2025年海南勘察設計注冊電氣工程師考試（發(fā)輸變電專業(yè)案例）經典試題及答案一、短路電流計算相關試題1.題目：某220kV變電站，系統(tǒng)最大運行方式下，220kV母線三相短路電流周期分量起始有效值為30kA，系統(tǒng)最小運行方式下，220kV母線三相短路電流周期分量起始有效值為25kA。該變電站220kV出線一回，線路長度為50km，線路每公里正序阻抗為0.4Ω，零序阻抗為1.2Ω。當該線路出口發(fā)生三相短路時，計算系統(tǒng)最大運行方式下短路點的短路電流周期分量起始有效值。答案及解析：首先，計算線路的正序阻抗\(Z_{L1}=0.4\times50=20\Omega\)。設系統(tǒng)最大運行方式下系統(tǒng)等值阻抗為\(Z_{s\max}\)，根據(jù)三相短路電流公式\(I_{k}=\frac{U_{av}}{\sqrt{3}Z_{\sum}}\)（\(U_{av}\)為平均額定電壓，220kV系統(tǒng)\(U_{av}=230kV\)），在母線三相短路時，\(I_{k\max}=30kA\)，則\(Z_{s\max}=\frac{U_{av}}{\sqrt{3}I_{k\max}}=\frac{230}{\sqrt{3}\times30}\approx4.43\Omega\)。當線路出口發(fā)生三相短路時，總阻抗\(Z_{\sum}=Z_{s\max}+Z_{L1}=4.43+20=24.43\Omega\)。則短路點的短路電流周期分量起始有效值\(I_{k}=\frac{U_{av}}{\sqrt{3}Z_{\sum}}=\frac{230}{\sqrt{3}\times24.43}\approx5.45kA\)。2.題目：某發(fā)電廠有一臺容量為125MW的發(fā)電機，其額定電壓為10.5kV，次暫態(tài)電抗\(X_z3jilz61osys''=0.12\)（標幺值，以發(fā)電機額定容量和額定電壓為基準）。當發(fā)電機機端發(fā)生三相短路時，計算短路電流周期分量起始有效值（有名值）。答案及解析：先確定基準值，基準容量\(S_{B}=125MVA\)，基準電壓\(U_{B}=10.5kV\)?；鶞孰娏鱘(I_{B}=\frac{S_{B}}{\sqrt{3}U_{B}}=\frac{125}{\sqrt{3}\times10.5}\approx6.87kA\)。發(fā)電機機端三相短路時，短路電流標幺值\(I_{k}^=\frac{1}{X_z3jilz61osys''}=\frac{1}{0.12}\approx8.33\)。則短路電流周期分量起始有效值（有名值）\(I_{k}=I_{k}^\timesI_{B}=8.33\times6.87\approx57.23kA\)。二、電氣設備選擇相關試題1.題目：某110kV變電站，有一臺主變壓器，容量為50MVA，電壓比為110/10.5kV。主變壓器110kV側采用斷路器進行保護和控制，試選擇合適的斷路器額定電流。答案及解析：首先計算主變壓器110kV側的額定電流\(I_{N}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N}}=\frac{50}{\sqrt{3}\times110}\approx0.262kA=262A\)?？紤]到一定的裕度，斷路器的額定電流應不小于變壓器的額定電流，同時結合斷路器的標準額定電流系列，選擇額定電流為400A的斷路器。2.題目：某35kV線路，最大持續(xù)工作電流為400A，環(huán)境溫度為30℃。試選擇合適的母線截面。已知鋁母線在30℃時的載流量如下：60×6規(guī)格母線載流量為630A，80×6規(guī)格母線載流量為820A，100×6規(guī)格母線載流量為1020A。答案及解析：根據(jù)母線選擇原則，母線的載流量應不小于線路的最大持續(xù)工作電流。已知線路最大持續(xù)工作電流為400A，60×6規(guī)格母線載流量為630A＞400A，所以選擇60×6規(guī)格的鋁母線即可滿足要求。三、接地設計相關試題1.題目：某變電站接地網(wǎng)為邊長50m的正方形，土壤電阻率為100Ω·m。計算該接地網(wǎng)的接地電阻。答案及解析：對于正方形接地網(wǎng)，接地電阻計算公式為\(R=\frac{\rho}{4\sqrt{S}}(1+\frac{1}{4}\sqrt{\frac{S}{h}})\)（\(\rho\)為土壤電阻率，\(S\)為接地網(wǎng)面積，\(h\)為水平接地極埋設深度，一般取\(h=0.8m\)）。接地網(wǎng)面積\(S=50\times50=2500m^{2}\)。