2025年(全新)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)全國自考試卷及答案解析一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其選出。1.某2×1000MW超超臨界機組發(fā)電廠，發(fā)電機出口電壓27kV，主變壓器采用單元接線接入500kV系統(tǒng)。其主接線形式最合理的選擇是（）A.單母線分段接線B.雙母線接線C.3/2斷路器接線D.橋形接線2.高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)大于等于（）A.最大負荷電流B.短路電流非周期分量初始值C.短路電流周期分量有效值D.短路沖擊電流3.中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，消弧線圈的主要作用是（）A.提高系統(tǒng)零序阻抗B.補償單相接地電容電流C.限制短路電流D.降低過電壓幅值4.廠用電系統(tǒng)中，低壓廠用變壓器（380V）的接線組別通常采用（）A.Yyn0B.Dyn11C.Yd11D.YNy05.校驗電流互感器的動穩(wěn)定時，需比較（）A.額定短時熱電流與短路電流周期分量有效值B.額定動穩(wěn)定電流與短路沖擊電流C.額定一次電流與最大工作電流D.二次額定容量與實際負載6.某110kV線路采用架空出線，其雷電過電壓防護的主要措施是（）A.裝設(shè)氧化鋅避雷器B.架設(shè)避雷線C.安裝耦合電容器D.采用絕緣橫擔7.發(fā)電機-變壓器組接線中，發(fā)電機出口通常不裝設(shè)斷路器的主要原因是（）A.減少投資成本B.發(fā)電機出口短路電流較小C.發(fā)電機內(nèi)部故障由差動保護切除D.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性8.計算短路電流時，系統(tǒng)元件的電抗通常采用（）A.標幺值B.有名值C.百分值D.歐姆值9.雙母線接線中，設(shè)置母聯(lián)斷路器的主要作用是（）A.隔離故障母線B.實現(xiàn)母線并列或分列運行C.提高母線動穩(wěn)定能力D.限制短路電流10.廠用電源切換時，最理想的切換方式是（）A.快速切換B.同期捕捉切換C.殘壓切換D.延時切換二、多項選擇題（本大題共5小題，每小題3分，共15分）每小題列出的四個備選項中至少有兩個是符合題目要求的，請將其選出，錯選、多選或少選均無分。11.以下屬于發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)一次設(shè)備的有（）A.發(fā)電機B.變壓器C.母線保護裝置D.隔離開關(guān)12.影響短路電流大小的主要因素包括（）A.系統(tǒng)運行方式B.短路點位置C.元件電抗參數(shù)D.繼電保護動作時間13.3/2斷路器接線的優(yōu)點包括（）A.可靠性高，任意一臺斷路器檢修不影響供電B.操作復雜，倒閘操作時間長C.占地面積小，投資成本低D.接線清晰，擴建方便14.廠用電系統(tǒng)設(shè)計的基本原則包括（）A.保證供電可靠性和連續(xù)性B.接線簡單清晰，操作方便C.盡量降低廠用電率D.采用單母線分段接線，每段只接一臺變壓器15.過電壓保護的措施包括（）A.裝設(shè)避雷器B.架設(shè)避雷線C.優(yōu)化接地裝置D.提高設(shè)備絕緣水平三、簡答題（本大題共5小題，每小題5分，共25分）16.簡述單母線分段接線與雙母線接線的主要區(qū)別及適用場景。17.變壓器并列運行需滿足哪些條件？不滿足時可能產(chǎn)生什么后果？18.廠用電系統(tǒng)為什么要設(shè)置備用電源？常用的備用電源接線方式有哪些？19.什么是短路電流的熱效應(yīng)？校驗電氣設(shè)備熱穩(wěn)定時需滿足什么條件？20.