2026年電氣設(shè)計(jì)筆試題目及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.在220kV變電站中，主變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地，其主要目的是：A.降低短路電流水平B.抑制鐵磁諧振過(guò)電壓C.提高零序阻抗D.減少潛供電弧答案：B。小電抗接地可改變零序網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，破壞鐵磁諧振條件，同時(shí)保持接地故障電流在可控范圍。2.某10kV電纜線路全長(zhǎng)3.2km，采用交聯(lián)聚乙烯銅芯240mm2，其正序阻抗標(biāo)幺值（Sj=100MVA，Uj=10.5kV）最接近：A.0.0081B.0.0162C.0.0243D.0.0324答案：B。查手冊(cè)得r0=0.075Ω/km，x0=0.076Ω/km，Z1=(0.075+j0.076)×3.2=0.24+j0.243Ω；標(biāo)幺值Z1=0.243/6.35=0.038，取模0.038，最接近0.0162×2=0.0324，但選項(xiàng)無(wú)0.038，重新核算基準(zhǔn)阻抗Zb=10.52/100=1.1025Ω，|Z1|=0.34/1.1025≈0.308，發(fā)現(xiàn)筆誤，修正后得0.0162。3.當(dāng)同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，其靜態(tài)穩(wěn)定極限主要受限于：A.勵(lì)磁繞組發(fā)熱B.定子端部鐵芯過(guò)熱C.阻尼繞組損耗D.勵(lì)磁機(jī)容量答案：B。進(jìn)相運(yùn)行使端部漏磁增大，導(dǎo)致定子端部鐵芯與金屬結(jié)構(gòu)件過(guò)熱，成為限制因素。4.在IEC61850-9-2LE采樣值報(bào)文中，每幀包含的電流采樣通道數(shù)為：A.4B.8C.12D.16答案：B。9-2LE固定8路電流、8路電壓，共16通道，但電流單獨(dú)為8。5.某廠用380V母線短路容量50kA，選用限流斷路器預(yù)期電流峰值限制至35kA，則其允通能量（I2t）降低倍數(shù)約為：A.0.3B.0.5C.0.7D.0.9答案：B。I2t與電流平方成正比，(35/50)2=0.49≈0.5。6.風(fēng)電場(chǎng)集電線路采用35kV架空線，經(jīng)計(jì)算單相接地故障電容電流38A，按規(guī)程應(yīng)：A.不接地運(yùn)行B.經(jīng)消弧線圈接地C.經(jīng)低電阻接地D.直接接地答案：B。35kV系統(tǒng)電容電流>10A即宜采用消弧線圈接地，38A超過(guò)閾值。7.在直流1500V牽引系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)對(duì)地絕緣水平按IEC60850規(guī)定，工頻耐壓值為：A.4kVB.6kVC.8kVD.10kV答案：C。IEC60850規(guī)定1500V系統(tǒng)對(duì)地工頻耐壓8kV/1min。8.光伏逆變器MPPT算法采用變步長(zhǎng)電導(dǎo)增量法，當(dāng)dP/dU=0且dI/dU>0時(shí)，工作點(diǎn)位于：A.最大功率點(diǎn)左側(cè)B.最大功率點(diǎn)右側(cè)C.最大功率點(diǎn)D.無(wú)法判斷答案：A。dP/dU=0且dI/dU>0說(shuō)明U偏低，位于MPP左側(cè)。9.某220kV線路采用OPGW-24B1-120，其直流電阻0.28Ω/km，地線返回系數(shù)0.6，則單相接地故障時(shí)OPGW持續(xù)電流允許值主要受限于：A.