甘肅白銀市2025年勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)電氣工程師考試（發(fā)輸變電專(zhuān)業(yè)案例）經(jīng)典試題及答案2025年甘肅白銀市勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)電氣工程師考試（發(fā)輸變電專(zhuān)業(yè)案例）經(jīng)典試題及答案一、短路電流計(jì)算相關(guān)試題1.題目：某220kV變電站，系統(tǒng)接線(xiàn)如圖所示。已知各元件參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)G：$S_{N}=300MVA$，$U_{N}=10.5kV$，$x_1hfft11''=0.15$；變壓器T1：$S_{N}=315MVA$，$U_{k}\%=10.5$；變壓器T2：$S_{N}=315MVA$，$U_{k}\%=10.5$；線(xiàn)路L：$l=100km$，$x_{1}=0.4\Omega/km$。當(dāng)220kV母線(xiàn)發(fā)生三相短路時(shí)，試計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流周期分量起始值（取$S_{B}=100MVA$，$U_{B}=U_{av}$）。2.解答步驟-確定基準(zhǔn)值-取$S_{B}=100MVA$，$U_{B}=U_{av}$，對(duì)于220kV系統(tǒng)，$U_{B}=230kV$；對(duì)于10.5kV系統(tǒng)，$U_{B}=10.5kV$。-計(jì)算各元件的標(biāo)幺值-發(fā)電機(jī)G的標(biāo)幺值：根據(jù)公式$x_{G}=\frac{x_n1p1pbp''S_{B}}{S_{N}}$，已知$x_trthvjb''=0.15$，$S_{N}=300MVA$，$S_{B}=100MVA$，則$x_{G}=\frac{0.15\times100}{300}=0.05$。-變壓器T1和T2的標(biāo)幺值：根據(jù)公式$x_{T}=\frac{U_{k}\%S_{B}}{100S_{N}}$，已知$U_{k}\%=10.5$，$S_{N}=315MVA$，$S_{B}=100MVA$，則$x_{T1}=x_{T2}=\frac{10.5\times100}{100\times315}\approx0.0333$。-線(xiàn)路L的標(biāo)幺值：先計(jì)算線(xiàn)路的電抗$X_{L}=x_{1}l=0.4\times100=40\Omega$，再根據(jù)公式$x_{L}=\frac{X_{L}S_{B}}{U_{B}^{2}}$，$U_{B}=230kV$，$S_{B}=100MVA$，則$x_{L}=\frac{40\times100}{230^{2}}\approx0.0757$。-計(jì)算短路點(diǎn)的總標(biāo)幺值短路點(diǎn)的總標(biāo)幺值$x_{\sum}=x_{G}+x_{T1}+x_{L}+x_{T2}=0.05+0.0333+0.0757+0.0333=0.1923$。-計(jì)算短路電流周期分量起始值根據(jù)公式$I_{k}^{''}=\frac{I_{B}}{x_{\sum}}$，其中$I_{B}=\frac{S_{B}}{\sqrt{3}U_{B}}$，$S_{B}=100MVA$，$U_{B}=230kV$，則$I_{B}=\frac{100}{\sqrt{3}\times230}\approx0.251kA$。所以$I_{k}^{''}=\frac{0.251}{0.1923}\approx1.305kA$。二、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)相關(guān)試題1.題目：某110kV線(xiàn)路，采用三段式電流保護(hù)，已知線(xiàn)路的最大負(fù)荷電流$I_{L.max}=300A$，可靠系數(shù)$K_{rel}^{I}=1.2$，$K_{rel}^{II}=1.1$，$K_{rel}^{III}=1.25$，自起動(dòng)系數(shù)$K_{ss}=1.5$，返回系數(shù)$K_{re}=0.85$。線(xiàn)路首端母線(xiàn)的最大運(yùn)行方式下三相短路電流$I_{k.max}^{3}=5000A$，最小運(yùn)行方式下兩相短路電流$I_{k.min}^{2}=3000A$。試計(jì)算電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流。2.解答步驟-電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流計(jì)算電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流$I_{op}^{I}=K_{rel}^{I}I_{k.max}^{3}$，已知$K_{rel}^{I}=1.2$，$I_{k.max}^{3}=5000A$，則$I_{op}^{I}=1.2\times5000=6000A$。