仙桃市勘察設(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)仙桃市勘察設(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1.題目：某220kV變電站，系統(tǒng)最大運行方式下，220kV母線三相短路電流為30kA，最小運行方式下，220kV母線三相短路電流為25kA。已知220kV母線電壓為230kV，試計算最大運行方式下三相短路時的短路容量。答案：根據(jù)短路容量計算公式\(S_{k}=\sqrt{3}U_{av}I_{k}\)，其中\(zhòng)(U_{av}\)為平均額定電壓，\(I_{k}\)為短路電流。對于220kV系統(tǒng)，平均額定電壓\(U_{av}=230kV\)，最大運行方式下短路電流\(I_{k}=30kA\)。則短路容量\(S_{k}=\sqrt{3}\times230\times30\)\(S_{k}=1.732\times230\times30=11950.8MVA\)2.題目：某發(fā)電廠110kV出線，采用LGJ-300型導(dǎo)線，導(dǎo)線水平排列，相間距離為3m。已知該出線首端三相短路電流周期分量初始值\(I_{k}^{(3)}=15kA\)，短路電流非周期分量衰減時間常數(shù)\(T_{a}=0.1s\)，試計算短路后0.2s時的短路全電流有效值。答案：首先計算短路電流周期分量有效值\(I_{p}\)，在短路過程中，若不考慮短路電流周期分量的衰減，則\(I_{p}=I_{k}^{(3)}=15kA\)。非周期分量電流初始值\(I_{np0}=\sqrt{2}I_{p}\)，在\(t=0.2s\)時，非周期分量電流有效值\(I_{np}=I_{np0}e^{-\frac{t}{T_{a}}}\)\(I_{np0}=\sqrt{2}\times15\approx21.21kA\)\(I_{np}=21.21e^{-\frac{0.2}{0.1}}=21.21e^{-2}\approx2.86kA\)短路全電流有效值\(I=\sqrt{I_{p}^{2}+I_{np}^{2}}\)\(I=\sqrt{15^{2}+2.86^{2}}=\sqrt{225+8.18}=\sqrt{233.18}\approx15.27kA\)二、電氣設(shè)備選擇相關(guān)試題1.題目：某35kV變電站，需要選擇一臺斷路器。已知該變電站35kV母線最大三相短路電流為12kA，短路電流持續(xù)時間為2s。試選擇合適的斷路器額定開斷電流和額定熱穩(wěn)定電流。答案：（1）額定開斷電流\(I_{br}\)的選擇斷路器的額定開斷電流應(yīng)不小于其安裝處的最大短路電流周期分量有效值，即\(I_{br}\geqI_{k}^{(3)}\)已知\(I_{k}^{(3)}=12kA\)，查斷路器產(chǎn)品目錄，可選擇額定開斷電流\(I_{br}=16kA\)的斷路器。（2）額定熱穩(wěn)定電流\(I_{t}\)的選擇根據(jù)熱穩(wěn)定校驗條件\(I_{t}^{2}t\geqI_{k}^{2}t_{k}\)，其中\(zhòng)(I_{t}\)為額定熱穩(wěn)定電流，\(t\)為熱穩(wěn)定時間，\(I_{k}\)為短路電流，\(t_{k}\)為短路電流持續(xù)時間。\(I_{k}^{2}t_{k}=12^{2}\times2=288kA^{2}\cdots\)對于熱穩(wěn)定時間\(t\)，一般取4s（當(dāng)無特殊要求時）。設(shè)額定熱穩(wěn)定電流為\(I_{t}\)，則\(I_{t}^{2}\times4\geq288\)，\(I_{t}^{2}\geq72\)，\(I_{t}\geq\sqrt{72}\approx8.49kA\)查斷路器產(chǎn)品目錄，結(jié)合額定開斷電流的選擇，當(dāng)選擇額定開斷電流為16kA的斷路器時，其額定熱穩(wěn)定電流一般能滿足要求（通常16kA斷路器的額定熱穩(wěn)定電流會大于8.49kA）。