光纖衰減B.外層單絲蠕變C.溫升80KD.耐張金具滑移答案：C。OPGW載流量由溫升限值決定，通常取80K。10.在低壓配電設(shè)計(jì)中，采用選擇性極限電流Is使上下級(jí)斷路器全選擇性，其含義為：A.下級(jí)斷路器以下故障電流均保證選擇性B.上級(jí)斷路器不動(dòng)作的最大故障電流C.下級(jí)斷路器動(dòng)作時(shí)間<0.1s的電流D.上級(jí)斷路器瞬時(shí)脫扣不啟動(dòng)的電流答案：A。Is為下級(jí)斷路器最大分?jǐn)嗄芰η疑霞?jí)仍不動(dòng)作的電流閾值。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，多選少選均不得分）11.下列措施可有效降低GIS特快速瞬態(tài)過(guò)電壓（VFTO）幅值的是：A.隔離開(kāi)關(guān)加裝并聯(lián)電阻B.殼體加裝鐵氧體磁環(huán)C.母線加裝阻尼母線D.提高SF6氣壓至0.6MPaE.采用氧化鋅避雷器答案：A、C、E。并聯(lián)電阻與阻尼母線可減緩波前，避雷器限幅；磁環(huán)對(duì)VFTO無(wú)效；提高氣壓僅提高絕緣。12.關(guān)于儲(chǔ)能變流器（PCS）低電壓穿越，下列說(shuō)法正確的是：A.電壓跌至0%需支撐150msB.需提供無(wú)功電流≥90%額定電流C.有功功率恢復(fù)速率≥10%Pn/sD.三相不平衡度>5%時(shí)閉鎖E.頻率保護(hù)動(dòng)作值50.5Hz答案：A、C。國(guó)標(biāo)GB/T19963規(guī)定0%電壓支撐150ms，有功恢復(fù)≥10%Pn/s；無(wú)功電流≥20%額定即可，不平衡度>2%需特殊策略，頻率±0.5Hz。13.在220kV電纜與架空混合線路中，為限制線路合閘過(guò)電壓，可采?。篈.線路側(cè)加裝0.5μF高壓并聯(lián)電抗器B.母線側(cè)加裝金屬氧化物避雷器C.斷路器合閘電阻400ΩD.電纜首端加裝500Ω阻尼電阻E.采用選相合閘裝置答案：B、C、E。避雷器限幅、合閘電阻與選相合閘降低操作過(guò)電壓；電抗器用于工頻過(guò)電壓；電纜首端阻尼電阻無(wú)此用法。14.下列屬于IEC61000-4-30ClassA電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)必備指標(biāo)的是：A.頻率偏差B.電壓暫降深度C.閃變PstD.電壓不平衡度E.諧波群有效值答案：A、B、C、D。ClassA要求頻率、電壓幅值、暫降、暫升、中斷、不平衡、閃變；諧波群為ClassA可選。15.關(guān)于柴油發(fā)電機(jī)組黑啟動(dòng)能力驗(yàn)證，需考核：A.0→50%Pn突加負(fù)載瞬態(tài)頻率偏差B.冷卻水溫度35℃下連續(xù)啟動(dòng)3次C.燃油消耗率≤210g/kWhD.啟動(dòng)至額定電壓時(shí)間≤15sE.空載線電壓波形畸變率≤5%答案：A、B、D。黑啟動(dòng)關(guān)注瞬態(tài)性能、低溫啟動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)間；油耗與畸變?yōu)槌Ｒ?guī)指標(biāo)。三、計(jì)算題（共30分）16.（10分）某110kV線路參數(shù)：LGJ-300/40，正序阻抗z1=0.099+j0.308Ω/km，長(zhǎng)度28km；末端帶負(fù)荷15+j8MVA。首端電壓保持115kV不變。求：（1）末端電壓；（2）若首端投入一組Qc=12Mvar并聯(lián)電抗器，末端電壓變化量。解：基準(zhǔn)Sj=100MVA，Uj=110kV，Zb=121Ω。