-限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流計(jì)算首先要考慮與相鄰線(xiàn)路的電流速斷保護(hù)配合，假設(shè)相鄰線(xiàn)路電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流為$I_{op}^{I'}$，這里我們先不考慮相鄰線(xiàn)路具體參數(shù)，按本線(xiàn)路末端最小運(yùn)行方式下兩相短路電流來(lái)校驗(yàn)靈敏度。限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流$I_{op}^{II}=K_{rel}^{II}I_{k.min}^{2}$，已知$K_{rel}^{II}=1.1$，$I_{k.min}^{2}=3000A$，則$I_{op}^{II}=1.1\times3000=3300A$。-過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流計(jì)算過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流$I_{op}^{III}=\frac{K_{rel}^{III}K_{ss}}{K_{re}}I_{L.max}$，已知$K_{rel}^{III}=1.25$，$K_{ss}=1.5$，$K_{re}=0.85$，$I_{L.max}=300A$，則$I_{op}^{III}=\frac{1.25\times1.5}{0.85}\times300\approx661.76A$。三、電氣設(shè)備選擇相關(guān)試題1.題目：某35kV變電站，需要選擇一臺(tái)斷路器，已知該變電站的最大持續(xù)工作電流$I_{max}=1200A$，短路電流周期分量起始值$I_{k}^{''}=15kA$，短路電流沖擊值$i_{sh}=38kA$，短路電流穩(wěn)態(tài)值$I_{\infty}=12kA$。試選擇合適的斷路器，并校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。2.解答步驟-選擇斷路器根據(jù)最大持續(xù)工作電流$I_{max}=1200A$，初步選擇額定電流$I_{N}$不小于$I_{max}$的斷路器，可選$I_{N}=1600A$的斷路器。-熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)的條件是$I_{t}^{2}t\geqI_{k}^{2}t_{k}$，其中$I_{t}$是斷路器在$t$秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流，$t$是熱穩(wěn)定時(shí)間，$I_{k}$是短路電流周期分量有效值，$t_{k}$是短路發(fā)熱假想時(shí)間。假設(shè)選擇的斷路器熱穩(wěn)定電流$I_{t}=20kA$，熱穩(wěn)定時(shí)間$t=4s$，短路電流周期分量起始值$I_{k}^{''}=15kA$，短路發(fā)熱假想時(shí)間$t_{k}=3s$。則$I_{t}^{2}t=20^{2}\times4=1600kA^{2}\cdots$，$I_{k}^{2}t_{k}=15^{2}\times3=675kA^{2}\cdots$，因?yàn)?1600\gt675$，所以熱穩(wěn)定校驗(yàn)合格。-動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)的條件是$i_{es}\geqi_{sh}$，其中$i_{es}$是斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流，$i_{sh}$是短路電流沖擊值。假設(shè)選擇的斷路器動(dòng)穩(wěn)定電流$i_{es}=50kA$，短路電流沖擊值$i_{sh}=38kA$，因?yàn)?50\gt38$，所以動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)合格。四、接地設(shè)計(jì)相關(guān)試題1.題目：某110kV變電站，接地網(wǎng)采用水平接地極為主，垂直接地極為輔的復(fù)合接地網(wǎng)。已知變電站所在地的土壤電阻率$\rho=500\Omega\cdotm$，接地網(wǎng)面積$S=5000m^{2}$，試計(jì)算接地網(wǎng)的工頻接地電阻，并校驗(yàn)其是否滿(mǎn)足要求（要求接地電阻$R\leq0.5\Omega$）。2.解答步驟-計(jì)算接地網(wǎng)的工頻接地電阻對(duì)于以水平接地極為主，垂直接地極為輔的復(fù)合接地網(wǎng)，其工頻接地電阻可近似按公式$R\approx\frac{0.5\rho}{\sqrt{S}}$計(jì)算。已知$\rho=500\Omega\cdotm$，$S=5000m^{2}$，則$R\approx\frac{0.5\times500}{\sqrt{5000}}\approx3.54\Omega$。-校驗(yàn)接地電阻是否滿(mǎn)足要求因?yàn)橐蠼拥仉娮?R\leq0.5\Omega$，而計(jì)算得到的$R\approx3.54\Omega\gt0.5\Omega$，不滿(mǎn)足要求。需要采取降阻措施，如增加垂直接地極數(shù)量、換土、使用降阻劑等。