簡述氧化鋅避雷器相較于傳統(tǒng)碳化硅避雷器的主要優(yōu)勢。四、計算題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）21.某發(fā)電廠110kV母線系統(tǒng)接線如圖所示（注：圖中各元件參數(shù)為標幺值，基準容量Sj=100MVA，基準電壓Uj=115kV）：發(fā)電機G電抗XG=0.2，主變壓器T1電抗XT1=0.15，系統(tǒng)電源電抗XS=0.1。計算110kV母線發(fā)生三相短路時的次暫態(tài)電流I''、沖擊電流ich及短路容量S''。22.某廠用變壓器額定容量為2000kVA，額定電壓6.3kV/0.4kV，阻抗電壓Uk%=6。低壓側(cè)母線三相短路時，變壓器高壓側(cè)短路電抗標幺值（以高壓側(cè)6kV為基準電壓，基準容量Sj=100MVA）為0.3。計算低壓側(cè)母線三相短路時的短路電流周期分量有效值（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。五、綜合分析題（本大題共1小題，20分）23.某新建2×660MW超超臨界燃煤發(fā)電廠，發(fā)電機出口電壓27kV，主變壓器容量780MVA，接入500kV系統(tǒng)。請分析：（1）主接線形式的選擇依據(jù)及推薦方案；（2）主變壓器的接線組別及中性點接地方式；（3）發(fā)電機出口是否需要裝設(shè)斷路器，說明理由；（4）500kV配電裝置的選型（GIS或AIS），并分析其優(yōu)缺點。答案及解析一、單項選擇題1.答案：C解析：2×1000MW機組屬于大容量發(fā)電廠，500kV系統(tǒng)為重要輸電樞紐，需極高的供電可靠性。3/2斷路器接線具有高度可靠性（任意斷路器檢修不影響供電）、靈活性（操作方便）和擴展性，適合大型電廠接入超高壓系統(tǒng)。2.答案：C解析：斷路器的額定開斷電流是指其能可靠開斷的最大短路電流周期分量有效值，非周期分量會隨時間衰減，開斷時主要考慮周期分量。3.答案：B解析：中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，消弧線圈通過電感電流補償單相接地時的電容電流，使故障點電弧自熄，避免發(fā)展為相間短路。4.答案：B解析：Dyn11接線的低壓廠變可提供零序電流通路，抑制三次諧波，且單相短路電流較大，有利于保護動作，符合低壓廠用電系統(tǒng)要求。5.答案：B解析：動穩(wěn)定校驗需比較設(shè)備的額定動穩(wěn)定電流（峰值）與短路沖擊電流（峰值），確保設(shè)備承受短路時的電動力不損壞。6.答案：B解析：110kV架空線路雷電過電壓防護的主要措施是架設(shè)避雷線（保護角一般20°-30°），配合接地裝置降低雷擊跳閘率，避雷器為輔助措施。7.答案：C解析：發(fā)電機-變壓器組接線中，發(fā)電機出口短路由變壓器高壓側(cè)斷路器切除（因發(fā)電機出口短路電流受變壓器電抗限制較?。?，且發(fā)電機內(nèi)部故障由縱差保護快速動作，無需額外斷路器。8.答案：A解析：短路電流計算中，標幺值可簡化不同電壓等級元件的電抗計算，便于統(tǒng)一比較，是工程常用方法。9.答案：B解析：雙母線接線中，母聯(lián)斷路器用于連接兩組母線，實現(xiàn)母線并列運行（正常方式）或分列運行（故障時隔離母線），是倒閘操作的關(guān)鍵設(shè)備。10.答案：A解析：快速切換（切換時間<50ms）在母線殘壓與備用電源電壓相位差較小時完成切換，對電動機沖擊最小，是廠用電源切換的理想方式。二、多項選擇題11.答案：ABD解析：一次設(shè)備是直接參與電能生產(chǎn)、傳輸和分配的設(shè)備（發(fā)電機、變壓器、隔離開關(guān)）；母線保護裝置屬于二次設(shè)備（監(jiān)控、保護用）。12.答案：ABC解析：短路電流大小由系統(tǒng)運行方式（最大/最小方式）、短路點位置（靠近電源則電流大）、元件電抗（電抗小則電流大）決定；繼電保護動作時間影響切除時間，但不影響短路電流初始值。