2025年注冊電氣工程師考試試卷變電站電氣設備配置專項訓練考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、某110kV變電站，采用單母分段接線，由一條110kV線路供電。變壓器為兩臺，型號為S9-5000/110，接線組別YNd11，額定電壓比為110±2×2.5%/11kV，空載損耗21kW，短路損耗63kW，短路電壓百分值Uk%=10.5%。系統(tǒng)基準電壓為110kV。試計算該變電站變壓器在額定負荷（不計損耗）下，110kV母線上的計算電壓損失是多少？若考慮變壓器阻抗的影響，計算電壓損失增加多少百分值？（假設線路阻抗忽略不計）二、該變電站110kV進線斷路器需要配置過流保護、速斷保護和零序保護。已知系統(tǒng)最大短路電流為20kA，最小短路電流為4kA。請簡述速斷保護和過流保護的整定原則，并說明兩者在整定計算和動作特性上有什么主要區(qū)別？三、為提高功率因數(shù)，該變電站計劃安裝一組電容器進行無功補償。變電站總負荷為5MVA，功率因數(shù)為0.7（滯后）。要求將功率因數(shù)提高到0.95（滯后）。試計算所需補償?shù)臒o功容量是多少？如果采用單相電容器，額定電壓為11kV，額定容量為30kvar，計算需要多少個電容器串聯(lián)和并聯(lián)才能滿足單個電容器的電壓要求？四、簡述變電站主接地網(wǎng)的設計應滿足哪些主要技術(shù)要求？在主接地網(wǎng)與設備接地線連接時，應注意哪些關鍵問題？五、某35kV配電室，擬采用單母線接線。共有6回出線，其中2回為重要負荷。請簡述該配電室高壓開關柜（手車式）應如何配置？說明需要設置哪些類型的開關柜，并簡述其功能。六、解釋什么是變壓器的連接組別？試述YNd11接線組別的含義及其在電力系統(tǒng)中的意義。如果一臺Yd11接線的變壓器與另一臺YNd11接線的變壓器并聯(lián)運行，會有什么問題？七、變電站的站用電負荷分為一級負荷、二級負荷和三級負荷。請分別說明各級負荷對供電可靠性的要求，并舉例說明常見的站用電設備屬于哪一級負荷。一級負荷中特別重要的負荷，供電電源應如何配置？八、在變電站中，電抗器的主要作用是什么？請列舉至少三種電抗器在電力系統(tǒng)中應用的場合，并簡述其作用原理。試卷答案一、計算電壓損失=√3*(I_r*X_t+I_u*R_t)/U_N其中，I_r=S_N/(√3*U_N)=5000kVA/(√3*110kV)=26.23AI_u=S_N*Uk%/(S_N*(√3*U_N))^2=5000kVA*10.5%/(5000kVA*(√3*110kV))^2≈0.0138R_t=P_k*(U_N^2/S_N^2)=63kW*(110kV^2/5000kVA^2)≈0.0294ΩX_t=(Uk%/100)*U_N=(10.5%/100)*110kV≈0.1155Ω計算電壓損失=√3*(26.23A*0.1155Ω+26.23A*0.0294Ω)/110kV≈0.0562或5.62%若考慮變壓器阻抗，電壓損失即為計算值5.62%。二、速斷保護整定原則：動作于跳閘，瞬時或稍延時動作，保護范圍為本線路全長，靈敏系數(shù)較高。整定時不考慮返回系數(shù)，動作電流通常取系統(tǒng)最小短路電流的1.2-1.5倍。過流保護整定原則：動作于跳閘或信號，帶延時動作，作為速斷保護的后備或相鄰線路速斷的后備。整定需考慮返回系數(shù)（動作電流取線后最大短路電流，返回電流取動作電流的0.85-0.95倍），動作時限需逐級增加。區(qū)別：速斷保護無時限或短時限，動作電流大，靈敏度高；過流保護有延時，動作電流小，作為后備。三、補償前功率P=S*cosφ=5MVA*0.7=3.5MW補償前無功Q=S*sinφ=5MVA*sin(acos(0.7))≈3.9Mvar補償后功率因數(shù)cosφ'=0.95，補償后無功Q'=P/cosφ'=3.5MW/0.95≈3.684Mvar所需補償容量Qc=Q-Q'=3.9Mvar-3.684Mvar=0.216Mvar=216kvar單個電容器11kV,30kvar。母線電壓11kV，單個電容器電壓滿足要求。并聯(lián)容量：N_并=Qc/Q_單=216kvar/30kvar=7.2，取8并聯(lián)。串聯(lián)電壓：U_串=U_母/N_并=11kV/8=1.375kV單個電容器電壓11kV>1.375kV，滿足要求。串聯(lián)數(shù)量：N_串=U_母/(U_單*√3)=11kV/(30kV*√3)≈0.66，取1串聯(lián)。需配置8個電容器并聯(lián)，1個電容器串聯(lián)（即8個電容器串聯(lián)后再并聯(lián)）。四、主接地網(wǎng)設計要求：接地電阻值滿足規(guī)范要求（如小于0.5Ω或1Ω等）；接地網(wǎng)材質(zhì)、截面、埋深符合規(guī)定；接地網(wǎng)應覆蓋整個變電站范圍，形成閉環(huán)；與設備接地線連接處需做放熱處理，保證連接可靠。連接關鍵問題：確保連接點接觸良好，無氧化；采用放熱螺栓連接；定期檢查連接緊固度和腐蝕情況。五、手車式高壓開關柜配置：應設置進線柜1-2臺，出線柜6臺，母聯(lián)柜1臺（或分段柜1臺）。其中，2臺出線柜應配置為“常用備投”或“專用備用”手車位置，以保障重要負荷供電。所有柜應具備“工作位置”、“試驗位置”和“備用位置”。功能：進線柜接收高壓電源；出線柜分配給各負荷回路；母聯(lián)柜（或分段柜）用于連接母線，實現(xiàn)母線切換或分段運行。六、變壓器連接組別：表示變壓器高、低壓繞組對應電壓的相位差。YNd11表示高壓繞組星形連接（Y），有中性點引出；低壓繞組三角形連接（d），且低壓繞組電壓滯后高壓繞組電壓330°（或超前30°）。意義：決定了變壓器并聯(lián)運行的可行性，必須滿足“同名”和“極性”相同（或相位差為360°的整數(shù)倍）的原則。Yd11與YNd11并聯(lián)問題：連接組別不同（d與Nd差180°），無法并聯(lián)運行，否則會在繞組中產(chǎn)生巨大的環(huán)流，燒毀繞組。七、各級負荷要求：一級負荷：最重要負荷，如消防、應急照明、醫(yī)院重要設備、應急電源切換裝置等。要求供電絕對可靠，通常采用雙電源末端自動切換或從兩個不同變電站引接。二級負荷：較重要負荷，如主要通風、空調(diào)、控制室照明、保護電源等。要求供電高度可靠，允許短暫中斷（如15-30分鐘），通常采用一路專用回路或雙回路（不分段）供電。三級負荷：一般負荷，如生活區(qū)照明、非重要輔助設施等。要求供電相對可靠，允許較長時間中斷。特別重要的一級負荷，供電電源配置：宜采用來自不同變電站的兩路電源，或同一變電站不同母線段的兩路電源，并設置自動切換裝置。八、電抗器主要作用：限制短路電流、限制合閘涌流、抑制操作過電壓、維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定、改善功率因數(shù)（并聯(lián)電抗器）。應用場合及原理：1.限制短路電流：串聯(lián)于線路中，增大線路阻抗，降低通過線路的短路電流，保護設備。2.限制合閘涌流