五、架空輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)相關(guān)試題1.題目：某220kV架空輸電線(xiàn)路，采用LGJ-400/35導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)的計(jì)算拉斷力$T_{p}=92220N$，安全系數(shù)$K=2.5$。線(xiàn)路的檔距$l=400m$，導(dǎo)線(xiàn)的比載$g=35\times10^{-3}N/(m\cdotmm^{2})$。試計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)的最大弧垂。2.解答步驟-計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)的允許拉力導(dǎo)線(xiàn)的允許拉力$T_{a}=\frac{T_{p}}{K}$，已知$T_{p}=92220N$，$K=2.5$，則$T_{a}=\frac{92220}{2.5}=36888N$。-計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)的弧垂公式中的參數(shù)導(dǎo)線(xiàn)的弧垂公式為$f=\frac{gl^{2}}{8T}$，這里$T$取允許拉力$T_{a}$。已知$g=35\times10^{-3}N/(m\cdotmm^{2})$，$l=400m$，$T=T_{a}=36888N$。-計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)的最大弧垂$f=\frac{35\times10^{-3}\times400^{2}}{8\times36888}\approx0.19m$。六、變電站二次回路設(shè)計(jì)相關(guān)試題1.題目：某110kV變電站，采用交流操作電源的繼電保護(hù)裝置。已知斷路器的合閘電流$I_{ch}=200A$，合閘時(shí)間$t_{ch}=0.2s$，控制回路的額定電壓$U_{n}=110V$，試選擇合適的合閘熔斷器。2.解答步驟-計(jì)算合閘熔斷器的額定電流對(duì)于交流操作電源的合閘熔斷器，其額定電流$I_{N}$應(yīng)滿(mǎn)足$I_{N}\geq\frac{I_{ch}}{K_{c}}$，其中$K_{c}$是熔斷器的沖擊系數(shù)，一般取$K_{c}=1.5-2$，這里取$K_{c}=1.8$。已知$I_{ch}=200A$，則$I_{N}\geq\frac{200}{1.8}\approx111.11A$。所以可選擇額定電流為125A的合閘熔斷器。七、電力系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)相關(guān)試題1.題目：某35kV架空輸電線(xiàn)路，采用氧化鋅避雷器進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。已知線(xiàn)路的最大運(yùn)行相電壓$U_{ph.max}=20.2kV$，試選擇合適的氧化鋅避雷器的額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓。2.解答步驟-選擇氧化鋅避雷器的額定電壓氧化鋅避雷器的額定電壓$U_{r}$應(yīng)滿(mǎn)足$U_{r}\geq1.1U_{ph.max}$，已知$U_{ph.max}=20.2kV$，則$U_{r}\geq1.1\times20.2=22.22kV$，可選擇額定電壓為24kV的氧化鋅避雷器。-選擇氧化鋅避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓氧化鋅避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓$U_{c}$應(yīng)滿(mǎn)足$U_{c}\geqU_{ph.max}$，所以可選擇持續(xù)運(yùn)行電壓為20.2kV或稍高一點(diǎn)的，如21kV。八、發(fā)電廠電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)相關(guān)試題1.題目：某中型發(fā)電廠，裝機(jī)容量為$4\times100MW$，發(fā)電機(jī)出口電壓為10.5kV，通過(guò)主變壓器升壓至220kV接入系統(tǒng)。試設(shè)計(jì)該發(fā)電廠的電氣主接線(xiàn)，并說(shuō)明設(shè)計(jì)理由。2.解答步驟-設(shè)計(jì)電氣主接線(xiàn)采用發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線(xiàn)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)一臺(tái)主變壓器升壓至220kV，然后220kV側(cè)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)。-說(shuō)明設(shè)計(jì)理由-發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線(xiàn)：這種