福建福州市2025年勘察設(shè)計注冊電氣工程師考試(發(fā)輸變電專業(yè)案例)經(jīng)典試題及答案_第1頁
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福建福州市2025年勘察設(shè)計注冊電氣工程師考試(發(fā)輸變電專業(yè)案例)經(jīng)典試題及答案一、短路電流計算相關(guān)試題1.題目:某220kV變電站,系統(tǒng)最大運行方式下,220kV母線短路電流周期分量起始值為25kA,最小運行方式下,220kV母線短路電流周期分量起始值為20kA。已知220kV母線三相短路電流沖擊系數(shù)\(K_{sh}=1.8\),試計算系統(tǒng)最大運行方式下220kV母線三相短路電流的沖擊值和全電流最大有效值。2.解答:-首先明確相關(guān)公式:-三相短路電流沖擊值\(i_{sh}=K_{sh}\sqrt{2}I_{p}\),其中\(zhòng)(I_{p}\)為短路電流周期分量起始值,\(K_{sh}\)為沖擊系數(shù)。-全電流最大有效值\(I_{sh}=\sqrt{I_{p}^{2}+(K_{sh}-1)^{2}I_{p}^{2}}=I_{p}\sqrt{1+(K_{sh}-1)^{2}}\)。-計算沖擊值:已知最大運行方式下\(I_{p}=25kA\),\(K_{sh}=1.8\),則\(i_{sh}=K_{sh}\sqrt{2}I_{p}=1.8\times\sqrt{2}\times25kA\approx1.8\times1.414\times25kA=63.63kA\)。-計算全電流最大有效值:\(I_{sh}=I_{p}\sqrt{1+(K_{sh}-1)^{2}}=25kA\times\sqrt{1+(1.8-1)^{2}}=25kA\times\sqrt{1+0.64}=25kA\times\sqrt{1.64}\approx25kA\times1.28=32kA\)。二、導(dǎo)體和電器選擇相關(guān)試題1.題目:某110kV變電站,采用屋內(nèi)配電裝置,110kV母線選用矩形鋁導(dǎo)體,已知母線最大工作電流\(I_{max}=1200A\),環(huán)境溫度\(\theta_{0}=30^{\circ}C\),母線允許載流量校正系數(shù)\(K_{\theta}\)在\(\theta_{0}=30^{\circ}C\)時為\(0.95\)。試選擇合適的矩形鋁導(dǎo)體規(guī)格(已知幾種常見矩形鋁導(dǎo)體在\(\theta_{0}=25^{\circ}C\)時的允許載流量:\(80\times8\)規(guī)格為\(1500A\),\(100\times8\)規(guī)格為\(1800A\),\(120\times10\)規(guī)格為\(2200A\))。2.解答:-首先根據(jù)公式\(I_{al}\geq\frac{I_{max}}{K_{\theta}}\)來確定所需導(dǎo)體的允許載流量\(I_{al}\),其中\(zhòng)(I_{max}\)為最大工作電流,\(K_{\theta}\)為環(huán)境溫度校正系數(shù)。-計算所需允許載流量:已知\(I_{max}=1200A\),\(K_{\theta}=0.95\),則\(I_{al}\geq\frac{I_{max}}{K_{\theta}}=\frac{1200A}{0.95}\approx1263A\)。-然后對比不同規(guī)格導(dǎo)體在\(\theta_{0}=25^{\circ}C\)時的允許載流量:對于\(80\times8\)規(guī)格,在\(\theta_{0}=25^{\circ}C\)時允許載流量為\(1500A\),校正后允許載流量為\(1500A\times0.95=1425A\gt1263A\);對于\(100\times8\)規(guī)格,在\(\theta_{0}=25^{\circ}C\)時允許載流量為\(1800A\),校正后允許載流量為\(1800A\times0.95=1710A\gt1263A\);對于\(120\times10\)規(guī)格,在\(\theta_{0}=25^{\circ}C\)時允許載流量為\(2200A\),校正后允許載流量為\(2200A\times0.95=2090A\gt1263A\)。