2025年注冊電氣工程師電氣設(shè)計(jì)沖刺試卷分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、某新建工業(yè)廠區(qū)，總用電負(fù)荷約為28MW，功率因數(shù)cosφ=0.75，由一臺變壓器供電。變壓器擬采用Dyn11接線，額定容量為3200kVA。廠區(qū)內(nèi)最大計(jì)算負(fù)荷出現(xiàn)在夏季，此時(shí)室外溫度最高，空氣濕度大。請回答以下問題：1.按需要系數(shù)法估算廠區(qū)夏季高峰負(fù)荷的有功功率、無功功率和視在功率。2.若要求變壓器在額定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，其二次側(cè)（400V側(cè)）電壓不高于額定電壓的105%，請計(jì)算在cosφ=0.75時(shí)，變壓器二次側(cè)的額定電壓應(yīng)為多少？3.為提高功率因數(shù)至0.90，需要安裝電容器組。請計(jì)算所需電容器組的總無功功率。假設(shè)電容器組直接接在變壓器二次側(cè)。4.簡述選擇該變壓器Dyn11接線方式的主要考慮因素。二、某變電站10kV出線，采用單母線分段接線，母線額定電壓為10kV。一條出線擬采用架空線路，長度為8km，線徑為LGJ-95/20，運(yùn)行時(shí)允許電壓損失為額定電壓的7%。另一條出線擬采用電纜線路，長度為1.5km，型號為YJV22-8.7/15-3x70，敷設(shè)于電纜溝內(nèi)。請回答以下問題：1.假設(shè)兩條線路同時(shí)運(yùn)行，負(fù)荷電流均為300A，請計(jì)算架空線路和電纜線路上的電壓損失（假設(shè)線路末端電壓即為母線電壓）。LGJ-95/20和YJV22-8.7/15-3x70在相應(yīng)條件下的電阻和電抗值可查表獲得。2.若只考慮電壓損失因素，哪條線路（架空或電纜）更適合作為需要較高電壓質(zhì)量供給的重要負(fù)荷的供電線路？請簡述理由。3.簡述單母線分段接線的優(yōu)點(diǎn)及其在繼電保護(hù)配置上的基本要求。三、某車間動力配電系統(tǒng)，采用TN-S系統(tǒng)供電，電源來自車間變電所400V母線。車間內(nèi)有一臺大型電動機(jī)，額定功率Pn=180kW，額定電壓UN=380V，額定電流In=330A，啟動電流Ist=6In，短路電流Ik=12In。請回答以下問題：1.選擇該電動機(jī)的短路保護(hù)、過載保護(hù)和啟動保護(hù)電器（如斷路器或熱繼電器），并確定其關(guān)鍵參數(shù)（如額定電流、脫扣器整定電流、分?jǐn)嗄芰Φ龋?。說明選擇依據(jù)。2.若該電動機(jī)采用直接啟動，請校驗(yàn)其啟動電流是否會導(dǎo)致變電所400V母線電壓損失過大。假設(shè)母線電壓為380V，線路阻抗（包括變電所出口至電動機(jī)處的線路阻抗）總阻抗為0.1Ω。能否啟動？若不能，簡述一種可行的啟動方式。3.簡述TN-S系統(tǒng)保護(hù)零線（PE線）與工作零線（N線）的區(qū)別，并說明在車間配電箱處應(yīng)如何進(jìn)行連接和標(biāo)識。四、請簡述電流互感器（CT）在電力系統(tǒng)中主要的作用。在選擇電流互感器時(shí)，需要確定哪些主要參數(shù)？并簡述選擇這些參數(shù)的基本原則。當(dāng)電流互感器運(yùn)行時(shí)，為什么不允許其二次側(cè)長時(shí)間開路？五、某高層建筑電氣設(shè)計(jì)，地下二層設(shè)有人防配電室，由市政電源引入兩路10kV電源，在地下二層構(gòu)成本地備用電源。人防配電室10kV進(jìn)線擬采用封閉式高壓開關(guān)柜（GBAC）。請回答以下問題：1.簡述采用封閉式高壓開關(guān)柜（GBAC）在該人防配電室設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)。