黑龍江伊春市2025年勘察設(shè)計注冊電氣工程師考試（發(fā)輸變電專業(yè)案例）經(jīng)典試題及答案黑龍江伊春市2025年勘察設(shè)計注冊電氣工程師考試（發(fā)輸變電專業(yè)案例）經(jīng)典試題及答案試題一：短路電流計算某220kV變電站，主變壓器容量為180MVA，變比為220/110/35kV，阻抗電壓$U_{k1-2}\%=14$，$U_{k1-3}\%=25$，$U_{k2-3}\%=8$。在110kV母線發(fā)生三相短路，系統(tǒng)基準容量$S_{j}=100MVA$，220kV系統(tǒng)短路容量為2000MVA。1.計算各繞組的電抗標幺值。2.計算110kV母線三相短路時的短路電流周期分量有效值。答案及解析：1.首先根據(jù)公式計算各繞組的電抗標幺值：-設(shè)$U_{k1}\%=\frac{1}{2}(U_{k1-2}\%+U_{k1-3}\%-U_{k2-3}\%)$，$U_{k2}\%=\frac{1}{2}(U_{k1-2}\%+U_{k2-3}\%-U_{k1-3}\%)$，$U_{k3}\%=\frac{1}{2}(U_{k1-3}\%+U_{k2-3}\%-U_{k1-2}\%)$。-計算可得：-$U_{k1}\%=\frac{1}{2}(14+25-8)=15.5$-$U_{k2}\%=\frac{1}{2}(14+8-25)=-1.5$-$U_{k3}\%=\frac{1}{2}(25+8-14)=9.5$-各繞組電抗標幺值計算公式為$X_{}=\frac{U_{k}\%}{100}\times\frac{S_{j}}{S_{e}}$，其中$S_{e}=180MVA$。-$X_{1}=\frac{15.5}{100}\times\frac{100}{180}\approx0.0861$-$X_{2}=\frac{-1.5}{100}\times\frac{100}{180}\approx-0.0083$-$X_{3}=\frac{9.5}{100}\times\frac{100}{180}\approx0.0528$2.計算220kV系統(tǒng)的電抗標幺值：-已知220kV系統(tǒng)短路容量$S_rnlzfnb=2000MVA$，則$X_{s}=\frac{S_{j}}{S_tftvtzz}=\frac{100}{2000}=0.05$。-110kV母線三相短路時，等值電抗$X_{\sum}=X_{s}+X_{1}+X_{2}=0.05+0.0861-0.0083=0.1278$。-110kV系統(tǒng)基準電流$I_{j}=\frac{S_{j}}{\sqrt{3}U_{j}}$，$U_{j}=115kV$，則$I_{j}=\frac{100}{\sqrt{3}\times115}\approx0.502kA$。-短路電流周期分量有效值$I_zdpd755=\frac{I_{j}}{X_{\sum}}=\frac{0.502}{0.1278}\approx3.93kA$。試題二：電氣設(shè)備選擇某35kV架空線路，最大負荷電流為200A，環(huán)境溫度為30℃，擬選擇戶外高壓隔離開關(guān)。1.試選擇合適的高壓隔離開關(guān)型號。2.校驗所選隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。答案及解析：1.選擇高壓隔離開關(guān)型號：-首先考慮額定電流的選擇，一般要求隔離開關(guān)的額定電流$I_{e}$不小于最大負荷電流$I_{max}$，即$I_{e}\geqI_{max}$。同時要考慮一定的裕度，查相關(guān)產(chǎn)品手冊，可選GN2-35/400型隔離開關(guān)，其額定電流$I_{e}=400A$，滿足$400A>200A$。2.校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定：-熱穩(wěn)定校驗：-假設(shè)短路電流$I_lbzrhvv=10kA$，短路持續(xù)時間$t_{k}=2s$。-熱穩(wěn)定電流$I_{t}$是指在規(guī)定的時間$t$內(nèi)，設(shè)備能夠承受而不發(fā)生熱損壞的電流。對于GN2-35/400型隔離開關(guān)，查產(chǎn)品手冊可知其熱穩(wěn)定電流$I_{4s}=12.5kA$。-計算熱穩(wěn)定電流的熱效應(yīng)$Q_{t}=I_{t}^{2}t$，這里$t=4s$，$Q_{t}=12.5^{2}\times4=625kA^{2}\cdots$。-短路電流的熱效應(yīng)$Q_{k}=I_nflnz5p^{2}t_{k}=10^{2}\times2=200kA^{2}\cdots$。-因為$Q_{k}<Q_{t}$，所以熱穩(wěn)定校驗合格。