從經(jīng)濟角度考慮,選擇\(80\times8\)規(guī)格的矩形鋁導(dǎo)體即可滿足要求。三、接地相關(guān)試題1.題目:某變電站接地網(wǎng)為水平敷設(shè)的復(fù)合接地網(wǎng),已知接地網(wǎng)面積\(S=5000m^{2}\),土壤電阻率\(\rho=100\Omega\cdotm\),試計算該接地網(wǎng)的工頻接地電阻(不考慮利用自然接地極)。2.解答:-對于水平敷設(shè)的復(fù)合接地網(wǎng),當(dāng)\(S\geq100m^{2}\)時,可采用經(jīng)驗公式\(R\approx\frac{0.5\rho}{\sqrt{S}}\)來計算接地電阻,其中\(zhòng)(R\)為接地電阻,\(\rho\)為土壤電阻率,\(S\)為接地網(wǎng)面積。-代入數(shù)據(jù)計算:已知\(\rho=100\Omega\cdotm\),\(S=5000m^{2}\),則\(R\approx\frac{0.5\times100\Omega\cdotm}{\sqrt{5000m^{2}}}=\frac{50\Omega\cdotm}{70.71m}\approx0.71\Omega\)。四、過電壓保護和絕緣配合相關(guān)試題1.題目:某110kV架空輸電線路,采用單避雷線保護,避雷線對邊導(dǎo)線的保護角\(\alpha=25^{\circ}\),導(dǎo)線平均高度\(h_z3jilz61osys=15m\),避雷線平均高度\(h_=20m\)。試計算該線路的繞擊率\(P_{a}\)。2.解答:-對于110kV單避雷線線路,繞擊率\(P_{a}\)可按以下經(jīng)驗公式計算:當(dāng)\(\alpha\leq30^{\circ}\)時,\(P_{a}=0.1\times(10^{\frac{\alpha}{86}}-1)\)。-代入數(shù)據(jù)計算:已知\(\alpha=25^{\circ}\),則\(P_{a}=0.1\times(10^{\frac{25}{86}}-1)\)。先計算\(10^{\frac{25}{86}}\approx10^{0.29}\approx1.95\),則\(P_{a}=0.1\times(1.95-1)=0.1\times0.95=0.095\),即繞擊率為\(9.5\%\)。五、電氣主接線相關(guān)試題1.題目:某發(fā)電廠有兩臺容量為\(125MW\)的發(fā)電機組,發(fā)電機額定電壓為\(10.5kV\),采用發(fā)電機-變壓器單元接線接入\(220kV\)系統(tǒng)。已知每臺發(fā)電機的額定電流\(I_{N}=7500A\),\(220kV\)側(cè)母線短路電流周期分量起始值\(I_{p}=15kA\)。試分析該主接線的可靠性和經(jīng)濟性,并說明理由。2.解答:-可靠性分析:-發(fā)電機-變壓器單元接線中,發(fā)電機和變壓器直接相連,沒有中間環(huán)節(jié),減少了故障點。當(dāng)一臺發(fā)電機或變壓器發(fā)生故障時,只會影響該單元的發(fā)電,不會影響另一臺發(fā)電機-變壓器單元的正常運行。例如,如果一臺發(fā)電機出現(xiàn)故障,只需將該發(fā)電機和與之相連的變壓器退出運行,另一臺發(fā)電機-變壓器單元仍可繼續(xù)向系統(tǒng)供電,保證了一定的供電可靠性。-但是,這種接線方式下,當(dāng)主變壓器發(fā)生故障時,該單元的發(fā)電機將無法向系統(tǒng)送電,對發(fā)電影響較大。而且由于沒有備用變壓器,一旦變壓器故障,修復(fù)期間該單元將停止發(fā)電。-經(jīng)濟性分析:-經(jīng)濟性方面,發(fā)電機-變壓器單元接線節(jié)省了母線、斷路器等設(shè)備,減少了占地面積和設(shè)備投資。與其他接線方式(如單母線接線、雙母線接線等)相比,不需要額外的母線和大量的斷路器來連接發(fā)電機和變壓器,降低了設(shè)備成本和建設(shè)成本。-同時,由于設(shè)備減少,運行維護工作量也相應(yīng)減少,降低了運行成本。但從另一方面看,由于沒有備用變壓器,當(dāng)變壓器故障時,可能會造成發(fā)電損失,從長期來看,可能會影響經(jīng)濟效益。綜合考慮,在該發(fā)電廠的情況下,發(fā)電機-變壓器單元接線在初期投資和運行成本上具有一定優(yōu)勢,但在應(yīng)對變壓器故障時存在一定風(fēng)險。