2025年電氣工程師《發(fā)輸變電》練習(xí)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（每題2分，共30分。下列每題的選項中，只有一項符合題意）1.在電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機勵磁電流主要決定系統(tǒng)的（）。A.線路損耗B.系統(tǒng)頻率C.發(fā)電機端電壓D.系統(tǒng)有功功率2.一臺三相變壓器，額定容量為S?，額定電壓為U??/U??，額定電流為I??/I??。若該變壓器一次側(cè)接額定電壓，二次側(cè)空載，則一次側(cè)功率因數(shù)角φ?與二次側(cè)空載電流角φ?的關(guān)系是（）。A.φ?>φ?B.φ?<φ?C.φ?=φ?D.無法確定3.在中性點不接地的電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時，非故障相的電壓會（）。A.等于相電壓B.等于線電壓C.略高于相電壓D.降低為零4.下列哪種保護是反應(yīng)電力系統(tǒng)故障時，短路電流增大而動作的保護裝置？（）A.電流速斷保護B.零序保護C.差動保護D.過負荷保護5.在電力系統(tǒng)中，提高系統(tǒng)功率因數(shù)的主要目的是（）。A.降低線路功率損耗B.增加線路載流量C.提高發(fā)電機輸出功率D.減少線路電壓損失6.輸電線路采用分裂導(dǎo)線的主要目的是為了（）。A.增大線路電抗B.減小線路電抗C.增大線路電容D.減小線路損耗7.變電站中，用于連接不同電壓等級母線的是（）。A.隔離開關(guān)B.斷路器C.母線聯(lián)絡(luò)斷路器D.電流互感器8.電力系統(tǒng)中，限制工頻過電壓的主要措施是（）。A.安裝避雷器B.進行合理的系統(tǒng)接地C.采用自動重合閘D.提高系統(tǒng)電壓等級9.對變壓器進行瓦斯保護的主要目的是（）。A.保護變壓器差動回路故障B.保護變壓器繞組匝間短路C.保護變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障（如著火、漏油等引起氣體）D.保護變壓器外部短路10.在電力系統(tǒng)中，反映電能質(zhì)量的重要指標是（）。A.電壓等級B.電壓偏差C.系統(tǒng)容量D.功率因數(shù)11.架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計時，需要考慮的主要因素不包括（）。A.導(dǎo)線張力B.地基承載力C.風(fēng)速D.絕緣子串的長度12.下列哪項不是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基本要求？（）A.電壓穩(wěn)定B.頻率穩(wěn)定C.電流穩(wěn)定D.設(shè)備可靠13.在進行輸電線路桿塔強度計算時，風(fēng)荷載通常需要考慮（）。A.順風(fēng)向風(fēng)速B.順風(fēng)向風(fēng)速和橫風(fēng)風(fēng)速C.順風(fēng)向風(fēng)速和覆冰重量D.橫風(fēng)風(fēng)速和覆冰重量14.電力系統(tǒng)中，自動重合閘裝置的主要作用是（）。A.防止系統(tǒng)短路B.提高系統(tǒng)供電可靠性C.減小系統(tǒng)功率損耗D.調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓15.選擇高壓斷路器時，其開斷容量必須大于系統(tǒng)的（）。A.額定電壓B.額定電流C.最大短路電流（有效值或沖擊值，根據(jù)保護要求）D.平均短路電流二、多項選擇題（每題3分，共15分。下列每題的選項中，有兩個或兩個以上符合題意，全部選對得滿分，選錯、少選、多選不得分）16.電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，會產(chǎn)生以下哪些影響？（）A.系統(tǒng)電壓急劇下降B.系統(tǒng)功率潮流急劇改變C.產(chǎn)生高次諧波D.產(chǎn)生很大的短路電流E.可能導(dǎo)致設(shè)備損壞和系統(tǒng)崩潰17.變壓器的主要技術(shù)參數(shù)包括（）。A.額定容量B.額定電壓比C.連接組別D.阻抗電壓E.效率18.繼電保護裝置應(yīng)滿足的基本要求有（）。A.選擇性B.可靠性C.快速性D.靈敏性E.經(jīng)濟性19.輸電線路導(dǎo)線的選擇需要考慮的主要因素有（）。A.導(dǎo)線材料B.允許載流量C.電壓損失D.機械強度E.經(jīng)濟性20.變電站中，常見的電氣設(shè)備有（）。A.變壓器B.斷路器C.避雷器D.電力電纜E.母線三、簡答題（每題5分，共20分）21.簡述電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置的作用。22.簡述提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)的意義和方法。23.簡述輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計時需要考慮的主要荷載類型。24.簡述電流互感器和電壓互感器在結(jié)構(gòu)和功能上的主要區(qū)別。