-動穩(wěn)定校驗：-動穩(wěn)定電流$i_{es}$是指設(shè)備能夠承受的最大沖擊電流。對于GN2-35/400型隔離開關(guān)，查產(chǎn)品手冊可知其動穩(wěn)定電流$i_{es}=31.5kA$。-短路沖擊電流$i_{sh}=2.55I_nnr7xx5=2.55\times10=25.5kA$。-因為$i_{sh}<i_{es}$，所以動穩(wěn)定校驗合格。試題三：接地設(shè)計某110kV變電站，接地網(wǎng)采用水平接地極為主，垂直接地極為輔的方式。接地網(wǎng)面積$S=50m\times50m$，土壤電阻率$\rho=200\Omega\cdotm$。1.計算接地網(wǎng)的工頻接地電阻。2.若要求接地電阻不大于0.5Ω，可采取哪些措施？答案及解析：1.計算接地網(wǎng)的工頻接地電阻：-對于大型接地網(wǎng)，可采用經(jīng)驗公式$R=\frac{0.5\rho}{\sqrt{S}}$進行估算。-已知$S=50\times50=2500m^{2}$，$\rho=200\Omega\cdotm$。-則$R=\frac{0.5\times200}{\sqrt{2500}}=\frac{100}{50}=2\Omega$。2.若要求接地電阻不大于0.5Ω，可采取的措施：-增加接地極數(shù)量：增加水平接地極和垂直接地極的數(shù)量，擴大接地網(wǎng)的面積和散流范圍，從而降低接地電阻。例如，在原接地網(wǎng)基礎(chǔ)上，每隔一定距離增加垂直接地極，或者延長水平接地極的長度。-換土：將高電阻率的土壤換成低電阻率的土壤，如黏土、黑土等。換土的深度和范圍應(yīng)根據(jù)實際情況確定，一般可在接地網(wǎng)周圍一定深度內(nèi)進行換土。-使用降阻劑：降阻劑可以填充在接地極周圍，降低接地極與土壤之間的接觸電阻，同時還能改善土壤的導(dǎo)電性能。將降阻劑包裹在接地極表面，形成一層良好的導(dǎo)電層，從而有效降低接地電阻。-外引接地：當變電站附近有低電阻率區(qū)域時，可以通過外引接地極的方式，將接地網(wǎng)與低電阻率區(qū)域連接起來，利用低電阻率區(qū)域的良好導(dǎo)電性能降低接地電阻。但外引接地極的長度不宜過長，以免受到外界因素的影響。試題四：繼電保護配置某110kV輸電線路，采用單側(cè)電源供電，線路長度為50km，最大負荷電流為300A。1.配置該線路的相間短路保護。2.說明各保護的動作原理和動作時限。答案及解析：1.配置該線路的相間短路保護：-電流速斷保護：作為線路的主保護之一，用于快速切除線路上的近端短路故障。-限時電流速斷保護：作為電流速斷保護的后備保護，能切除電流速斷保護范圍以外的短路故障。-過電流保護：作為線路的后備保護，當上述保護拒動時，能夠動作切除故障。2.各保護的動作原理和動作時限：-電流速斷保護：-動作原理：基于短路時電流會突然增大的特點，當線路中的電流超過預(yù)先設(shè)定的動作電流值時，保護裝置立即動作，跳開斷路器。動作電流的整定一般按照躲過被保護線路末端的最大短路電流來確定。-動作時限：動作時限為零，即瞬時動作，以最快的速度切除故障，減少故障對設(shè)備和系統(tǒng)的影響。-限時電流速斷保護：-動作原理：其動作電流小于電流速斷保護的動作電流，能夠保護電流速斷保護范圍以外的部分線路。當線路中的電流超過限時電流速斷保護的動作電流時，保護裝置經(jīng)過一定的延時后動作，跳開斷路器。-動作時限：動作時限一般為0.5s左右，這個延時是為了與相鄰線路的電流速斷保護相配合，保證選擇性。-過電流保護：-動作原理：按照躲過最大負荷電流來整定動作電流，當線路中的電流長時間超過最大負荷電流時，保護裝置認為線路發(fā)生了故障，經(jīng)過一定的延時后動作，跳開斷路器。-動作時限：動作時限一般采用階梯型時限特性，與相鄰線路的過電流保護相配合，動作時限較長，通常在1-2s以上。試題五：直流系統(tǒng)設(shè)計某變電站直流系統(tǒng)采用鉛酸蓄電池組作為電源，額定電壓為220V，事故放電時間為1h，事故放電電流為50A。1.計算蓄電池組的容量。2.選擇合適的充電模塊。答案及解析：1.計算蓄電池組的容量：-根據(jù)事故放電電流和放電時間，可直接計算蓄電池組的容量$C=I_55vnz5h\timest$，其中$I_55xbfvt=50A$，$t=1h$。-則$C=50\times1=50Ah$。-考慮到蓄電池的充電效率、老化等因素，一般需要乘以一個安全系數(shù)$K$，通常$K=1.2-1.5$，這里取$K=1.3$。-所以蓄電池組的實際容量$C_{actual}=K\timesC=1.3\times50=65Ah$。2.選擇合適的充電模塊：-充電模塊的輸出電壓應(yīng)滿足蓄電池組的充電要求，一般為略高于蓄電池組的額定電壓，對于220V蓄電池組，充電模塊輸出電壓可選230-240V