2.請說明人防工程中備用電源應(yīng)滿足哪些基本要求？3.若該備用電源用于保障人防工程內(nèi)部的重要負(fù)荷，請簡述應(yīng)如何設(shè)置對其供電的自動切換裝置（如ATS）？切換時(shí)間應(yīng)如何確定？六、在低壓配電設(shè)計(jì)中，請回答以下問題：1.為什么要進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)？常用的低壓配電系統(tǒng)接地形式有哪些？請分別簡述其特點(diǎn)。2.在TN系統(tǒng)中，保護(hù)地線（PE線）必須可靠連接，為什么？如果保護(hù)地線連接不可靠，可能造成什么后果？3.低壓配電箱內(nèi)的導(dǎo)線連接，對導(dǎo)線的端部處理有哪些基本要求？為什么？七、請簡述電力系統(tǒng)中設(shè)置防雷保護(hù)的目的。在發(fā)輸變電工程中，針對變電站建筑物，通常會設(shè)置哪些級別的防雷措施？并分別簡述其主要作用。八、某配電室需要安裝一套蓄電池直流電源系統(tǒng)，為UPS和重要斷路器控制回路供電。請回答以下問題：1.與交流電源相比，直流電源系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中主要應(yīng)用于哪些場合？2.選擇蓄電池類型時(shí)，需要考慮哪些因素？請列舉至少三個主要因素。3.請簡述蓄電池直流電源系統(tǒng)監(jiān)控的主要內(nèi)容包括哪些方面。試卷答案一、1.有功功率P=28MW；無功功率Q=28MW*tan(arccos(0.75))≈28MW*0.882=24.77Mvar；視在功率S=28MW/0.75=37.33MVA。2.變壓器二次側(cè)額定電壓UN2=400V/1.05≈380V。3.需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率Qc=P*(tan(arccos(0.90))-tan(arccos(0.75)))≈28MW*(0.484-0.882)=28MW*(-0.398)≈-11.14Mvar。取絕對值，需補(bǔ)償11.14Mvar。（注意：此處計(jì)算結(jié)果為負(fù)，表示實(shí)際需要減少無功功率，即需要發(fā)出無功，用電容器組補(bǔ)償感性負(fù)荷是吸收無功的，所以計(jì)算公式應(yīng)用需基于功率因數(shù)角的減小。更準(zhǔn)確的說法是，從cosφ=0.75提高到cosφ=0.90，功率因數(shù)角減小，所需無功功率減少，電容器組應(yīng)發(fā)出這部分減少的無功。若題目意圖是計(jì)算所需電容容量，則應(yīng)為11.14Mvar。）4.Dyn11接線為三相星形接線，帶中性線，低壓側(cè)為相電壓。優(yōu)點(diǎn)：電壓波形畸變較??；低壓側(cè)中性點(diǎn)可直接接地，形成TN系統(tǒng)，簡化保護(hù)；便于實(shí)現(xiàn)三相不平衡負(fù)荷的供電；利用率較高。二、1.查表得LGJ-95/20在20℃時(shí)，電阻率ρ≈0.0283Ω·mm2/m，電抗近似為電阻。線路阻抗R_L=ρ*L/S=0.0283*8000/95≈0.239Ω；X_L≈R_L。電壓損失△U=I*(R+jX)=300A*(0.239+j0.239)Ω=71.7∠45°V。線路末端電壓U_end=10000V-71.7V≈9928.3V。查表得YJV22-8.7/15-3x70在20℃時(shí)，電阻率ρ≈0.0245Ω·mm2/m，電抗近似為電阻。線路阻抗R_L=ρ*L/S=0.0245*1500/348≈0.107Ω；X_L≈R_L。電壓損失△U=I*(R+jX)=300A*(0.107+j0.107)Ω=32.1∠45°V。線路末端電壓U_end=10000V-32.1V≈9967.9V。2.電纜線路的電壓損失（32.1V）遠(yuǎn)小于架空線路（71.7V）。