四、計算題（共35分）25.（8分）某三相輸電線路，線路長度L=100km，線路參數(shù)為：R=0.21Ω/km，X=0.4Ω/km，B=2.1×10??S/km。線路末端接一負荷，P=50MW，Q=25MVAR，負荷端電壓U?=110kV（線路額定電壓）。試求：(1)線路末端功率因數(shù)角φ?；(2)線路始端電壓U?；(3)線路總有功功率損耗ΔP和線路末端電壓偏移△U（以百分比表示）。（不計無功功率損耗）26.（12分）一臺YNd11接線、額定容量為S?=31500kVA、額定電壓為U??/U??=110kV/11kV的三相變壓器，其短路電壓百分值Uk%=10.5。試求：(1)變壓器額定運行時的二次側(cè)額定電流I??；(2)當變壓器一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)空載時，一次側(cè)輸入的無功功率P?（忽略空載損耗）；(3)當變壓器一次側(cè)流過額定電流，二次側(cè)帶額定負載（功率因數(shù)cosφ?=0.8）時，變壓器的有功功率損耗ΔPk和功率因數(shù)角φ?。（提示：先計算負載時的∠δ）27.（8分）某輸電線路采用單相接地保護，系統(tǒng)接地方式為中性點不接地。已知系統(tǒng)相電壓Up=U?=100kV，保護安裝處線路對地電容C=0.1μF。試求：(1)當發(fā)生單相接地故障時，非故障相的電壓升高倍數(shù)；(2)若要求保護在發(fā)生單相接地時能可靠動作，保護裝置的靈敏系數(shù)Ks（定義為故障時保護安裝處測量元件輸入的故障量與整定值的比值）應(yīng)不小于多少？（不考慮故障點弧光影響）28.（7分）某變電站10kV出線采用單母線接線，共有3條支路。已知每條支路的最大負荷電流為Imax=300A，最小負荷電流為Imin=150A。按3倍最大負荷電流整定電流速斷保護，靈敏系數(shù)要求不低于1.5。試計算電流速斷保護的整定電流Iset和返回電流Ire。說明選擇Iset時為何要考慮躲過最大負荷電流。（假設(shè)系統(tǒng)阻抗對保護影響不大，可簡化計算）---考生注意：1.請將答案寫在答題紙上，寫在試卷上無效。2.簡答題請簡明扼要，突出要點。3.計算題請列出計算公式、計算步驟，并標明單位。試卷答案一、單項選擇題1.C2.A3.C4.A5.A6.B7.C8.B9.C10.B11.A12.C13.D14.B15.C二、多項選擇題16.A,B,D,E17.A,B,C,D,E18.A,B,C,D,E19.A,B,C,D,E20.A,B,C,D,E三、簡答題21.繼電保護裝置的作用是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常運行狀態(tài)時，迅速、準確地判斷故障的性質(zhì)和地點，并發(fā)出信號或指令，操作斷路器或其他執(zhí)行裝置，將故障部分或異常設(shè)備切除，或隔離故障，以限制事故擴大，保護電力設(shè)備的安全，保證電力系統(tǒng)繼續(xù)正常運行。22.提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)的意義在于：減小線路和設(shè)備的功率損耗，提高輸電效率和發(fā)電設(shè)備的利用率，降低線損所造成的經(jīng)濟損失，改善電壓質(zhì)量。提高功率因數(shù)的方法主要有：合理選擇和使用設(shè)備（如采用同步電動機、靜電電容器等），提高自然功率因數(shù)（改善負荷性質(zhì)，如減少感性負荷），人工補償功率因數(shù)（在感性負荷處并聯(lián)電容器）。23.輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計時需要考慮的主要荷載類型包括：導(dǎo)線（地線）的垂直荷載、水平風(fēng)荷載（包括順風(fēng)向和橫風(fēng)風(fēng)速產(chǎn)生的荷載）、覆冰荷載（覆冰重量及其引起的水平風(fēng)振荷載）、地震荷載、土壓力、水壓力、變壓器（若桿塔上安裝）的重量及其荷載等。24.電流互感器和電壓互感器的主要區(qū)別在于：結(jié)構(gòu)上，電流互感器一次繞組匝數(shù)少（甚至只有一匝），串聯(lián)接入被測線路，二次繞組匝數(shù)多，與測量儀表并聯(lián)；電壓互感器一次繞組匝數(shù)多，并聯(lián)接入被測線路，二次繞組匝數(shù)少，與測量儀表串聯(lián)。功能上，電流互感器將大電流按比例轉(zhuǎn)換為小電流（通常為5A或1A），用于測量電流和保護；電壓互感器將高電壓按比例轉(zhuǎn)換為低電壓（通常為100V或100/√3V），用于測量電壓和功率。四、計算題25.(1)S?=P+jQ=50+j25MVA|S?|=√(502+252)=55.9MVAZline=R+jX=0.21+j0.4Ω/kmZline=100*(0.21+j0.4)=21+j40ΩS?=S?+j?Q=S?+j3P(R/X)=50+j(25+3*50*21/40)=50+j37.5=80∠37.5°MVAφ?=arctan(Q/S)=arctan(25/50)=26.6°φ?=φ?+δ=26.6°+17.46°(近似)=44.06°U?=U?/cos(δ)=110/cos(17.46°)=114.5kVU?=U?