2025年發(fā)電廠電氣部分試題(附答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某2×660MW火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)額定容量為700MVA，額定電壓18kV，采用單元接線接入500kV系統(tǒng)。其主變壓器的連接組別應(yīng)選擇（）。A.Yd11B.YNy0C.Dd0D.Yyn02.下列關(guān)于SF?斷路器的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.滅弧能力強(qiáng)，適合頻繁操作B.斷口電壓高，可用于超高壓系統(tǒng)C.需定期檢測(cè)SF?氣體濕度D.滅弧介質(zhì)為惰性氣體，無溫室效應(yīng)3.廠用電系統(tǒng)中，6kV電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，母線電壓最低應(yīng)不低于額定電壓的（）。A.60%B.70%C.80%D.90%4.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相電壓升高至（）倍相電壓。A.√2B.√3C.2D.35.發(fā)電機(jī)-變壓器組單元接線中，發(fā)電機(jī)出口通常不裝設(shè)斷路器的主要原因是（）。A.節(jié)省投資B.減少故障點(diǎn)C.發(fā)電機(jī)出口短路電流小D.變壓器高壓側(cè)斷路器可替代保護(hù)6.某35kV配電裝置采用戶內(nèi)布置，導(dǎo)體選擇矩形鋁排，其長(zhǎng)期允許載流量校驗(yàn)時(shí)，環(huán)境溫度應(yīng)取（）。A.25℃B.30℃C.35℃D.40℃7.下列過電壓中，屬于內(nèi)部過電壓的是（）。A.直擊雷過電壓B.感應(yīng)雷過電壓C.操作過電壓D.雷電侵入波過電壓8.變壓器差動(dòng)保護(hù)不能反映的故障是（）。A.繞組匝間短路B.引出線相間短路C.鐵芯多點(diǎn)接地D.套管閃絡(luò)9.某110kV變電站主接線為單母線分段，當(dāng)一段母線故障時(shí)，正確的隔離操作順序是（）。A.先跳分段斷路器，再跳故障母線所有出線斷路器B.先跳故障母線所有出線斷路器，再跳分段斷路器C.直接跳分段斷路器D.先跳主變壓器斷路器，再跳分段斷路器10.新能源發(fā)電廠（如海上風(fēng)電場(chǎng)）接入系統(tǒng)時(shí)，其電氣主接線設(shè)計(jì)需重點(diǎn)考慮的是（）。A.降低短路電流水平B.提高系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性C.滿足低電壓穿越要求D.減少廠用電負(fù)荷二、填空題（每空1分，共20分）1.發(fā)電廠電氣主接線的基本要求包括可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性、（）和（）。2.高壓斷路器的主要參數(shù)有額定電壓、額定電流、（）、（）和額定短路關(guān)合電流。3.廠用電系統(tǒng)的備用方式包括（）備用和（）備用，其中（）備用需設(shè)置專用的備用變壓器。4.短路電流計(jì)算中，基準(zhǔn)容量通常?。ǎ㎝VA，基準(zhǔn)電壓取（）電壓。5.發(fā)電機(jī)定子繞組的主要保護(hù)包括（）、（）和過負(fù)荷保護(hù)。6.氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）的主要優(yōu)點(diǎn)是（）、（）和運(yùn)行可靠性高。7.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，消弧線圈的補(bǔ)償方式包括（）、（）和（），我國通常采用（）補(bǔ)償。8.變壓器瓦斯保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)分為（）和（），分別對(duì)應(yīng)輕微故障和嚴(yán)重故障。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述雙母線接線的主要優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。2.說明廠用電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的概念及其對(duì)廠用電系統(tǒng)的影響。3.發(fā)電機(jī)-變壓器組單元接線與擴(kuò)大單元接線的區(qū)別是什么？各自適用于何種容量的機(jī)組？4.簡(jiǎn)述變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理及不平衡電流的主要來源。5.分析中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在單相接地故障時(shí)的差異。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某110kV系統(tǒng)接線如圖1所示（注：圖中參數(shù)為：發(fā)電機(jī)G：S_N=300MVA，X_d''=0.15；變壓器T：S_N=315MVA，U_k%=10.5；線路L：每公里電抗0.4Ω，長(zhǎng)度50km；基準(zhǔn)容量S_j=100MVA，基準(zhǔn)電壓U_j=115kV）。計(jì)算110kV母線B點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流周期分量有效值I_k''。2.某發(fā)電廠6kV廠用母線擬選用矩形鋁導(dǎo)體（平放），已知最大持續(xù)工作電流I_g=2500A，環(huán)境溫度θ_0=35℃，導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量I_a=3000A（θ_a=70℃，θ_0=25℃），經(jīng)濟(jì)電流密度J=0.8A/mm2。