代入公式可得\(R=\frac{100}{4\sqrt{2500}}(1+\frac{1}{4}\sqrt{\frac{2500}{0.8}})\)\(=\frac{100}{4\times50}(1+\frac{1}{4}\sqrt{3125})\)\(=0.5\times(1+\frac{1}{4}\times55.9)\)\(=0.5\times(1+13.975)\)\(=0.5\times14.975\approx7.49\Omega\)。2.題目：某發(fā)電廠有一接地裝置，已知接地電阻要求不大于0.5Ω，土壤電阻率為80Ω·m?，F(xiàn)采用垂直接地極和水平接地極組成復合接地網(wǎng)，垂直接地極長度為2.5m，直徑為50mm，水平接地極采用扁鋼，埋深0.8m。試確定垂直接地極的數(shù)量。答案及解析：單個垂直接地極的接地電阻計算公式為\(R_{v}=\frac{\rho}{2\piL}(\ln\frac{8L}z3jilz61osys-1)\)（\(L\)為垂直接地極長度，\(d\)為垂直接地極直徑）。將\(L=2.5m\)，\(d=0.05m\)，\(\rho=80\Omega·m\)代入可得：\(R_{v}=\frac{80}{2\pi\times2.5}(\ln\frac{8\times2.5}{0.05}-1)\)\(=\frac{80}{5\pi}(\ln400-1)\)\(\approx\frac{80}{5\pi}(5.99-1)\)\(\approx\frac{80}{5\pi}\times4.99\approx25.4\Omega\)。設垂直接地極數(shù)量為\(n\)，考慮接地極之間的屏蔽效應，復合接地網(wǎng)接地電阻\(R=\frac{R_{v}}{n}\eta\)（\(\eta\)為利用系數(shù)，一般取0.7-0.8，這里取0.7）。已知\(R\leq0.5\Omega\)，則\(n=\frac{R_{v}}{R\eta}=\frac{25.4}{0.5\times0.7}\approx72.6\)，由于垂直接地極數(shù)量必須為整數(shù)，所以取\(n=73\)根。四、繼電保護相關試題1.題目：某110kV線路，采用三段式電流保護。已知線路最大負荷電流為300A，負荷自啟動系數(shù)\(K_{ss}=1.5\)，可靠系數(shù)\(K_{rel}=1.2\)。計算電流速斷保護的動作電流。答案及解析：電流速斷保護的動作電流應躲過被保護線路末端的最大短路電流。本題先按躲過線路最大負荷電流來初步計算。動作電流\(I_{op}=K_{rel}K_{ss}I_{L\max}\)將\(K_{rel}=1.2\)，\(K_{ss}=1.5\)，\(I_{L\max}=300A\)代入可得：\(I_{op}=1.2\times1.5\times300=540A\)。2.題目：某變壓器采用縱差動保護，變壓器容量為10MVA，電壓比為110/10.5kV。已知變壓器高壓側額定電流為\(I_{N1}\)，低壓側額定電流為\(I_{N2}\)，計算縱差動保護的不平衡電流。答案及解析：先計算變壓器高低壓側的額定電流。高壓側額定電流\(I_{N1}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N1}}=\frac{10}{\sqrt{3}\times110}\approx0.0525kA=52.5A\)。低壓側額定電流\(I_{N2}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N2}}=\frac{10}{\sqrt{3}\times10.5}\approx0.55kA=550A\)?？v差動保護的不平衡電流主要由變壓器兩側電流互感器的變比誤差、變壓器的勵磁涌流、變壓器兩側電流相位不同等因素引起。假設電流互感器變比誤差產生的不平衡電流系數(shù)\(K_{er}=0.1\)，則不平衡電流\(I_{unb}=K_{er}(I_{N1}^-I_{N2}^)\)（這里\(I_{N1}^\)、\(I_{N2}^\)為高低壓側額定電流標幺值）。以變壓器額定容量為基準，高壓側電流標幺值\(I_{N1}^=1\)，低壓側電流標幺值\(I_{N2}^=1\)，則由于變比誤差產生的不平衡電流\(I_{unb1}=K_{er}I_{N1}=0.1\times52.5=5.25A\)?？紤]勵磁涌流等其他因素，綜合不平衡電流一般取一個經驗值，這里假設綜合不平衡電流為\(10A\)。五、過電壓保護相關試題1.題目：某110kV變電站，采用氧化鋅避雷器進行過電壓保護。已知系統(tǒng)最高運行電壓為126kV，計算氧化鋅避雷器的持續(xù)運行電壓和額定電壓。答案及解析：氧化鋅避雷器的持續(xù)運行電壓\(U_{c}\)一般取系統(tǒng)最高運行電壓的0.8-0.9倍，這里取0.85倍。則\(U_{c}=0.85\times126=107.1kV\)。氧化鋅避雷器的額定電壓\(U_{r}\)一般取系統(tǒng)最高運行電壓的1.0-1.1倍，這里取1.05倍。則\(U_{r}=1.05\times126=132.3kV\)。2.題目：某架空輸電線路，檔距為3