2.題目：某110kV架空線路，采用雙分裂LGJ-400型導(dǎo)線，導(dǎo)線間距\(d=400mm\)，三相導(dǎo)線水平排列，相間距離\(D=4m\)。試選擇合適的絕緣子串。已知該地區(qū)污穢等級為Ⅲ級。答案：（1）確定絕緣子的片數(shù)對于110kV系統(tǒng)，根據(jù)經(jīng)驗公式\(n=\frac{U_{e}}{U_{0}}\)（\(U_{e}\)為系統(tǒng)額定電壓，\(U_{0}\)為每片絕緣子的有效爬電距離對應(yīng)的電壓），同時要考慮污穢等級的影響。對于Ⅲ級污穢地區(qū)，110kV系統(tǒng)每片XP-70型絕緣子的有效爬電距離\(L=290mm\)，要求的爬電比距\(\lambda=2.5cm/kV\)。系統(tǒng)額定電壓\(U_{e}=110kV\)，所需的總爬電距離\(L_{總}=\lambdaU_{e}=2.5\times110=275cm=2750mm\)每片絕緣子爬電距離\(L=290mm\)，則絕緣子片數(shù)\(n=\frac{2750}{290}\approx9.48\)，考慮一定的裕度，取\(n=10\)片。（2）校驗絕緣子串的電氣性能要校驗絕緣子串的工頻電壓、操作過電壓和雷電過電壓等性能。一般來說，10片XP-70型絕緣子組成的絕緣子串在110kV系統(tǒng)中能滿足電氣性能要求。在實際工程中，還需要根據(jù)具體的氣象條件和系統(tǒng)參數(shù)進行詳細的校驗，但在本題中，根據(jù)爬電距離選擇的10片絕緣子串基本能滿足Ⅲ級污穢地區(qū)110kV架空線路的要求。三、繼電保護相關(guān)試題1.題目：某10kV線路，采用反時限過電流保護。已知線路最大負(fù)荷電流\(I_{L.max}=200A\)，可靠系數(shù)\(K_{rel}=1.2\)，返回系數(shù)\(K_{re}=0.85\)。試計算過電流保護的動作電流。答案：過電流保護的動作電流計算公式為\(I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_{re}}I_{L.max}\)將\(K_{rel}=1.2\)，\(K_{re}=0.85\)，\(I_{L.max}=200A\)代入公式可得：\(I_{op}=\frac{1.2}{0.85}\times200=\frac{240}{0.85}\approx282.35A\)2.題目：某110kV變壓器，采用縱差動保護。已知變壓器額定容量\(S_{N}=50MVA\)，額定電壓\(U_{N1}=110kV\)，\(U_{N2}=10kV\)。試計算變壓器兩側(cè)的額定電流和縱差動保護的動作電流（可靠系數(shù)\(K_{rel}=1.3\)，不平衡電流系數(shù)\(K_{unb}=0.1\)）。答案：（1）計算變壓器兩側(cè)的額定電流高壓側(cè)額定電流\(I_{N1}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N1}}=\frac{50\times10^{6}}{\sqrt{3}\times110\times10^{3}}\approx262.44A\)低壓側(cè)額定電流\(I_{N2}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N2}}=\frac{50\times10^{6}}{\sqrt{3}\times10\times10^{3}}\approx2886.75A\)（2）計算縱差動保護的動作電流縱差動保護的動作電流按躲過變壓器的最大不平衡電流來整定，最大不平衡電流\(I_{unb.max}=K_{unb}I_{N.max}\)這里取\(I_{N.max}=I_{N2}\)（一般低壓側(cè)電流較大）動作電流\(I_{op}=K_{rel}I_{unb.max}=K_{rel}K_{unb}I_{N2}\)\(I_{op}=1.3\times0.1\times2886.75\approx375.28A\)四、接地設(shè)計相關(guān)試題1.