對于需要較高電壓質(zhì)量的重要負(fù)荷，電壓損失越小越好，因此電纜線路更適合。3.單母線分段優(yōu)點(diǎn)：提高了供電可靠性，某段母線故障或檢修時(shí)，可切換至另一段母線繼續(xù)供電；方便擴(kuò)建?；疽螅和ǔＴ诜侄翁幵O(shè)置斷路器，并配置相應(yīng)的繼電保護(hù)，實(shí)現(xiàn)兩段母線的相互連接和隔離。三、1.短路保護(hù)：選擇額定電流不小于In的斷路器，如選擇DW45-630/1600型斷路器，額定電流630A，額定分?jǐn)嗄芰Α?0kA。脫扣器整定電流Iset=1.05*In=1.05*330A=346.5A，整定為350A。依據(jù)：有效分?jǐn)喙收想娏?，整定值略大于額定電流。過載保護(hù)：選擇與電動機(jī)額定電流匹配的熱繼電器，如選擇JR36-60/3型，整定電流調(diào)至330A。依據(jù)：在電動機(jī)正常啟動和長期運(yùn)行時(shí)，熱元件不動作。啟動保護(hù)：若采用直接啟動，啟動電流Ist=6In=1980A遠(yuǎn)大于斷路器額定電流630A，且大于350A整定值，斷路器會立即分?jǐn)?，無法啟動。依據(jù)：啟動電流應(yīng)小于保護(hù)電器的分?jǐn)嗄芰蜷L延時(shí)整定電流（若選用帶長延時(shí)的斷路器）。2.母線電壓損失△U=I*R_L=1980A*0.1Ω=198V。此時(shí)電動機(jī)端電壓為380V-198V=182V，遠(yuǎn)低于額定電壓380V，啟動轉(zhuǎn)矩嚴(yán)重不足，無法啟動?？尚袉臃绞剑盒侨菃印⒆择钭儔浩鲉?、軟啟動器啟動等。3.區(qū)別：N線是工作零線，正常工作時(shí)承載負(fù)荷電流，并構(gòu)成回路；PE線是保護(hù)零線，正常工作時(shí)不應(yīng)有電流（或僅有很小的泄漏電流），僅用于故障時(shí)形成保護(hù)回路，確保設(shè)備外殼等可靠接地。連接與標(biāo)識：在TN-S系統(tǒng)中，N線與PEN線（如有）在變壓器或進(jìn)線總配電箱處分開后分別引出。PE線必須單獨(dú)引出，并全程保持連續(xù)、可靠連接，且在接線端子、螺栓處有明顯標(biāo)識（如黃綠相間顏色），嚴(yán)禁與N線連接。四、作用：將高壓或大電流按比例變換為低壓或小電流，供測量儀表、繼電保護(hù)和自動控制系統(tǒng)使用，實(shí)現(xiàn)電氣隔離。主要參數(shù)：額定電壓、額定電流（或額定變比）、準(zhǔn)確級、額定功率因數(shù)、接線組別。選擇原則：額定電壓不低于系統(tǒng)電壓；額定電流滿足被測回路需求，并留有適當(dāng)裕度；準(zhǔn)確級滿足測量、保護(hù)或控制的要求（負(fù)荷越重要，要求的準(zhǔn)確級越高）；額定功率因數(shù)通常為0.8或1.0；接線組別與被測電路相匹配。原因：CT二次側(cè)接有測量儀表、繼電器的線圈等，這些線圈阻抗很大，運(yùn)行時(shí)近似開路。若二次側(cè)開路，則鐵芯中磁通將急劇增大，可能導(dǎo)致鐵芯飽和、發(fā)熱燒毀，甚至產(chǎn)生高電壓危及人身和設(shè)備安全。五、1.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；運(yùn)行安全可靠，防誤操作能力強(qiáng)；環(huán)境適應(yīng)性好，防護(hù)等級高；便于維護(hù)巡視。2.要求：供電可靠性高（如雙電源自投）；供電連續(xù)性要求高；具備一定的自啟動能力或快速切換能力；滿足戰(zhàn)時(shí)及平時(shí)負(fù)荷用電需求。3.ATS設(shè)置：在人防配電室ATS進(jìn)線端接市政電源，在備用電源進(jìn)線端接本地備用電源（如發(fā)電機(jī)或另一路市電）。ATS根據(jù)主電源狀態(tài)和設(shè)定邏輯，自動切換至備用電源或恢復(fù)主電源供電。