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(南寧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（南寧2025年）一、短路電流計算類試題1.題目：某發(fā)電廠主接線如圖所示，發(fā)電機額定容量為300MW，額定電壓18kV，X"d=0.15；主變壓器型號為SFP-360000/220，變比220±2×2.5%/18kV，Uk%=14；高壓母線短路容量為20000MVA。當10kV母線發(fā)生三相短路時，計算短路點的次暫態(tài)短路電流（kA）。-已知條件分析：-發(fā)電機部分，額定容量\(S_{GN}=300MW\)，額定電壓\(U_{GN}=18kV\)，次暫態(tài)電抗\(X''_qi666k6=0.15\)。-主變壓器部分，額定容量\(S_{TN}=360000kVA\)，變比\(220\pm2\times2.5\%/18kV\)，短路電壓百分比\(U_{k}\%=14\)。-高壓母線短路容量\(S_{s}=20000MVA\)。-解題步驟：-選取基準容量\(S_{j}=100MVA\)，基準電壓\(U_{j1}=18kV\)，\(U_{j2}=220kV\)。-計算發(fā)電機電抗標幺值：-發(fā)電機額定電流\(I_{GN}=\frac{S_{GN}}{\sqrt{3}U_{GN}}=\frac{300\times10^{6}}{\sqrt{3}\times18\times10^{3}}\approx9622.5A\)。-發(fā)電機電抗標幺值\(X_{G}=\frac{X''_w6wma6gS_{j}}{S_{GN}}=\frac{0.15\times100}{300}=0.05\)。-計算變壓器電抗標幺值：-變壓器電抗標幺值\(X_{T}=\frac{U_{k}\%S_{j}}{100S_{TN}}=\frac{14\times100}{100\times360}=0.0389\)。-計算高壓母線系統(tǒng)電抗標幺值：-系統(tǒng)電抗標幺值\(X_{s}=\frac{S_{j}}{S_{s}}=\frac{100}{20000}=0.005\)。-計算總電抗標幺值：-對于10kV母線短路，總電抗標幺值\(X_{\sum}=X_{G}+X_{T}+X_{s}=0.05+0.0389+0.005=0.0939\)。-計算短路點次暫態(tài)短路電流：-短路點基準電流\(I_{j}=\frac{S_{j}}{\sqrt{3}U_{j1}}=\frac{100\times10^{6}}{\sqrt{3}\times18\times10^{3}}\approx3183.7A\)。-短路點次暫態(tài)短路電流\(I''=\frac{I_{j}}{X_{\sum}}=\frac{3183.7}{0.0939}\approx33905A=33.9kA\)。二、電氣設(shè)備選擇類試題2.題目：某110kV變電站，110kV母線三相短路電流\(I_{k}^{(3)}=20kA\)，短路持續(xù)時間\(t=2s\)。現(xiàn)要選擇110kV斷路器，試確定斷路器的額定開斷電流和熱穩(wěn)定電流。-已知條件分析：-短路電流\(I_{k}^{(3)}=20kA\)，短路持續(xù)時間\(t=2s\)。-解題步驟：-額定開斷電流的確定：-斷路器的額定開斷電流應(yīng)不小于短路電流的周期分量有效值。對于三相短路，額定開斷電流\(I_{br}\)應(yīng)滿足\(I_{br}\geqI_{k}^{(3)}\)。-所以，斷路器的額定開斷電流\(I_{br}\geq20kA\)，根據(jù)斷路器的標準參數(shù)，可選擇額定開斷電流為25kA的斷路器。-熱穩(wěn)定電流的確定：-熱穩(wěn)定電流\(I_{t}\)應(yīng)滿足\(I_{t}^{2}t\geqI_{k}^{(3)2}t_{k}\)，其中\(zhòng)(t\)為斷路器的熱穩(wěn)定時間，\(t_{k}\)為短路持續(xù)時間。-一般斷路器的熱穩(wěn)定時間\(t\)有1s、2s、3s等。這里短路持續(xù)時間\(t_{k}=2s\)。-設(shè)選擇熱穩(wěn)定時間\(t=2s\)的斷路器，則熱穩(wěn)定電流\(I_{t}\)應(yīng)滿足\(I_{t}\geqI_{k}^{(3)}=20kA\)。同樣根據(jù)標準參數(shù)，可選擇熱穩(wěn)定電流為25kA（對應(yīng)熱穩(wěn)定時間2s）的斷路器。三、繼電保護配置類試題3.題目：某35kV線路，長度\(L=50km\)，最大負荷電流\(I_{L.max}=200A\)，線路末端三相短路電流\(I_{k}^{(3)}=1500A\)，單相接地電容電流\(I_{C}=10A\)。試配置該線路的相間短路保護和接地保護。-已知條件分析：-線路電壓等級\(U=35kV\)，線路長度\(L=50km\)，最大負荷電流\(I_{L.max}=200A\)，線路末端三相短路電流\(I_{k}^{(3)}=1500A\)，單相接地電容電流\(I_{C}=10A\)。