題目：某110kV變電站，接地網(wǎng)采用水平接地極為主，垂直接地極為輔的復(fù)合接地網(wǎng)。已知該變電站所在地區(qū)土壤電阻率\(\rho=500\Omega\cdotm\)，接地網(wǎng)面積\(S=5000m^{2}\)。試計算該接地網(wǎng)的接地電阻。答案：對于以水平接地極為主，垂直接地極為輔的復(fù)合接地網(wǎng)，其接地電阻計算公式為\(R\approx\frac{0.5\rho}{\sqrt{S}}\)將\(\rho=500\Omega\cdotm\)，\(S=5000m^{2}\)代入公式可得：\(R\approx\frac{0.5\times500}{\sqrt{5000}}=\frac{250}{\sqrt{5000}}\approx\frac{250}{70.71}\approx3.54\Omega\)2.題目：某35kV架空線路桿塔，采用獨立接地裝置。已知該桿塔處土壤電阻率\(\rho=300\Omega\cdotm\)，要求接地電阻不大于20\Omega。試設(shè)計該接地裝置，確定垂直接地極的數(shù)量和長度。答案：（1）單根垂直接地極的接地電阻\(R_{v}\)單根垂直接地極的接地電阻計算公式為\(R_{v}=\frac{\rho}{2\pil}\ln\frac{4l}l1vj3d3\)，一般垂直接地極采用\(L50\times5\)的角鋼，其直徑\(d=50mm=0.05m\)，設(shè)垂直接地極長度\(l=2.5m\)\(R_{v}=\frac{300}{2\pi\times2.5}\ln\frac{4\times2.5}{0.05}=\frac{300}{15.7}\ln200\)\(\ln200\approx5.298\)，\(R_{v}=\frac{300}{15.7}\times5.298\approx101.3A\)（2）多根垂直接地極并聯(lián)時的接地電阻\(R\)多根垂直接地極并聯(lián)時，考慮接地極之間的屏蔽效應(yīng)，其接地電阻\(R=\frac{R_{v}}{n\eta}\)，其中\(zhòng)(n\)為垂直接地極數(shù)量，\(\eta\)為利用系數(shù)，一般取\(\eta=0.8\)要求\(R\leq20\Omega\)，則\(n=\frac{R_{v}}{R\eta}=\frac{101.3}{20\times0.8}\approx6.33\)，取\(n=7\)根。所以，可采用7根長度為2.5m的垂直接地極組成該桿塔的接地裝置。五、過電壓保護相關(guān)試題1.題目：某110kV架空線路，采用氧化鋅避雷器進行過電壓保護。已知該線路的操作過電壓倍數(shù)為3.0p.u.，系統(tǒng)最高運行電壓\(U_{m}=126kV\)。試選擇合適的氧化鋅避雷器的額定電壓和持續(xù)運行電壓。答案：（1）額定電壓\(U_{r}\)的選擇氧化鋅避雷器的額定電壓應(yīng)不低于系統(tǒng)的最高運行電壓，且要考慮一定的裕度，一般取\(U_{r}=(1.1-1.2)U_{m}\)\(U_{r}=1.1\times126=138.6kV\)，查避雷器產(chǎn)品目錄，可選擇額定電壓\(U_{r}=144kV\)的氧化鋅避雷器。（2）持續(xù)運行電壓\(U_{c}\)的選擇持續(xù)運行電壓應(yīng)不低于系統(tǒng)的相電壓，\(U_{c}\geq\frac{U_{m}}{\sqrt{3}}\)\(U_{c}\geq\frac{126}{\sqrt{3}}\approx72.75kV\)，結(jié)合額定電壓的選擇，一般所選避雷器的持續(xù)運行電壓能滿足要求，如對于額定電壓為144kV的氧化鋅避雷器，其持續(xù)運行電壓通常能滿足\(U_{c}\geq72.75kV\)的要求。2.題目：某220