2025年勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)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(渭南)試題部分一、短路電流計(jì)算1.某發(fā)輸變電系統(tǒng)中，有一臺(tái)容量為120MVA的發(fā)電機(jī)，其次暫態(tài)電抗$X_qyukyus''=0.12$。系統(tǒng)中還有一臺(tái)容量為100MVA的變壓器，其短路電抗$X_{T}=0.1$。當(dāng)在變壓器高壓側(cè)發(fā)生三相短路時(shí)，試計(jì)算短路點(diǎn)的次暫態(tài)短路電流（取基準(zhǔn)容量$S_{B}=100MVA$，基準(zhǔn)電壓$U_{B}=U_{av}$）。2.已知某220kV變電站，母線短路容量為3000MVA。在該母線連接的一條出線中，線路長(zhǎng)度為80km，線路每公里電抗為0.4Ω。若在該出線末端發(fā)生三相短路，計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流（取基準(zhǔn)容量$S_{B}=100MVA$，基準(zhǔn)電壓$U_{B}=230kV$）。二、導(dǎo)體和電纜的選擇1.某110kV架空輸電線路，最大工作電流為600A，環(huán)境溫度為30℃。擬選擇LGJ型鋁絞線，試根據(jù)發(fā)熱條件選擇合適的導(dǎo)線截面（已知LGJ型鋁絞線在不同截面下的載流量：LGJ-120載流量為475A，LGJ-150載流量為575A，LGJ-185載流量為665A）。2.某變電站內(nèi)，需選擇10kV電纜為一臺(tái)容量為1000kVA的變壓器供電。變壓器的額定電流為$I_{N}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N}}$，電纜長(zhǎng)期允許載流量應(yīng)不小于變壓器額定電流的1.2倍。試選擇合適的YJV型電纜截面（已知YJV型電纜在不同截面下的載流量：YJV-70載流量為215A，YJV-95載流量為260A，YJV-120載流量為300A）。三、電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)1.某35kV變電站，短路電流周期分量有效值$I_{p}=8kA$，短路電流持續(xù)時(shí)間$t_{k}=2s$。試選擇合適的高壓斷路器，并校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定（已知某型號(hào)高壓斷路器的額定電流$I_{N}=1250A$，額定開(kāi)斷電流$I_{br}=25kA$，熱穩(wěn)定電流$I_{t}=20kA$（$t=2s$），動(dòng)穩(wěn)定電流$i_{es}=50kA$）。2.某110kV變電站，母線短路電流沖擊值$i_{sh}=50kA$。試選擇合適的隔離開(kāi)關(guān)，并校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定（已知某型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流$i_{es}=63kA$）。四、接地1.某變電站接地網(wǎng)采用水平接地極和垂直接地極組成。水平接地極采用-40×4扁鋼，長(zhǎng)度為1000m；垂直接地極采用$\phi50$鋼管，長(zhǎng)度為2.5m，數(shù)量為20根。土壤電阻率$\rho=100\Omega\cdotm$。試計(jì)算該接地網(wǎng)的接地電阻。2.已知某發(fā)變電站的接地電阻$R=0.5\Omega$，發(fā)生接地故障時(shí)，入地短路電流$I=5kA$。試計(jì)算接地裝置的接觸電位差和跨步電位差（已知接觸電位差系數(shù)$K_{t}=0.2$，跨步電位差系數(shù)$K_{s}=0.3$）。五、過(guò)電壓保護(hù)1.某220kV輸電線路，采用單避雷線保護(hù)。避雷線的保護(hù)角為25°，導(dǎo)線平均高度為15m。試計(jì)算該線路的繞擊率。2.某變電站內(nèi)有一臺(tái)110kV變壓器，需設(shè)置避雷器進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。已知系統(tǒng)最大運(yùn)行電壓$U_{m}=126kV$，試選擇合適的氧化鋅避雷器型號(hào)（參考型號(hào)：Y10W-108/260，額定電壓$U_{r}=108kV$，持續(xù)運(yùn)行電壓$U_{c}=84kV$，標(biāo)稱放電電流下的殘壓$U_{res}=260kV$；Y10W-126/315，額定電壓$U_{r}=126kV$，持續(xù)運(yùn)行電壓$U_{c}=98kV$，標(biāo)稱放電電流下的殘壓$U_{res}=315kV$）。答案部分一、短路電流計(jì)算1.-首先進(jìn)行參數(shù)標(biāo)幺值計(jì)算：-發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值$X_yomwmky''_{}=\frac{X_agmkywu''S_{B}}{S_{N}}=\frac{0.12\times100}{120}=0.1$。-變壓器的短路電抗標(biāo)幺值$X_{T}=X_{T}\frac{S_{B}}{S_{N}}=0.1\times\frac{100}{100}=0.1$。-總電抗標(biāo)幺值$X_{\Sigma}=X_wymcauw''_{}+X_{T}=0.1+0.1=0.2$。-然后計(jì)算短路點(diǎn)的次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值$I_gkimgcq''_{}=\frac{1}{X_{\Sigma}}=\frac{1}{0.2}=5$。-基準(zhǔn)電流$I_{B}=\frac{S_{B}}{\sqrt{3}U_{B}}$，對(duì)于110kV及以上電壓等級(jí)，$U_{B}=U_{av}$，這里假設(shè)為115kV，則$I_{B}=\frac{100}{\sqrt{3}\times115}\approx0.502kA$。-短路點(diǎn)的次暫態(tài)短路電流$I_oesqyuk''=I_iymcioo''_{}I_{B}=5\times0.502=2.51kA$。2.