-解題步驟：-相間短路保護配置：-電流速斷保護：-電流速斷保護的動作電流\(I_{op1}\)應(yīng)躲過被保護線路末端的最大三相短路電流，即\(I_{op1}=K_{rel}I_{k}^{(3)}\)，其中\(zhòng)(K_{rel}\)為可靠系數(shù)，一般取1.2-1.3，這里取\(K_{rel}=1.2\)。-則\(I_{op1}=1.2\times1500=1800A\)。-過電流保護：-過電流保護的動作電流\(I_{op2}\)應(yīng)躲過最大負荷電流，即\(I_{op2}=K_{rel}K_{ss}\frac{I_{L.max}}{K_{re}}\)，其中\(zhòng)(K_{rel}\)為可靠系數(shù)，取1.1-1.2，這里取1.1；\(K_{ss}\)為自啟動系數(shù)，取1.5-2，這里取1.5；\(K_{re}\)為返回系數(shù)，取0.85-0.95，這里取0.9。-\(I_{op2}=1.1\times1.5\times\frac{200}{0.9}\approx366.7A\)。-接地保護配置：-對于35kV系統(tǒng)，當單相接地電容電流\(I_{C}\gt10A\)時，應(yīng)采用消弧線圈接地或小電阻接地方式。本題\(I_{C}=10A\)，可采用無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置或有選擇性的零序電流保護。-若采用零序電流保護，動作電流\(I_{op0}\)應(yīng)躲過本線路的電容電流，即\(I_{op0}=K_{rel}I_{C}\)，\(K_{rel}\)取1.1-1.2，這里取1.1。-則\(I_{op0}=1.1\times10=11A\)。四、防雷接地類試題4.題目：某變電站有一座高度為30m的避雷針，在距避雷針20m處有一高度為10m的電氣設(shè)備，試校驗該電氣設(shè)備是否在避雷針的保護范圍內(nèi)。-已知條件分析：-避雷針高度\(h=30m\)，被保護物高度\(h_{x}=10m\)，被保護物與避雷針的水平距離\(D=20m\)。-解題步驟：-根據(jù)避雷針保護范圍的計算公式：-當\(h\leq30m\)時，避雷針在\(h_{x}\)高度的水平面上的保護半徑\(r_{x}\)的計算如下：-首先計算\(p=1\)（當\(h\leq30m\)時）。-當\(h_{x}\geq\frac{h}{2}\)時，\(r_{x}=(h-h_{x})p\)；當\(h_{x}\lt\frac{h}{2}\)時，\(r_{x}=(1.5h-2h_{x})p\)。-這里\(\frac{h}{2}=15m\)，\(h_{x}=10m\lt15m\)，所以\(r_{x}=(1.5h-2h_{x})p=(1.5\times30-2\times10)\times1=25m\)。-由于被保護物與避雷針的水平距離\(D=20m\ltr_{x}=25m\)，所以該電氣設(shè)備在避雷針的保護范圍內(nèi)。五、電力系統(tǒng)穩(wěn)定類試題5.題目：某簡單電力系統(tǒng)，發(fā)電機的額定功率\(P_{GN}=100MW\)，同步電抗\(X_yqqei6o=1.0\)，無窮大母線電壓\(U=1.0\)（標幺值），發(fā)電機電動勢\(E=1.2\)（標幺值）。當發(fā)電機輸出功率\(P=0.8P_{GN}\)時，求發(fā)電機的功角\(\delta\)。-已知條件分析：-發(fā)電機額定功率\(P_{GN}=100MW\)，同步電抗\(X_wsi6kio=1.0\)，母線電壓\(U=1.0\)，發(fā)電機電動勢\(E=1.2\)，輸出功率\(P=0.8P_{GN}\)。-解題步驟：-先將輸出功率轉(zhuǎn)換為標幺值，\(P_{}=\frac{P}{P_{GN}}=0.8\)。-根據(jù)發(fā)電機的功角特性公式\(P_{}=\frac{E_{}U_{}}{X_66q64ck}\sin\delta\)。-已知\(E_{}=1.2\)，\(U_{}=1.0\)，\(X_yswcwag=1.0\)，代入功角特性公式可得：-\(0.8=\frac{1.2\times1.0}{1.0}\sin\delta\)。-則\(\sin\delta=\frac{0.8}{1.2}=\frac{2}{3}\)。-所以\(\delta=\arcsin\frac{2}{3}\approx41.8^{\circ}\)。六、電氣主接線設(shè)計類試題6.題目：某新建220kV變電站，有4回進線，6回出線，試設(shè)計該變電站的電氣主接線，并說明其優(yōu)缺點。-已知條件分析：-220kV變電站，進線4回，出線6回。-解題步驟：-主接線設(shè)計：可采用雙母線接線。雙母線接線的具體形式為：設(shè)置兩組母線，每回進線和出線都通過斷路器和隔離開關(guān)分別連接到兩組母線上。-優(yōu)點：-供電可靠性高?？梢暂喠鳈z修母線而不中斷供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時只需將該回路停電，一組母線故障時，能迅速恢復供電。