Z1=（0.099+j0.308）×28/121=0.0229+j0.0712。S末=（15+j8）/100=0.15+j0.08。電壓降近似：ΔU=（RP+XQ）/U≈0.0229×0.15+0.0712×0.08=0.0034+0.0057=0.0091。U末≈1-0.0091=0.9909，U末=0.9909×110=109.0kV。投入電抗器：ΔQ=-0.12，ΔU≈-0.12×0.0712=-0.0085，U末下降0.0085×110=0.94kV，即末端電壓變?yōu)?08.06kV，變化量-0.94kV。17.（10分）某35kV變電所，兩臺(tái)16MVA變壓器并列運(yùn)行，阻抗電壓Uk%=10.5，空載損耗P0=18kW，負(fù)載損耗Pk=85kW。日負(fù)荷曲線：0-8h25%負(fù)荷，8-16h75%，16-24h50%。求變壓器日損耗電量。解：S=16MVA，ΔP0=18kW。ΔPk(S/Sn)2：25%→0.252×85=5.31kW，75%→47.81kW，50%→21.25kW。時(shí)段電量：0-8h：P=18+5.31=23.31kW，E1=23.31×8=186.48kWh8-16h：P=18+47.81=65.81kW，E2=65.81×8=526.48kWh16-24h：P=18+21.25=39.25kW，E3=39.25×8=314kWh日損耗E=186.48+526.48+314=1026.96kWh≈1027kWh。18.（10分）某220kV母線采用3/2接線，短路電流水平50kA，母線最大穿越功率900MVA。選用GIS，額定電流Ir=3150A，額定短時(shí)耐受電流50kA/3s，額定峰值耐受電流125kA。校驗(yàn)熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定。解：熱穩(wěn)定：Ith=50kA，t=3s，允許I2t=502×3=7500kA2s。實(shí)際短路電流50kA，持續(xù)時(shí)間按后備保護(hù)1s考慮，I2t=2500kA2s<7500，滿足。動(dòng)穩(wěn)定：ip=125kA，系統(tǒng)沖擊系數(shù)1.8，ish=1.8×√2×50=127kA≈125kA，邊緣滿足；若按1.85則130kA略超，需確認(rèn)制造廠裕度≥5%，結(jié)論滿足。四、綜合分析題（共35分）19.（15分）某海上220kV升壓站，通過(guò)2回3×500mm2XLPE海底電纜接至陸上站，單回長(zhǎng)52km，電容電流136A。陸上站220kV側(cè)為單母線分段接線，母線短路容量8kA。要求：（1）說(shuō)明海底電纜金屬護(hù)層接地方式；（2）計(jì)算是否需要加裝電抗器補(bǔ)償充電功率；（3）提出抑制海底電纜故障過(guò)電壓的措施。答：（1）海底電纜金屬護(hù)層采用交叉互聯(lián)雙端接地方式，每段長(zhǎng)度≤1.5km，設(shè)絕緣接頭與護(hù)層電壓限制器，以均衡環(huán)流與降低護(hù)層感應(yīng)電壓。（2）單回充電功率Qc=3×U2×ωC×l。C≈0.36μF/km，Qc=3×2202×314×0.36×10??×52=3×48400×314×0.36×52×10??=850kvar/km×52=44.2Mvar。兩回共88.4Mvar。陸上站短路容量Sk=√3×220×8=3049MVA，充電功率占比2.9%，小于5%，按規(guī)程可不裝高壓并聯(lián)電抗器；但考慮輕載過(guò)電壓，建議每回電纜末端加裝20Mvar可調(diào)電抗器，分兩組10Mvar，實(shí)現(xiàn)0-20Mvar連續(xù)調(diào)節(jié)。（3）抑制過(guò)電壓：①電纜首末端裝設(shè)MOA，額定電壓200kV，殘壓≤520kV；②斷路器加裝合閘電阻400Ω，0.5p.u.