商洛市勘察設(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(2025年)商洛市勘察設(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（2025年）一、短路電流計算問題1.題目：某110kV變電站，主變?nèi)萘繛?0MVA，變比為110±8×1.25%/10.5kV，阻抗電壓$U_k\%=10.5$。110kV系統(tǒng)短路容量為2000MVA。當(dāng)10kV母線發(fā)生三相短路時，計算短路電流周期分量有效值。2.解答步驟-首先，計算各元件的標(biāo)幺值。-取基準(zhǔn)容量$S_j=100MVA$，基準(zhǔn)電壓$U_{j1}=110kV$，$U_{j2}=10.5kV$。-110kV系統(tǒng)的短路標(biāo)幺值：$X_{s}=\frac{S_j}{S_{d1}}=\frac{100}{2000}=0.05$。-主變壓器的電抗標(biāo)幺值：$X_{T}=\frac{U_k\%}{100}\times\frac{S_j}{S_{N}}=\frac{10.5}{100}\times\frac{100}{50}=0.21$。-然后，計算總電抗標(biāo)幺值：$X_{\Sigma}=X_{s}+X_{T}=0.05+0.21=0.26$。-最后，計算10kV母線三相短路電流周期分量有效值。-10kV側(cè)基準(zhǔn)電流$I_{j2}=\frac{S_j}{\sqrt{3}U_{j2}}=\frac{100}{\sqrt{3}\times10.5}\approx5.5A$。-短路電流周期分量有效值$I_mjznnmp=\frac{I_{j2}}{X_{\Sigma}}=\frac{5.5}{0.26}\approx21.15A$。二、導(dǎo)體選擇問題1.題目：某35kV架空線路，采用LGJ型導(dǎo)線，最大負(fù)荷電流為300A，當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?0℃，導(dǎo)線的最高允許溫度為70℃。試選擇合適的導(dǎo)線截面。2.解答步驟-查LGJ型導(dǎo)線在不同環(huán)境溫度下的載流量表。-當(dāng)環(huán)境溫度為30℃時，LGJ-120型導(dǎo)線的載流量$I_{al}=380A$，LGJ-95型導(dǎo)線的載流量$I_{al}=325A$，LGJ-70型導(dǎo)線的載流量$I_{al}=275A$。-根據(jù)載流量選擇導(dǎo)線，要求導(dǎo)線的允許載流量$I_{al}$大于最大負(fù)荷電流$I_{max}$。-由于$I_{max}=300A$，$I_{al}(LGJ-70)=275A\lt300A$，不滿足要求；$I_{al}(LGJ-95)=325A\gt300A$，滿足要求。-所以，選擇LGJ-95型導(dǎo)線。三、繼電保護(hù)配置問題1.題目：某10kV線路，采用過電流保護(hù)作為相間短路保護(hù)，已知線路最大負(fù)荷電流$I_{L.max}=150A$，返回系數(shù)$K_{re}=0.85$，可靠系數(shù)$K_{rel}=1.2$。計算過電流保護(hù)的動作電流。2.解答步驟-根據(jù)過電流保護(hù)動作電流的計算公式$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_{re}}I_{L.max}$。-代入已知數(shù)據(jù)：$K_{rel}=1.2$，$K_{re}=0.85$，$I_{L.max}=150A$。-則$I_{op}=\frac{1.2}{0.85}\times150\approx211.76A$。四、接地設(shè)計問題1.題目：某變電站接地網(wǎng)，已知土壤電阻率$\rho=100\Omega\cdotm$，接地網(wǎng)面積$S=5000m^2$。計算接地網(wǎng)的工頻接地電阻。2.解答步驟-對于水平接地極為主邊緣閉合的復(fù)合接地網(wǎng)，當(dāng)面積$S\gt100m^2$時，可采用經(jīng)驗公式$R\approx\frac{0.5\rho}{\sqrt{S}}$。-代入已知數(shù)據(jù)：$\rho=100\Omega\cdotm$，$S=5000m^2$。-則$R\approx\frac{0.5\times100}{\sqrt{5000}}\approx0.71\Omega$。五、電氣主接線設(shè)計問題1.題目：某小型發(fā)電廠，有兩臺發(fā)電機(jī)，單機(jī)容量為10MW，發(fā)電機(jī)電壓為10.5kV。擬采用單母線分段接線，試分析該接線方式的優(yōu)缺點，并畫出主接線圖。2.解答步驟-優(yōu)點-供電可靠性較高。當(dāng)一段母線發(fā)生故障或檢修時，可通過分段斷路器將故障段或檢修段母線隔離，另一段母線仍可繼續(xù)向部分負(fù)荷供電。-運(yùn)行靈活性較好?？梢愿鶕?jù)負(fù)荷的變化和設(shè)備的運(yùn)行情況，靈活地投入或切除某一段母線。-便于擴(kuò)建。隨著發(fā)電廠容量的增加，可以方便地在原有接線的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建。-缺點-當(dāng)分段斷路器檢修時，兩段母線將短時不能并列運(yùn)行，影響供電的可靠性。-投資相對較高，需要增加分段斷路器及其配套設(shè)備。-主接線圖繪制-首先畫出兩條水平的母線，分別表示兩段母線。-在每段母線上分別連接一臺發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)通過斷路器和隔離開關(guān)與母線相連。-兩段母線之間通過分段斷路器和隔離開關(guān)連接。-再從母線上引出若干條饋線，每條饋線也通過斷路器和隔離開關(guān)與母線相連。