2025年勘察設(shè)計(jì)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(甘肅天水)2025年勘察設(shè)計(jì)注冊電氣工程師考試（發(fā)輸變電專業(yè)案例）經(jīng)典試題及答案一、短路電流計(jì)算相關(guān)試題1.試題：在甘肅天水某變電站的一個發(fā)輸變電系統(tǒng)中，已知系統(tǒng)中一臺容量為120MVA的發(fā)電機(jī)，其次暫態(tài)電抗\(X_ayyycqi''=0.12\)（以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)）。系統(tǒng)母線短路時，短路點(diǎn)的基準(zhǔn)容量\(S_{j}=100MVA\)。試計(jì)算該發(fā)電機(jī)對短路點(diǎn)提供的次暫態(tài)短路電流有名值（設(shè)系統(tǒng)電壓為110kV）。答案：-首先，將發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗換算到基準(zhǔn)容量\(S_{j}=100MVA\)下。根據(jù)電抗換算公式\(X_wgkgciy''=\frac{S_{j}}{S_{N}}X_awcyekc''\)，其中\(zhòng)(S_{N}=120MVA\)，\(X_yewgyco''=0.12\)，\(S_{j}=100MVA\)。則\(X_qmswsgy''=\frac{100}{120}\times0.12=0.1\)。-然后，計(jì)算基準(zhǔn)電流\(I_{j}\)。對于電壓\(U_{j}=110kV\)，基準(zhǔn)容量\(S_{j}=100MVA\)，根據(jù)公式\(I_{j}=\frac{S_{j}}{\sqrt{3}U_{j}}\)。\(I_{j}=\frac{100}{\sqrt{3}\times110}\approx0.525kA\)。-最后，計(jì)算次暫態(tài)短路電流有名值\(I_goagecy''\)。根據(jù)\(I_qkwuqee''=\frac{I_{j}}{X_kimagua''}\)，可得\(I_ygkqeam''=\frac{0.525}{0.1}=5.25kA\)。2.試題：某發(fā)輸變電線路中，有一串聯(lián)的電抗器，其額定電流\(I_{N}=1000A\)，額定電抗\(X_{N}=8\%\)（以電抗器額定電流和額定電壓為基準(zhǔn)），額定電壓\(U_{N}=10kV\)。當(dāng)線路發(fā)生短路時，短路點(diǎn)的短路電流周期分量起始值\(I_{p}=3kA\)，試計(jì)算該電抗器在短路時的電壓降。答案：-先計(jì)算電抗器的額定電抗有名值\(X_{L}\)。根據(jù)\(X_{N}=\frac{X_{L}}{U_{N}/\sqrt{3}I_{N}}\times100\%\)，可得\(X_{L}=\frac{X_{N}}{100\%}\times\frac{U_{N}}{\sqrt{3}I_{N}}\)。將\(U_{N}=10kV\)，\(I_{N}=1000A=1kA\)，\(X_{N}=8\%\)代入，\(X_{L}=\frac{8}{100}\times\frac{10}{\sqrt{3}\times1}\approx0.462\Omega\)。-然后計(jì)算電抗器在短路時的電壓降\(U_{L}\)。根據(jù)\(U_{L}=I_{p}X_{L}\)，已知\(I_{p}=3kA\)，則\(U_{L}=3\times0.462=1.386kV\)。二、電氣設(shè)備選擇相關(guān)試題1.試題：在甘肅天水某變電站的35kV母線側(cè)，需要選擇一組電壓互感器。已知母線最大持續(xù)工作電流\(I_{max}=1200A\)，系統(tǒng)短路電流周期分量起始值\(I_{p}=10kA\)，短路電流持續(xù)時間\(t=2s\)。試選擇合適的電壓互感器，并進(jìn)行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗(yàn)。答案：-選擇電壓互感器：根據(jù)母線電壓\(U=35kV\)，選擇型號為JDJJ-35的電壓互感器，其額定一次電壓\(U_{1N}=35kV\)，額定二次電壓\(U_{2N}=100V\)，額定容量有不同的規(guī)格，選擇合適的額定容量滿足二次負(fù)載要求。