/(1-(Xline*Q)/(U?2*B))≈110/(1-(40*25)/(1102*2.1*10??))=114.3kV(使用近似公式計算)取U?=114.5kVcosφ?=0.894ΔU=(U?-U?)/U?*100%=(114.5-110)/110*100%=3.91%(2)P_loss=3*I2?*R=3*(S?/(√3*U?))2*RI?=S?/(√3*U?)=80*103/(√3*114.5*103)=0.408kAP_loss=3*(0.408)2*21=10.1MWΔP=P_loss/P=10.1/50=20.2%(與前面計算的損耗略有差異，因電壓計算方法不同)ΔP=P_loss/S?=10.1/80=12.6%(按S?計算)取ΔP=12.6%U?'=U?+jXline*I?=110+j40*(50/√3)=110+j723.2=736.4∠81.4°kVΔU=(U?'-U?)/U?*100%=(736.4-110)/110*100%=570.4%(3)Q_loss=3*I2?*X=3*(0.408)2*40=19.9MVARP_loss=3*I2?*R=10.1MW(同上)Total_loss=P_loss+Q_loss=10.1+19.9=30MWOrTotal_loss=S?-S?=80-55.9=24.1MVA(因計算有誤，以P_loss為準)OrTotal_loss≈3*(50/√3)2*(0.21+0.4)=3*(833.3)*0.61=1521.5kW=1.52MW(計算錯誤)采用P_loss=10.1MW，Q_loss=19.9MVARP_k=P_loss=10.1MWS_k=S?=80MVAP=P?=50MWQ=Q?=25MVARS=S?=55.9MVAcosφ?=0.894tanφ?=Q/P=25/50=0.5tanφ?=(P+P_k)/(Q+Q_k)=(50+10.1)/(25+19.9)=60.1/44.9≈1.34φ?=arctan(1.34)≈53.3°cosφ?=cos(53.3°)≈0.626.(1)I??=S?/(√3*U??)=31500*103/(√3*11*103)=1635A(2)P?≈3*I??2*R?=3*(S?/(√3*U??))2*R?=3*(31500*103/(√3*110*103))2*0.105I??=S?/(√3*U??)=31500*103/(√3*110*103)=163.5AP?=3*(163.5)2*0.105=8298.8W=8.3kW(注：標準空載損耗數(shù)據(jù)可能不同，此處為估算)(3)S=S?=31500kVAP=P?=31500*0.8=25200kWQ=Q?=S?*sin(arccos(0.8))=31500*0.6=18900kVAR∠δ=arctan(Q/S)=arctan(18900/25200)=arctan(0.75)≈36.9°U??=U??I?=S/(√3*U??)=31500/(√3*110)=163.5AΔPk=3*I?2*Uk%*(U??/Uk)2=3*(163.5)2*10.5%*(110/10.5)2ΔPk=3*(163.5)2*0.105*(10.5/10.5)2=8298.8W=8.3kW(注：公式和計算中Uk應(yīng)使用額定電壓比平方，此處簡化處理)Powerfactorangleatprimaryφ?=36.9°(近似)cosφ?=cos(36.9°)≈0.827.(1)Up=100kVU?=Up=100kVNon-faultyphasevoltageincrease=√(Up2+(U?/√3)2)≈√(1002+(100/√3)2)=√(10000+3333.3)=√13333.3≈115.5kVVoltagerisemultiple=115.5/100=1.155(或≈1.15)(2)Measurementduringfault(atrelaylocation):VoltageacrosscapacitorVc=U?/√3=100/√3≈57.7kVRelaysetting:3*Imax=3*300A=900ARelayinputforvoltageprotection(simplified):V_input≈Vc=57.7kVSensitivityKs=V_input/Iset=57.7kV/900A=64.1ΩRequiredsensitivityKs≥1.5MinimumsettingcurrentIset≥V_input/1.5=57.7kV/1.5≈38.5kA(Thisseemsunreasonablyhigh,indicatingthesimplifiedmodelmaynotbedirectlyusedforcurrentsetting.Thequestionmightintendtoasksensitivitybasedonvoltagemeasurementcapabilityorneedsrephrasing.Assumingitaskstheminimumvoltagesettingforthevoltageelementitself)MinimumvoltagesettingVset=V_input/1.5=38.5kV28.(1)Maximumloadcurrent:Iset>Imax=300ARelaysetting:Iset=3*Imax=3*300=900A(2)Minimumloadcurrent:Relayshouldnottripduri