廣東省梅州市勘察設(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(2025年)廣東省梅州市勘察設(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（2025年）一、短路電流計算相關(guān)試題試題1：在某發(fā)輸變電系統(tǒng)中，已知一臺容量為120MVA的發(fā)電機(jī)，其次暫態(tài)電抗\(X_qqwkqyq''=0.12\)（以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)）。系統(tǒng)中還存在一個無限大容量電源，通過一回輸電線路與發(fā)電機(jī)相連，輸電線路的電抗\(X_{L}=0.1\)（以120MVA為基準(zhǔn)）。當(dāng)輸電線路首端發(fā)生三相短路時，試計算短路電流周期分量的起始有效值（單位：kA）。假設(shè)系統(tǒng)額定電壓為110kV。答案：1.首先確定基準(zhǔn)值：-基準(zhǔn)容量\(S_{B}=120MVA\)，基準(zhǔn)電壓\(U_{B}=110kV\)。-根據(jù)公式\(I_{B}=\frac{S_{B}}{\sqrt{3}U_{B}}\)，可得基準(zhǔn)電流\(I_{B}=\frac{120\times10^{6}}{\sqrt{3}\times110\times10^{3}}\approx630.14A\)。2.計算短路點(diǎn)的總電抗：-發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗\(X_mekqawm''=0.12\)，輸電線路電抗\(X_{L}=0.1\)。-總電抗\(X_{\sum}=X_yacqwuw''+X_{L}=0.12+0.1=0.22\)。3.計算短路電流周期分量的起始有效值：-根據(jù)公式\(I_{k}''=\frac{1}{X_{\sum}}I_{B}\)，可得\(I_{k}''=\frac{1}{0.22}\times630.14\approx2864.27A=2.86kA\)。試題2：某變電站有一臺三繞組變壓器，容量為120/120/60MVA，電壓等級為220/110/35kV，各繞組的短路電壓百分?jǐn)?shù)分別為\(U_{k1-2}\%=10.5\)，\(U_{k1-3}\%=17\)，\(U_{k2-3}\%=6\)。試計算各繞組的電抗（以120MVA為基準(zhǔn)）。答案：1.首先根據(jù)公式計算各繞組的短路電壓：-\(U_{k1}\%=\frac{U_{k1-2}\%+U_{k1-3}\%-U_{k2-3}\%}{2}=\frac{10.5+17-6}{2}=10.75\)-\(U_{k2}\%=\frac{U_{k1-2}\%+U_{k2-3}\%-U_{k1-3}\%}{2}=\frac{10.5+6-17}{2}=-0.25\)-\(U_{k3}\%=\frac{U_{k1-3}\%+U_{k2-3}\%-U_{k1-2}\%}{2}=\frac{17+6-10.5}{2}=6.25\)2.然后計算各繞組的電抗：-對于繞組1：\(X_{1}=\frac{U_{k1}\%}{100}\times\frac{S_{B}}{S_{N1}}=\frac{10.75}{100}\times\frac{120}{120}=0.1075\)-對于繞組2：\(X_{2}=\frac{U_{k2}\%}{100}\times\frac{S_{B}}{S_{N2}}=\frac{-0.25}{100}\times\frac{120}{120}=-0.0025\)-對于繞組3：\(X_{3}=\frac{U_{k3}\%}{100}\times\frac{S_{B}}{S_{N3}}=\frac{6.25}{100}\times\frac{120}{60}=0.125\)二、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性相關(guān)試題試題3：某簡單電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)的功率特性方程為\(P_{E}=1.5\sin\delta\)，系統(tǒng)的機(jī)械功率\(P_{m}=1\)。當(dāng)系統(tǒng)受到小干擾后，發(fā)電機(jī)的功角\(\delta\)發(fā)生了變化。試判斷系統(tǒng)在\(\delta=30^{\circ}\)時的靜態(tài)穩(wěn)定性，并說明理由。答案：1.首先求功率特性方程的導(dǎo)數(shù)：-對\(P_{E}=1.5\sin\delta\)求導(dǎo)，可得\(\frac{dP_{E}}{d\delta}=1.5\cos\delta\)。2.然后將\(\delta=30^{\circ}\)代入導(dǎo)數(shù)公式：-當(dāng)\(\delta=30^{\circ}\)時，\(\frac{dP_{E}}{d\delta}=1.5\cos30^{\circ}=1.5\times\frac{\sqrt{3}}{2}\approx1.3\gt0\)。3.判斷靜態(tài)穩(wěn)定性：-根據(jù)靜態(tài)穩(wěn)定性的判據(jù)，當(dāng)\(\frac{dP_{E}}{d\delta}\gt0\)時，系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性。所以在\(\delta=30^{\circ}\)時，該系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性。試題4：某電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)的慣性時間常數(shù)\(T_{J}=8s\)，系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)為\(P_{m}=P_{E}=1\)（標(biāo)幺值），功角\(\delta_{0}=30^{\circ}\)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障使發(fā)電機(jī)輸出功率突然降為\(P_{E1}=0.5\)時，試計算發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的加速度（單位：\(rad/s^{2}\)）。