I_{k}=8kA$，短路持續(xù)時間$t_{k}=1.5s$，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜熱穩(wěn)定系數(shù)$C$取$143$。根據(jù)熱穩(wěn)定公式$S\geq\frac{I_{k}\sqrt{t_{k}}}{C}$，可得$S\geq\frac{8\times10^{3}\sqrt{1.5}}{143}\approx74.4mm^{2}$$YJV-8.7/10-3×120$電纜截面積$S=120mm^{2}>74.4mm^{2}$，滿足熱穩(wěn)定要求。所以可以選擇$YJV-8.7/10-3×120$的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。三、過電壓保護和絕緣配合相關(guān)試題1.某110kV變電站，采用氧化鋅避雷器進行過電壓保護。已知系統(tǒng)最高運行電壓$U_{m}=126kV$，求氧化鋅避雷器的持續(xù)運行電壓$U_{c}$和額定電壓$U_{r}$。解答：對于110kV系統(tǒng)，氧化鋅避雷器的持續(xù)運行電壓$U_{c}$一般取$U_{c}=0.8U_{m}$則$U_{c}=0.8\times126=100.8kV$額定電壓$U_{r}$一般取$U_{r}=1.05U_{m}$則$U_{r}=1.05\times126=132.3kV$2.某架空輸電線路，檔距$l=250m$，導(dǎo)線平均高度$h_{av}=15m$，求該線路的感應(yīng)雷過電壓最大值$U_{i}$。假設(shè)雷擊點距線路的距離$S=50m$，雷電流幅值$I=50kA$。解答：根據(jù)感應(yīng)雷過電壓計算公式$U_{i}=25\frac{Ih_{av}}{S}$（當(dāng)$S>65m$時），當(dāng)$S\leq65m$時，$U_{i}=25\frac{Ih_{av}}{65}$這里$S=50m<65m$，將$I=50kA$，$h_{av}=15m$代入可得：$U_{i}=25\frac{50\times15}{65}\approx288.5V$四、接地相關(guān)試題1.某35kV變電站，接地網(wǎng)采用水平接地極和垂直接地極組成。已知水平接地極的總長度$L_{h}=500m$，垂直接地極的總長度$L_{v}=100m$，土壤電阻率$ρ=200Ω\cdotm$，求該接地網(wǎng)的接地電阻$R$。解答：先計算水平接地極的接地電阻$R_{h}$，根據(jù)公式$R_{h}=\frac{ρ}{2\piL_{h}}(ln\frac{L_{h}^{2}}{h\cdotd}-A)$，假設(shè)水平接地極埋設(shè)深度$h=0.8m$，水平接地極直徑$d=0.02m$，$A$為形狀系數(shù)，對于矩形接地網(wǎng)$A\approx0$。$R_{h}=\frac{200}{2\pi\times500}(ln\frac{500^{2}}{0.8\times0.02})\approx0.064(ln\frac{250000}{0.016})\approx0.064\times12.6\approx0.806Ω$垂直接地極的接地電阻$R_{v}=\frac{ρ}{4L_{v}}=\frac{200}{4\times100}=0.5Ω$則接地網(wǎng)的接地電阻$R=\frac{R_{h}R_{v}}{R_{h}+R_{v}}=\frac{0.806\times0.5}{0.806+0.5}\approx0.309Ω$2.某發(fā)電廠主廠房接地系統(tǒng)，已知接地短路電流$I_aacesgc=5kA$，接地電阻$R=0.5Ω$，求接觸電位差$U_{t}$和跨步電位差$U_{s}$。假設(shè)人腳的等效電阻$R_{f}=300Ω$，人的電阻$R_{r}=1500Ω$。解答：接觸電位差$U_{t}=\frac{R_{r}}{R_{r}+R_{f}}I_qkggoooR$將$R_{r}=1500Ω$，$R_{f}=300Ω$，$I_c0e2ykq=5kA$，$R=0.5Ω$代入可得：$U_{t}=\frac{1500}{1500+300}\times5\times10^{3}\times0.5=\frac{1500}{1800}\times2500\approx2083.3V$跨步電位差$U_{s}=I_uos2qkqR=5\times10^{3}\times0.5=2500V$五、繼電保護相關(guān)試題1.某110kV輸電線路，采用三段式電流保護。已知線路末端三相短路時的短路電流$I_{k}^{(3)}=8kA$，最大負荷電流$I_{L.max}=500A$，可靠系數(shù)$K_{rel}=1.2$，返回系數(shù)$K_{re}=0.85$，求電流速斷保護的動作電流$I_{op.1}$。解答：電流速斷保護的動作電流按躲過被保護線路末端三相短路時的最大短路電流來整定，即$I_{op.1}=K_{rel}I_{k}^{(3)}$將$K_{rel}=1.2$，$I_{k}^{(3)}=8kA$代入可得：$I_{op.1}=1.2\times8=9.6kA$2.某變壓器采用過電流保護，已知變壓器的額定電流$I_{N}=500A$，最大負荷電流$I_{L.max}=600A$，