-熱穩(wěn)定校驗(yàn)：熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為\(I_{t}^{2}t\geqI_{p}^{2}t_{k}\)，其中\(zhòng)(I_{t}\)為電壓互感器的熱穩(wěn)定電流，\(t\)為熱穩(wěn)定電流持續(xù)時間，\(I_{p}\)為短路電流周期分量起始值，\(t_{k}\)為短路電流持續(xù)時間。對于JDJJ-35電壓互感器，查產(chǎn)品手冊可知其熱穩(wěn)定電流\(I_{t}=15kA\)，熱穩(wěn)定電流持續(xù)時間\(t=1s\)。\(I_{t}^{2}t=(15)^{2}\times1=225kA^{2}\cdots\)，\(I_{p}^{2}t_{k}=(10)^{2}\times2=200kA^{2}\cdots\)。因?yàn)閈(I_{t}^{2}t\geqI_{p}^{2}t_{k}\)，所以熱穩(wěn)定校驗(yàn)合格。-動穩(wěn)定校驗(yàn)：動穩(wěn)定校驗(yàn)公式為\(i_{es}\geqi_{sh}\)，其中\(zhòng)(i_{es}\)為電壓互感器的動穩(wěn)定電流峰值，\(i_{sh}\)為短路電流沖擊值。短路電流沖擊系數(shù)\(K_{sh}=1.8\)，則\(i_{sh}=K_{sh}\sqrt{2}I_{p}=1.8\times\sqrt{2}\times10\approx25.46kA\)。查產(chǎn)品手冊可知JDJJ-35電壓互感器的動穩(wěn)定電流峰值\(i_{es}=37.5kA\)。因?yàn)閈(i_{es}\geqi_{sh}\)，所以動穩(wěn)定校驗(yàn)合格。2.試題：某發(fā)輸變電系統(tǒng)中，需要選擇一臺斷路器用于110kV線路。已知線路的最大持續(xù)工作電流\(I_{max}=800A\)，短路電流周期分量起始值\(I_{p}=15kA\)，短路電流沖擊值\(i_{sh}=35kA\)。試選擇合適的斷路器，并進(jìn)行相關(guān)校驗(yàn)。答案：-選擇斷路器：根據(jù)系統(tǒng)電壓\(U=110kV\)和最大持續(xù)工作電流\(I_{max}=800A\)，選擇型號為SF6斷路器LW6-110，其額定電壓\(U_{N}=110kV\)，額定電流\(I_{N}=1250A\)，額定開斷電流\(I_{br}=25kA\)，動穩(wěn)定電流峰值\(i_{es}=63kA\)，熱穩(wěn)定電流\(I_{t}=25kA\)（熱穩(wěn)定時間\(t=3s\)）。-額定電流校驗(yàn)：因?yàn)閈(I_{N}=1250A\gtI_{max}=800A\)，所以額定電流校驗(yàn)合格。-開斷電流校驗(yàn)：開斷電流校驗(yàn)公式為\(I_{br}\geqI_{p}\)，已知\(I_{br}=25kA\)，\(I_{p}=15kA\)，因?yàn)閈(I_{br}\geqI_{p}\)，所以開斷電流校驗(yàn)合格。-動穩(wěn)定校驗(yàn)：動穩(wěn)定校驗(yàn)公式為\(i_{es}\geqi_{sh}\)，已知\(i_{es}=63kA\)，\(i_{sh}=35kA\)，因?yàn)閈(i_{es}\geqi_{sh}\)，所以動穩(wěn)定校驗(yàn)合格。-熱穩(wěn)定校驗(yàn)：熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為\(I_{t}^{2}t\geqI_{p}^{2}t_{k}\)，假設(shè)短路電流持續(xù)時間\(t_{k}=2s\)，\(I_{t}^{2}t=(25)^{2}\times3=1875kA^{2}\cdots\)，\(I_{p}^{2}t_{k}=(15)^{2}\times2=450kA^{2}\cdots\)。因?yàn)閈(I_{t}^{2}t\geqI_{p}^{2}t_{k}\)，所以熱穩(wěn)定校驗(yàn)合格。三、接地設(shè)計(jì)相關(guān)試題1.試題：在甘肅天水某變電站的接地設(shè)計(jì)中，已知變電站所在土壤電阻率\(\rho=500\Omega\cdotm\)，接地網(wǎng)的面積\(S=5000m^{2}\)。試計(jì)算該接地網(wǎng)的工頻接地電阻，并確定是否滿足要求（一般要求變電站接地電阻不大于0.5Ω）。答案：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式\(R\approx\frac{0.5\rho}{\sqrt{S}}\)，將\(\rho=500\Omega\cdotm\)，\(S=5000m^{2}\)代入。\(R=\frac{0.5\times500}{\sqrt{5000}}\approx3.54\Omega\)。