13.答案：AD解析：3/2接線可靠性高（任意斷路器檢修不影響供電）、接線清晰（每回線路接兩臺斷路器）、擴建方便（可按串擴展）；缺點是操作較復雜、投資高。14.答案：ABC解析：廠用電設(shè)計需保證可靠（連續(xù)供電）、簡單（減少操作環(huán)節(jié)）、經(jīng)濟（降低廠用電率）；單母線分段可接多臺變壓器（如工作變+備用變）。15.答案：ABCD解析：過電壓保護措施包括避雷器（限制幅值）、避雷線（直擊雷防護）、接地裝置（降低接地電阻）、提高絕緣（耐受能力）。三、簡答題16.主要區(qū)別：單母線分段接線將母線分為兩段，通過分段斷路器連接；雙母線接線有兩組母線，通過母聯(lián)斷路器連接，各回路可切換至任一母線。適用場景：單母線分段用于出線較少、可靠性要求一般的中低壓系統(tǒng)（如10kV-35kV）；雙母線用于出線多、可靠性要求高的高壓系統(tǒng)（如110kV-220kV）。17.并列條件：變比相同（誤差≤±0.5%）、接線組別相同、阻抗電壓相同（誤差≤±10%）。后果：變比不同導致環(huán)流；接線組別不同導致大環(huán)流（相位差30°時環(huán)流可達額定電流數(shù)倍）；阻抗電壓不同導致負載分配不均（阻抗小的變壓器過載）。18.原因：工作電源故障或檢修時，備用電源保障廠用負荷連續(xù)供電（如給水泵、風機等），避免停機。接線方式：明備用（專用備用變壓器）、暗備用（工作變壓器互為備用，容量按100%設(shè)計）。19.熱效應(yīng)：短路電流通過設(shè)備時，產(chǎn)生的熱量使設(shè)備溫度升高（因時間短，可視為絕熱過程）。校驗條件：設(shè)備的額定短時熱電流的平方乘以時間（I2t）≥短路電流周期分量有效值的平方乘以短路持續(xù)時間（I∞2t），確保設(shè)備不被燒毀。20.優(yōu)勢：無間隙結(jié)構(gòu)（避免間隙擊穿問題）、伏安特性更平坦（殘壓低）、通流能力大（可吸收大能量）、無續(xù)流（動作后無工頻續(xù)流）、體積小（便于安裝）。四、計算題21.解：總電抗標幺值X=XG+XT1+XS=0.2+0.15+0.1=0.45次暫態(tài)電流標幺值I''=1/X=1/0.45≈2.222基準電流Ij=Sj/(√3Uj)=100/(√3×115)≈0.502kA次暫態(tài)電流I''=I''×Ij≈2.222×0.502≈1.116kA沖擊電流ich=2.55×I''≈2.55×1.116≈2.846kA短路容量S''=I''×Sj≈2.222×100≈222.2MVA22.解：變壓器低壓側(cè)基準電流Ij=Sj/(√3Uj)=100/(√3×0.4)≈144.34kA變壓器阻抗標幺值XT=Uk%×Sj/(100×SN)=6×100/(100×2)=3（注：SN=2000kVA=2MVA）總電抗標幺值X=高壓側(cè)電抗標幺值+變壓器電抗標幺值=0.3+3=3.3短路電流周期分量標幺值I=1/X=1/3.3≈0.303低壓側(cè)短路電流有效值I=I×Ij≈0.303×144.34≈43.73kA五、綜合分析題23.（1）主接線形式：推薦500kV采用3/2斷路器接線，發(fā)電機-變壓器組采用單元接線。依據(jù)：660MW機組為大容量主力機組，500kV系統(tǒng)需極高可靠性（3/2接線任意斷路器檢修不影響供電）；單元接線減少中間環(huán)節(jié)（發(fā)電機→主變→500kV母線），簡化接線，提高效率。（2）主變壓器接線組別：500kV側(cè)為Yn（中性點直接接地），27kV側(cè)為d（消除三次諧波），即Yn,d11。中性點接地方式：500kV側(cè)中性點直接接地（系統(tǒng)為大電流接地系統(tǒng)），27kV側(cè)不接地（發(fā)電機中性點經(jīng)高阻接地）。（3）發(fā)電機出口不裝設(shè)斷路器：發(fā)電機出口短路電流受主