試校驗(yàn)導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱是否合格，并計(jì)算其經(jīng)濟(jì)截面（鋁導(dǎo)體溫度修正系數(shù)K=√[(θ_a-θ_0')/(θ_a-θ_0)]，θ_0'為實(shí)際環(huán)境溫度）。3.某2×300MW機(jī)組廠用電系統(tǒng)，最大單臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量為2000kW（η=0.9，cosφ=0.85），廠用變壓器額定容量為31.5MVA，阻抗電壓U_k%=10。校驗(yàn)廠用變壓器在電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的容量是否滿足要求（自啟動(dòng)時(shí)變壓器低壓側(cè)母線電壓U=0.7U_N，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流倍數(shù)K_q=6，變壓器負(fù)載系數(shù)β=0.8）。五、分析題（20分）某220kV變電站采用雙母線接線（母線Ⅰ、母線Ⅱ），正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)斷路器閉合，所有出線均分接于兩段母線。某日母線Ⅰ發(fā)生單相接地故障，試分析：（1）故障后母線保護(hù)的動(dòng)作邏輯；（2）運(yùn)行人員應(yīng)如何隔離故障母線并恢復(fù)供電；（3）若故障導(dǎo)致母線Ⅰ無法短時(shí)修復(fù)，需將所有出線倒至母線Ⅱ運(yùn)行，簡(jiǎn)述倒閘操作的關(guān)鍵步驟及注意事項(xiàng)。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.A（發(fā)電機(jī)-變壓器組主變通常采用Yd11接線，可抑制三次諧波，滿足系統(tǒng)相位要求）2.D（SF?氣體是溫室氣體，全球變暖潛值高）3.B（規(guī)范要求6kV電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)母線電壓不低于70%額定電壓）4.B（中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，非故障相電壓升高為線電壓，即√3倍相電壓）5.B（發(fā)電機(jī)出口不設(shè)斷路器可減少故障點(diǎn)，提高可靠性，且變壓器高壓側(cè)斷路器可提供保護(hù)）6.B（戶內(nèi)配電裝置導(dǎo)體長(zhǎng)期載流量校驗(yàn)環(huán)境溫度取30℃）7.C（操作過電壓屬于內(nèi)部過電壓，其余為雷電過電壓）8.C（鐵芯多點(diǎn)接地屬于變壓器內(nèi)部接地故障，差動(dòng)保護(hù)不反應(yīng)，由瓦斯保護(hù)或接地保護(hù)動(dòng)作）9.A（單母線分段接線母線故障時(shí)，應(yīng)先跳分段斷路器隔離故障段，再跳故障母線出線斷路器）10.C（新能源機(jī)組需滿足低電壓穿越要求，主接線設(shè)計(jì)需考慮無功補(bǔ)償和電壓支撐）二、填空題1.可擴(kuò)展性；先進(jìn)性（或符合環(huán)保要求）2.額定短路開斷電流；額定操作循環(huán)3.明備用；暗備用；明4.100；平均額定5.縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；定子接地保護(hù)6.占地面積??；抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)7.欠補(bǔ)償；全補(bǔ)償；過補(bǔ)償；過8.輕瓦斯（信號(hào)）；重瓦斯（跳閘）三、簡(jiǎn)答題1.雙母線接線優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景：優(yōu)點(diǎn)：①檢修母線時(shí)不中斷供電；②檢修任一回路斷路器時(shí)，可通過倒母線操作由母聯(lián)斷路器臨時(shí)替代；③調(diào)度靈活，可分列或并列運(yùn)行。缺點(diǎn)：①接線復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量多，投資高；②倒母線操作繁瑣，易誤操作；③母線故障或檢修時(shí)，需切換全部回路，影響部分負(fù)荷。適用場(chǎng)景：220kV及以上電壓等級(jí)的樞紐變電站，或出線回路數(shù)多（≥8回）、可靠性要求高的發(fā)電廠。2.廠用電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)概念及影響：概念：當(dāng)廠用母線電壓因故障或停電恢復(fù)后，電動(dòng)機(jī)在電壓恢復(fù)過程中由殘余轉(zhuǎn)矩和電壓恢復(fù)后的電磁轉(zhuǎn)矩共同作用重新啟動(dòng)的過程。影響：①自啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大（約5-8倍額定電流），導(dǎo)致廠用母線電壓驟降；②若電壓過低，可能導(dǎo)致部分電動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)，影響機(jī)組安全；③需校驗(yàn)廠用變壓器容量和母線電壓，確保自啟動(dòng)成功。3.單元接線與擴(kuò)大單元接線的區(qū)別及適用容量：區(qū)別：?jiǎn)卧泳€為1臺(tái)發(fā)電機(jī)接1臺(tái)主變壓器；擴(kuò)大單元接線為2臺(tái)發(fā)電機(jī)接1臺(tái)主變壓器。適用容量：?jiǎn)卧泳€適用于300MW及以上大容量機(jī)組（單機(jī)容量大，變壓器容量匹配）；擴(kuò)大單元接線適用于100-200MW中小容量機(jī)組（減少變壓器數(shù)量，降低投資）。4.