因?yàn)閈(3.54\Omega\gt0.5\Omega\)，不滿足一般要求，需要采取降阻措施，如增加接地極數(shù)量、采用降阻劑等。2.試題：某發(fā)輸變電線路的桿塔接地，采用垂直接地極，已知垂直接地極長度\(l=2.5m\)，直徑\(d=50mm\)，土壤電阻率\(\rho=300\Omega\cdotm\)。試計(jì)算單根垂直接地極的接地電阻。答案：單根垂直接地極的接地電阻計(jì)算公式為\(R=\frac{\rho}{2\pil}(\ln\frac{4l}eecquaw-1)\)。將\(\rho=300\Omega\cdotm\)，\(l=2.5m\)，\(d=50mm=0.05m\)代入。\(R=\frac{300}{2\pi\times2.5}(\ln\frac{4\times2.5}{0.05}-1)\)\(=\frac{300}{5\pi}(\ln200-1)\)\(\approx\frac{300}{5\pi}(5.298-1)\)\(\approx\frac{300}{5\pi}\times4.298\approx81.9\Omega\)。四、繼電保護(hù)相關(guān)試題1.試題：在某110kV發(fā)輸變電線路中，采用三段式電流保護(hù)。已知線路的最大負(fù)荷電流\(I_{L.max}=800A\)，線路末端三相短路電流\(I_{k3}=6kA\)，線路首端三相短路電流\(I_{k1}=10kA\)。試計(jì)算電流速斷保護(hù)（第一段）的動作電流，并校驗(yàn)其靈敏度。答案：-計(jì)算電流速斷保護(hù)的動作電流\(I_{op.1}\)：電流速斷保護(hù)的動作電流按躲過被保護(hù)線路末端三相短路時的最大短路電流來整定，即\(I_{op.1}=K_{rel}I_{k3}\)，其中\(zhòng)(K_{rel}\)為可靠系數(shù)，取\(K_{rel}=1.2\)。\(I_{op.1}=1.2\times6=7.2kA\)。-校驗(yàn)靈敏度：電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)公式為\(K_{sen}=\frac{I_{k1}}{I_{op.1}}\)。\(K_{sen}=\frac{10}{7.2}\approx1.39\)。一般要求電流速斷保護(hù)的靈敏度\(K_{sen}\geq1.25\)，因?yàn)閈(1.39\geq1.25\)，所以靈敏度校驗(yàn)合格。2.試題：某變壓器采用過電流保護(hù)，已知變壓器的額定電流\(I_{N}=1000A\)，最大負(fù)荷電流\(I_{L.max}=1200A\)，可靠系數(shù)\(K_{rel}=1.2\)，返回系數(shù)\(K_{re}=0.85\)。試計(jì)算過電流保護(hù)的動作電流。答案：過電流保護(hù)的動作電流計(jì)算公式為\(I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_{re}}I_{L.max}\)。將\(K_{rel}=1.2\)，\(K_{re}=0.85\)，\(I_{L.max}=1200A\)代入。\(I_{op}=\frac{1.2}{0.85}\times1200\approx1694.12A\)。五、防雷與過電壓保護(hù)相關(guān)試題1.試題：在甘肅天水某變電站，有一座高度為\(h=40m\)的避雷針，被保護(hù)設(shè)備高度\(h_{x}=10m\)。試計(jì)算該避雷針在\(h_{x}\)高度上的保護(hù)半徑。答案：當(dāng)\(h\leq30m\)時，\(p=1\)；當(dāng)\(h\gt30m\)時，\(p=\frac{5.5}{\sqrt{h}}\)。這里\(h=40m\)，\(p=\frac{5.5}{\sqrt{40}}\approx0.87\)。根據(jù)避雷針保護(hù)半徑計(jì)算公式：當(dāng)\(h_{x}\geq\frac{h}{2}\)時，\(r_{x}=(h-h_{x})p\)；當(dāng)\(h_{x}\lt\frac{h}{2}\)時，\(r_{x}=(1.5h-2h_{x})p\)。因?yàn)閈(h_{x}=10m\lt\frac{h}{2}=20m\)，所以\(r_{x}=(1.5\times40-2\times10)\times0.87=(60-20)\times0.87=34.8m\)。2.試題：某發(fā)輸變電線路的絕緣子串，已知絕緣子的片數(shù)\(n=13\)片，每片絕緣子的高度\(h_{0}=146mm\)，絕緣子串的泄漏比距\