六、繼電保護相關(guān)試題1.題目:某110kV輸電線路,采用三段式電流保護,已知線路的最大負(fù)荷電流\(I_{L.max}=1200A\),可靠系數(shù)\(K_{rel}\)在電流速斷保護中取\(1.2\),在限時電流速斷保護中取\(1.1\),在過電流保護中取\(1.2\),返回系數(shù)\(K_{re}=0.85\)。試計算該線路三段式電流保護的動作電流。2.解答:-電流速斷保護動作電流\(I_{op.1}\):電流速斷保護的動作電流按躲過被保護線路末端最大短路電流來整定。一般可近似按躲過下一條線路出口短路時的最大短路電流計算。這里假設(shè)已知最大短路電流\(I_{k.max}\)(本題未給出具體計算條件,假設(shè)已知),則\(I_{op.1}=K_{rel}I_{k.max}\),已知\(K_{rel}=1.2\)。-限時電流速斷保護動作電流\(I_{op.2}\):限時電流速斷保護的動作電流按躲過下一條線路電流速斷保護的動作電流來整定。設(shè)下一條線路電流速斷保護動作電流為\(I_{op.1}^{\prime}\),則\(I_{op.2}=K_{rel}I_{op.1}^{\prime}\),已知\(K_{rel}=1.1\)。-過電流保護動作電流\(I_{op.3}\):過電流保護的動作電流按躲過最大負(fù)荷電流來整定,公式為\(I_{op.3}=\frac{K_{rel}}{K_{re}}I_{L.max}\)。已知\(K_{rel}=1.2\),\(K_{re}=0.85\),\(I_{L.max}=1200A\),則\(I_{op.3}=\frac{1.2}{0.85}\times1200A\approx1694A\)。七、二次回路相關(guān)試題1.題目:某變電站的直流系統(tǒng)采用鉛酸蓄電池組作為直流電源,已知蓄電池組的額定容量\(C_{N}=200Ah\),放電終止電壓\(U_{e}=1.8V\),充電末期電壓\(U_{c}=2.7V\)。試計算該蓄電池組的充電電流和充電時間(假設(shè)采用恒流充電方式)。2.解答:-充電電流\(I_{c}\):對于鉛酸蓄電池組恒流充電,充電電流一般取\(0.1C_{N}\),已知\(C_{N}=200Ah\),則\(I_{c}=0.1\times200A=20A\)。-充電時間\(t_{c}\):充電時間可按公式\(t_{c}=\frac{1.2C_{N}}{I_{c}}\)計算,其中\(zhòng)(1.2\)是考慮充電過程中的損耗系數(shù)。代入數(shù)據(jù)可得\(t_{c}=\frac{1.2\times200Ah}{20A}=12h\)。八、發(fā)電廠和變電站的自用電相關(guān)試題1.題目:某發(fā)電廠的廠用電系統(tǒng),采用高壓廠用變壓器和低壓廠用變壓器兩級供電方式。已知高壓廠用變壓器容量\(S_{T1}=10000kVA\),變比為\(10.5/0.4kV\),低壓廠用變壓器容量\(S_{T2}=800kVA\),變比為\(0.4/0.23kV\)。試計算高壓廠用變壓器和低壓廠用變壓器的額定電流。2.解答:-高壓廠用變壓器額定電流計算:對于三相變壓器,額定電流\(I_{N}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N}}\)。高壓側(cè)額定電流\(I_{N1}=\frac{S_{T1}}{\sqrt{3}U_{1N}}\),已知\(S_{T1}=10000kVA\),\(U_{1N}=10.5kV\),則\(I_{N1}=\frac{10000kVA}{\sqrt{3}\times10.5kV}\approx\frac{10000kVA}{18.19kA}\approx550A\)。低壓側(cè)額定電流\(I_{N2}=\frac{S_{T1}}{\sqrt{3}U_{2N}}\),已知\(U_{2N}=0.4kV\),則\(I_{N2}=\frac{10000kVA}{\sqrt{3}\times0.4kV}\approx\frac{10000kVA}{0.693kA}\approx14430A\)。-低壓廠用變壓器額定電流計算:高壓側(cè)額定電流\(I_{N3}=\frac{S_{T2}}{\sqrt{3}U_{3N}}\),已知\(S_{T2}=80

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