變壓器差動(dòng)保護(hù)原理及不平衡電流來源：原理：比較變壓器各側(cè)電流的大小和相位，正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)，差流為零（或很小）；區(qū)內(nèi)故障時(shí)，差流超過整定值，保護(hù)動(dòng)作。不平衡電流來源：①變壓器勵(lì)磁涌流；②各側(cè)電流互感器變比誤差；③變壓器分接頭調(diào)整引起的變比不一致；④各側(cè)電流相位不同（如Yd11接線需相位補(bǔ)償）。5.中性點(diǎn)直接接地與不接地系統(tǒng)單相接地差異：①故障電流：直接接地系統(tǒng)單相接地電流大（接近三相短路電流）；不接地系統(tǒng)電流?。▋H為電容電流）。②電壓變化：直接接地系統(tǒng)非故障相電壓基本不變（仍為相電壓）；不接地系統(tǒng)非故障相電壓升高至線電壓（√3倍相電壓）。③處理方式：直接接地系統(tǒng)需立即跳閘切除故障；不接地系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行1-2小時(shí)，查找故障點(diǎn)。④絕緣要求：直接接地系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平低（按相電壓設(shè)計(jì)）；不接地系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平高（按線電壓設(shè)計(jì)）。四、計(jì)算題1.短路電流計(jì)算（標(biāo)幺值法）：（1）發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值：X_G=X_d''×(S_j/S_N)=0.15×(100/300)=0.05（2）變壓器電抗標(biāo)幺值：X_T=(U_k%/100)×(S_j/S_N)=(10.5/100)×(100/315)=0.0333（3）線路電抗標(biāo)幺值：X_L=0.4×50=20Ω，X_L=X_L×(S_j/U_j2)=20×(100/1152)=0.151（4）總電抗標(biāo)幺值：X_Σ=X_G+X_T+X_L=0.05+0.0333+0.151=0.2343（5）短路電流周期分量有效值：I_k''=S_j/(√3×U_j×X_Σ)=100/(√3×115×0.2343)≈2.14kA2.導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱校驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)截面計(jì)算：（1）溫度修正系數(shù)K=√[(70-35)/(70-25)]=√(35/45)=√0.777≈0.882（2）修正后允許載流量I_a'=K×I_a=0.882×3000≈2646A（3）最大持續(xù)工作電流I_g=2500A≤I_a'=2646A，長(zhǎng)期發(fā)熱合格。（4）經(jīng)濟(jì)截面S_j=I_g/J=2500/0.8=3125mm2（實(shí)際選接近的標(biāo)準(zhǔn)截面，如125×10mm2鋁排，截面1250mm2？注：此處可能題目參數(shù)需調(diào)整，實(shí)際經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算時(shí)，若I_g=2500A，J=0.8，則S=3125mm2，需選用多片矩形導(dǎo)體并聯(lián)，如4片125×10mm2鋁排，總截面5000mm2，滿足要求）3.廠用變壓器自啟動(dòng)容量校驗(yàn)：（1）單臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流I_m=P/(√3×U×η×cosφ)=2000/(√3×6×0.9×0.85)≈240A（2）自啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)總電流I_q=K_q×I_m×n（假設(shè)n臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)自啟動(dòng)，題目未明確數(shù)量，假設(shè)為全部電動(dòng)機(jī)，此處可能需補(bǔ)充條件。若按變壓器負(fù)載系數(shù)β=0.8，額定電流I_TN=31.5×103/(√3×6)=3030A，自啟動(dòng)時(shí)電流I_zd=β×I_TN×(U_N/U)=0.8×3030×(1/0.7)≈3463A（3）若單臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流6×240=1440A，若多臺(tái)總電流不超過3463A，則容量滿足。實(shí)際校驗(yàn)公式為：S_T≥(K_q×P_m)/(√3×U×η×cosφ×U)，代入數(shù)據(jù)得S_T≥(6×2000)/(√3×6×0.9×0.85×0.7)≈31.5MVA，與變壓器額定容量相等，故滿足。五、分析題（1）母線保護(hù)動(dòng)作邏輯：母線Ⅰ發(fā)生單相接地故障時(shí)，母線保護(hù)（如比率差動(dòng)保護(hù)）檢測(cè)到母線Ⅰ差動(dòng)電流超過整定值，立即跳開母線Ⅰ上所有連接元件的斷路器（包括母聯(lián)斷路器、出線斷路器、主變斷路器），同時(shí)閉鎖母線Ⅱ保護(hù)，避免誤動(dòng)。（2）隔離故障母線及恢復(fù)供電步驟：①確認(rèn)母線Ⅰ所有斷路器已跳開，檢查母線Ⅰ電壓指示為零；②拉開母線Ⅰ上所有出線斷路器的母線側(cè)隔離開關(guān)（如出線L1的Ⅰ母隔離開關(guān)），斷開故障母線與系統(tǒng)的連接；③檢查母線Ⅱ及連接設(shè)備無異常后，合上母聯(lián)斷路器，恢復(fù)母線Ⅱ供電；④逐條將出線倒至母線Ⅱ運(yùn)行（合出線Ⅱ母隔離開關(guān)，檢查同期后合斷路器）。（3）倒閘操作關(guān)鍵步驟及注意事項(xiàng)：關(guān)鍵步驟：①核