-先計(jì)算系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值：-已知母線短路容量$S_{k}=3000MVA$，則系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值$X_{sys}=\frac{S_{B}}{S_{k}}=\frac{100}{3000}=\frac{1}{30}$。-線路電抗$X_{L}=0.4\times80=32\Omega$，線路電抗標(biāo)幺值$X_{L}=\frac{X_{L}S_{B}}{U_{B}^{2}}=\frac{32\times100}{230^{2}}\approx0.06$。-總電抗標(biāo)幺值$X_{\Sigma}=X_{sys}+X_{L}=\frac{1}{30}+0.06\approx0.033+0.06=0.093$。-短路點(diǎn)的短路電流標(biāo)幺值$I_{}=\frac{1}{X_{\Sigma}}=\frac{1}{0.093}\approx10.75$。-基準(zhǔn)電流$I_{B}=\frac{S_{B}}{\sqrt{3}U_{B}}=\frac{100}{\sqrt{3}\times230}\approx0.251kA$。-短路點(diǎn)的短路電流$I=I_{}I_{B}=10.75\times0.251\approx2.7kA$。二、導(dǎo)體和電纜的選擇1.-已知最大工作電流$I_{max}=600A$，環(huán)境溫度為30℃。-比較不同截面LGJ型鋁絞線的載流量：-LGJ-120載流量為475A＜$I_{max}$，不合適。-LGJ-150載流量為575A＜$I_{max}$，不合適。-LGJ-185載流量為665A＞$I_{max}$，合適。-所以應(yīng)選擇LGJ-185型鋁絞線。2.-先計(jì)算變壓器的額定電流：$I_{N}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N}}=\frac{1000}{\sqrt{3}\times10}\approx57.7A$。-電纜長(zhǎng)期允許載流量應(yīng)不小于$1.2I_{N}=1.2\times57.7=69.24A$。-比較不同截面YJV型電纜的載流量：-YJV-70載流量為215A＞69.24A，滿足要求。-YJV-95和YJV-120載流量也滿足要求，但從經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇YJV-70型電纜較為合適。三、電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)1.-選擇高壓斷路器：-因?yàn)槎搪冯娏髦芷诜至坑行е?I_{p}=8kA$，額定開(kāi)斷電流$I_{br}=25kA＞I_{p}$，額定電流$I_{N}=1250A$一般能滿足正常運(yùn)行要求，所以該型號(hào)高壓斷路器可以選擇。-熱穩(wěn)定校驗(yàn)：-短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)$Q_{k}=I_{p}^{2}t_{k}=8^{2}\times2=128kA^{2}\cdots$。-斷路器熱穩(wěn)定電流$I_{t}=20kA$（$t=2s$），則熱穩(wěn)定電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)$Q_{t}=I_{t}^{2}t=20^{2}\times2=800kA^{2}\cdots$。-因?yàn)?Q_{k}＜Q_{t}$，所以熱穩(wěn)定滿足要求。-動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：-短路電流沖擊值$i_{sh}=\sqrt{2}K_{sh}I_{p}$，一般$K_{sh}=1.8$，則$i_{sh}=\sqrt{2}\times1.8\times8\approx20.36kA$。-斷路器動(dòng)穩(wěn)定電流$i_{es}=50kA＞i_{sh}$，所以動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。2.-選擇隔離開(kāi)關(guān)：-已知母線短路電流沖擊值$i_{sh}=50kA$，隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流$i_{es}=63kA＞i_{sh}$，所以該型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)可以選擇。-動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?i_{es}＞i_{sh}$，所以動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。四、接地1.-水平接地極的接地電阻$R_{h}=\frac{\rho}{2\piL}\ln\frac{L^{2}}{hd}=\frac{100}{2\pi\times1000}\ln\frac{1000^{2}}{0.04\times0.04}\approx0.016\times\ln(6.25\times10^{7})\approx0.016\times17.95\approx0.287\Omega$。-垂直接地極的接地電阻$R_{v}=\frac{\rho}{2\pil}\ln\frac{4l}ycqoeke=\frac{100}{2\pi\times2.5}\ln\frac{4\times2.5}{0.05}=\frac{100}{15.7}\ln200\approx6.37\times5.298\approx33.84\Omega$。-20根垂直接地極并聯(lián)后的接地電阻$R_{v}'=\frac{R_{v}}{n}=\frac{33.84}{20}=1.692\Omega$。-接地網(wǎng)的接地電阻$R=\frac{R_{h}R_{v}'}{R_{h}+R_{v}'}=\frac{0.287\times1.692}{0.287+1.692}\approx0.247\Omega$。2.-接觸電位差$U_{t}=K_{t}IR=0.2\times5\times0.5=0.5kV$。-跨步電位差$U_{s}=K_{s}IR=0.3\times5\times0.5=0.75kV$。五、過(guò)電壓保護(hù)1.-根據(jù)繞擊率計(jì)算公式$P_{a}=0.1^{\frac{\alpha-5}{6}}$（$\alpha$為保護(hù)角），已知$\alpha=25^{\cir