切換時(shí)間：根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)確定，對重要負(fù)荷（如消防、生命保障），切換時(shí)間應(yīng)盡可能短，如小于0.5秒或1秒；對一般負(fù)荷可適當(dāng)延長。六、1.目的：確保人身安全（防止觸電），為故障電流提供低阻抗通路，使保護(hù)裝置能快速動作；提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，消除或減少故障影響；穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。常用接地形式：TN系統(tǒng)（保護(hù)接零，如TN-S、TN-C-S、TN-C）；TT系統(tǒng)（保護(hù)接地）；IT系統(tǒng)（不接地或經(jīng)阻抗接地）。特點(diǎn)：TN系統(tǒng)利用零線傳導(dǎo)故障電流，保護(hù)靈敏度高，但需注意零線斷線風(fēng)險(xiǎn)；TT系統(tǒng)每個設(shè)備都獨(dú)立接地，故障時(shí)保護(hù)依賴設(shè)備與大地間電壓，適用于分散式供電；IT系統(tǒng)正常時(shí)接近不接地，故障時(shí)故障電流小，適用于對連續(xù)供電要求高或電源中性點(diǎn)不接地的場合。2.原因：保護(hù)地線（PE線）在正常時(shí)與大地等電位，其電位差為零，設(shè)備外殼等通過PE線與大地連接，確保外殼在故障時(shí)電位接近地電位，不會對人體造成危險(xiǎn)。若PE線連接不可靠，在發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流可能無法通過PE線形成足夠大的短路電流，導(dǎo)致保護(hù)裝置（如斷路器、熔斷器）不動作或動作時(shí)間過長，此時(shí)設(shè)備外殼將帶有接近相電壓的危險(xiǎn)電位，極易發(fā)生觸電事故。3.要求：連接牢固可靠，接觸電阻小；連接處便于檢查和維護(hù)；導(dǎo)線端部（如采用螺栓連接）應(yīng)壓接緊密，并涂抹導(dǎo)電膏，確保良好導(dǎo)電性能；多股導(dǎo)線連接時(shí)，應(yīng)采用壓接端子或擰緊螺母，防止松脫。七、目的：保護(hù)電力系統(tǒng)設(shè)備免受雷擊過電壓（直擊雷和感應(yīng)雷）的破壞，保障人身和設(shè)備安全。發(fā)輸變電工程防雷措施：一級防雷（樞紐變電站）：設(shè)避雷針（線）、避雷器，保護(hù)變壓器、組合電器等主要設(shè)備；二級防雷（終端變電站）：設(shè)避雷針（線）、避雷器，保護(hù)主變壓器等；三級防雷（配電裝置）：設(shè)避雷器保護(hù)絕緣子等。作用：避雷針（線）主要作用是吸引雷電先導(dǎo)，將雷電流引入大地，保護(hù)附近的設(shè)備免受直擊雷；避雷器安裝在設(shè)備（如變壓器、線路）附近，在正常電壓下呈高阻態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)過電壓時(shí)迅速導(dǎo)通，將雷電流或過電壓能量泄放到大地，限制設(shè)備承受的電壓，保護(hù)設(shè)備絕緣。八、應(yīng)用場合：直流電源系統(tǒng)主要用于需要穩(wěn)定、可靠、無中斷供電的場合，如：大型發(fā)電機(jī)組的勵磁系統(tǒng)；同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)；大型變電站的直流操作電源系統(tǒng)（控制、保護(hù)、自動裝置、斷路器操作）；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）；通信系統(tǒng)；應(yīng)急照明；應(yīng)急電源（UPS）的輸入電源等。選擇因素：電壓等級（需匹配用電設(shè)備要求）