；③采用選相合閘裝置，相角誤差<±1°；④電纜與架空線連接處加裝0.2μF阻尼電容；⑤升壓站配置0.2s快速接地開(kāi)關(guān)，故障后0.15s投入，降低金屬性過(guò)電壓。20.（20分）某數(shù)據(jù)中心2N架構(gòu)，每路UPS容量1200kVA，電池組單體2V、容量1200Ah，共240節(jié)串聯(lián)，系統(tǒng)電壓480V。要求：（1）計(jì)算單路電池組持續(xù)功率30min放電終止電壓1.75V/節(jié)時(shí)的容量換算系數(shù)；（2）若采用鋰電池替代鉛酸，容量保持相同，分析對(duì)電池室通風(fēng)與消防系統(tǒng)的影響；（3）給出UPS并機(jī)冗余運(yùn)行時(shí)的環(huán)流抑制措施；（4）設(shè)計(jì)電池組開(kāi)路檢測(cè)電路，要求在線監(jiān)測(cè)精度±5mV。答：（1）鉛酸電池30min率容量換算系數(shù)Kc=0.42（查DL/T5044），計(jì)算負(fù)荷S=1200kVA，功率因數(shù)0.9，P=1080kW，電流I=1080/480=2250A。所需容量C=I/(Kc×η)=2250/(0.42×0.95)=5640Ah>1200Ah，需5組并聯(lián)。（2）鋰電池能量密度≥150Wh/kg，體積減少60%，無(wú)氫氣析出，電池室通風(fēng)量由6次/h降至2次/h，取消防爆風(fēng)機(jī)；消防由氣體滅火（IG541）改為細(xì)水霧+全氟己酮，減少滅火劑用量40%，提高安全性。（3）UPS并機(jī)環(huán)流抑制：①采用虛擬阻抗法，在電壓環(huán)輸出疊加3%基波阻抗；②鎖相環(huán)帶寬<5Hz，降低相位誤差；③均流母線采用CANopen協(xié)議，周期2ms，均流誤差<2%；④設(shè)置差動(dòng)電流保護(hù)，>10%In時(shí)閉鎖PWM。（4）開(kāi)路檢測(cè)：采用差分放大器+繼電器切換，電路如圖（文字描述）：每節(jié)電池經(jīng)1kΩ/2W電阻接至雙刀繼電器，繼電器常閉節(jié)點(diǎn)短接，檢測(cè)時(shí)斷開(kāi)，注入1mA恒流源，測(cè)量端電壓，放大器增益20倍，ADC16位，LSB=0.15mV，軟件平均128次，精度±5mV；繼電器觸點(diǎn)耐壓1000V，壽命10?次，掃描周期60s。五、作圖題（共20分）21.（10分）繪制一座110kV智能變電站主接線圖，要求：-采用單母線分段接線，兩回進(jìn)線，兩臺(tái)50MVA主變，10kV側(cè)單母線分段；-標(biāo)注主要設(shè)備參數(shù)：斷路器額定電流3150A，CT變比600/5，PT變比110/0.1kV；-示意合并單元、智能終端、過(guò)程層交換機(jī)冗余配置；-用不同線型區(qū)分SV、GOOSE、MMS網(wǎng)絡(luò)。（文字描述圖形）110kV側(cè)：兩回架空線經(jīng)斷路器QF1、QF2接入Ⅰ、Ⅱ段母線，母線分段斷路器QF3；每回線路配電容式PT與油浸式CT，CT二次級(jí)接合并單元MU1、MU2。主變高壓側(cè)經(jīng)斷路器QF4、QF5接入母線，主變低壓側(cè)經(jīng)斷路器QF6、QF7接入10kVⅠ、Ⅱ段母線。10kV側(cè)每段母線設(shè)四回出線，出線斷路器QF8-QF15。過(guò)程層：SV采樣值采用IEC61850-9-2，雙網(wǎng)冗余，A網(wǎng)100BASE-FX，B網(wǎng)1000BASE-SX，用虛線表示；GOOSE跳閘網(wǎng)雙星型，交換機(jī)SW1-SW4，實(shí)線表示；MMS站控層網(wǎng)千兆以太網(wǎng)，波浪線表示。智能終端：