答案：1.根據(jù)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程\(T_{J}\frac{d^{2}\delta}{dt^{2}}=P_{m}-P_{E}\)。2.已知\(T_{J}=8s\)，\(P_{m}=1\)，\(P_{E1}=0.5\)。-則\(8\frac{d^{2}\delta}{dt^{2}}=1-0.5\)。-所以\(\frac{d^{2}\delta}{dt^{2}}=\frac{1-0.5}{8}=0.0625\)（標(biāo)幺值）。-在實(shí)際計算加速度時，若以\(100MVA\)為基準(zhǔn)，\(\omega_{B}=2\pif=2\pi\times50=314rad/s\)。-則加速度\(a=\frac{d^{2}\delta}{dt^{2}}\omega_{B}=0.0625\times314=19.625rad/s^{2}\)。三、電氣設(shè)備選擇相關(guān)試題試題5：某變電站110kV出線，最大持續(xù)工作電流\(I_{max}=600A\)，環(huán)境溫度\(t_{0}=30^{\circ}C\)。現(xiàn)要選擇合適的母線，若選用鋁母線，試根據(jù)長期發(fā)熱允許電流選擇母線截面。已知鋁母線在不同截面下的長期發(fā)熱允許電流（\(t_{n}=70^{\circ}C\)，\(t_{0}=25^{\circ}C\)）如下：|母線截面（\(mm^{2}\)）|長期發(fā)熱允許電流（A）||----|----||125×10|1920||100×10|1600||80×10|1300||63×10|1050||50×10|840|答案：1.首先考慮環(huán)境溫度的修正：-環(huán)境溫度修正系數(shù)\(K=\sqrt{\frac{\theta_{n}-\theta_{0}}{\theta_{n}-\theta_{s}}}\)，其中\(zhòng)(\theta_{n}=70^{\circ}C\)，\(\theta_{0}=30^{\circ}C\)，\(\theta_{s}=25^{\circ}C\)。-\(K=\sqrt{\frac{70-30}{70-25}}=\sqrt{\frac{40}{45}}\approx0.94\)。2.然后確定所需的長期發(fā)熱允許電流：-所需長期發(fā)熱允許電流\(I_{al}\geq\frac{I_{max}}{K}=\frac{600}{0.94}\approx638.3A\)。3.最后選擇母線截面：-根據(jù)表格，選擇\(63×10mm^{2}\)的鋁母線，其在\(t_{n}=70^{\circ}C\)，\(t_{0}=25^{\circ}C\)時長期發(fā)熱允許電流為1050A，經(jīng)環(huán)境溫度修正后\(I=1050\times0.94=987A\gt638.3A\)，滿足要求。試題6：某110kV變電站，短路電流周期分量的起始有效值\(I_{k}''=10kA\)，短路電流持續(xù)時間\(t_{k}=2s\)?，F(xiàn)要選擇斷路器，試計算斷路器的熱穩(wěn)定電流和動穩(wěn)定電流。假設(shè)斷路器的熱穩(wěn)定時間\(t=4s\)。答案：1.計算熱穩(wěn)定電流：-根據(jù)熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式\(I_{t}^{2}t=I_{k}''^{2}t_{k}\)。-已知\(I_{k}''=10kA\)，\(t_{k}=2s\)，\(t=4s\)。-則\(I_{t}=\sqrt{\frac{I_{k}''^{2}t_{k}}{t}}=\sqrt{\frac{10^{2}\times2}{4}}=\sqrt{50}\approx7.07kA\)。2.計算動穩(wěn)定電流：-對于110kV系統(tǒng)，沖擊系數(shù)\(K_{sh}=1.8\)。-沖擊電流\(i_{sh}=K_{sh}\sqrt{2}I_{k}''\)。-\(i_{sh}=1.8\times\sqrt{2}\times10\approx25.46kA\)，動穩(wěn)定電流應(yīng)不小于沖擊電流，所以動穩(wěn)定電流\(i_{es}\geq25.46kA\)。四、接地設(shè)計相關(guān)試題試題7：某變電站接地網(wǎng)，面積\(S=5000m^{2}\)，土壤電阻率\(\rho=100\Omega\cdotm\)。試計算接地網(wǎng)的工頻接地電阻（近似計算）。答案：1.采用公式\(R\approx\frac{0.5\rho}{\sqrt{S}}\)。2.已知\(S=5000m^{2}\)，\(\rho=100\Omega\cdotm\)。-則\(R\approx\frac{0.5\times100}{\sqrt{5000}}\approx\frac{50}{70.71}\approx0.71\Omega\)。試題8：某發(fā)電廠接地網(wǎng)，經(jīng)計算接地電阻\(R=0.5\Omega\)，當(dāng)發(fā)生接地短路時，入地短路電流\(I=5kA\)。試計算接地網(wǎng)的接觸電位差和跨步電位差的允許值。假設(shè)土壤電阻率\(\rho=100\Omega\cdotm\)，人腳站立處的土壤電阻率\(\rho_{f}=150\Omega\cdotm\)，接觸系數(shù)\(K_{t}=0.2\)，跨步系數(shù)\(K_{s}=0.4\)，接地短路電流持續(xù)時間\(t=0.5s\)。答案：1.計算接觸電位差的允許值：-接觸電位差允許值\(U_{t}=\frac{174+0.17\rho_{f}}{\sqrt{t}}K_{t}\)。-已知\(\rho_{f}=150\Omega\cdotm\)，\(t=0.5s\)，\(K_{t}=0.2\)。-\(U_{t}=\frac{174+0.17\times150}{\sqrt{0.5}}\times0.2=\frac{174+25.5}{\sqrt{0.5}}\times0.2=\frac{199.5}{\sqrt{0.5}}\times0.2\approx56.4V\)。2.