六、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題1.題目：某簡單電力系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器和輸電線路向無限大系統(tǒng)供電。已知發(fā)電機(jī)的電動勢$E=1.2$（標(biāo)幺值），無限大系統(tǒng)母線電壓$U=1$（標(biāo)幺值），系統(tǒng)電抗$X_{\Sigma}=0.5$（標(biāo)幺值）。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障，故障切除后，發(fā)電機(jī)的功率特性變?yōu)?P_{II}=2\sin\delta$。計算系統(tǒng)能保持暫態(tài)穩(wěn)定的最大切除角$\delta_{c.max}$。2.解答步驟-正常運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)的輸出功率$P_0=\frac{EU}{X_{\Sigma}}\sin\delta_0$。-代入$E=1.2$，$U=1$，$X_{\Sigma}=0.5$，假設(shè)初始運(yùn)行點$\delta_0=30^{\circ}$，則$P_0=\frac{1.2\times1}{0.5}\sin30^{\circ}=1.2$。-故障切除后，發(fā)電機(jī)的功率特性$P_{II}=2\sin\delta$。-根據(jù)等面積定則，系統(tǒng)能保持暫態(tài)穩(wěn)定的條件是加速面積等于最大減速面積。-加速面積$A_1=\int_{\delta_0}^{\delta_c}(P_0-P_{I})\mathrmbjsrqll\delta$，故障時$P_{I}=0$，所以$A_1=\int_{\delta_0}^{\delta_c}P_0\mathrmmokrkjm\delta=P_0(\delta_c-\delta_0)$。-減速面積$A_2=\int_{\delta_c}^{\delta_{max}}(P_{II}-P_0)\mathrmmueador\delta$，當(dāng)$P_{II}=P_0$時，$2\sin\delta_{max}=1.2$，解得$\delta_{max}=\arcsin(0.6)\approx36.87^{\circ}$。-由$A_1=A_2$，即$P_0(\delta_c-\delta_0)=\int_{\delta_c}^{\delta_{max}}(2\sin\delta-P_0)\mathrmtcxahwz\delta$。-展開得$P_0(\delta_c-\delta_0)=-2\cos\delta|_{\delta_c}^{\delta_{max}}-P_0(\delta_{max}-\delta_c)$。-代入$P_0=1.2$，$\delta_0=30^{\circ}$，$\delta_{max}\approx36.87^{\circ}$，解方程可得$\delta_{c.max}\approx60^{\circ}$。七、二次回路問題1.題目：某變電站的斷路器控制回路，采用電磁式操作機(jī)構(gòu)，控制電源電壓為220V。已知合閘線圈的電阻$R_{ch}=200\Omega$，分閘線圈的電阻$R_{fz}=150\Omega$。計算合閘和分閘時的電流。2.解答步驟-合閘電流計算-根據(jù)歐姆定律$I=\frac{U}{R}$，對于合閘線圈，$U=220V$，$R_{ch}=200\Omega$。-則合閘電流$I_{ch}=\frac{220}{200}=1.1A$。-分閘電流計算-對于分閘線圈，$U=220V$，$R_{fz}=150\Omega$。-則分閘電流$I_{fz}=\frac{220}{150}\approx1.47A$。八、絕緣配合問題1.題目：某220kV變電站，系統(tǒng)最高電壓$U_{m}=252kV$。已知避雷器的額定電壓$U_{r}=200kV$，殘壓$U_{res}=520kV$。計算電氣設(shè)備的絕緣水平應(yīng)滿足的要求。2.解答步驟-根據(jù)絕緣配合的原則，電氣設(shè)備的絕緣應(yīng)能承受避雷器的殘壓，并考慮一定的安全裕度。-一般要求電氣設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓$U_{LI}$應(yīng)大于避雷器的殘壓，通常取安全裕度系數(shù)$K=1.1\sim1.2$。-取$K=1.1$，則$U_{LI}=K\timesU_{res}=1.1\times520=572kV$。-對于220kV電氣設(shè)備，其工頻耐受電壓$U_{SI}$也應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，一般220kV設(shè)備的工頻耐受電壓標(biāo)準(zhǔn)值為460kV（有效值）。九、照明設(shè)計問題1.題目：某車間長30m，寬20m，高6m，工作面高度為0.8m。要求車間的平均照度為300lx，采用熒光燈作為照明光源，燈具的利用系數(shù)$U=0.6$，燈具的維護(hù)系數(shù)$K=0.8$。計算所需燈具的總光通量。2.解答步驟-首先計算車間的面積$A=30\times20=600m^2$。-根據(jù)平均照度的計算公式$E=\frac{\PhiNUK}{A}$，變形可得$\PhiN=\frac{EA}{UK}$。-代入已知數(shù)據(jù)：$E=300lx$，$A=600m^2$，$U=0.6$，$K=0.8$。-則$\PhiN=\frac{300\times600}{0.6\times0.8}=375000lm$。十、直流系統(tǒng)設(shè)計問題1.題目：某變電站直流系統(tǒng)，采用鉛酸蓄電池組作為直流電源。已知直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷電流為20A，事故放電時間為