湖北省十堰市勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)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(2025年)湖北省十堰市勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)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（2025年）一、短路電流計(jì)算相關(guān)試題試題1已知某220kV變電站，系統(tǒng)基準(zhǔn)容量$S_{j}=100MVA$，220kV母線短路容量$S_z3jilz61osys=2000MVA$。站內(nèi)有一臺(tái)主變壓器，容量$S_{T}=180MVA$，短路阻抗$U_{k}\%=14$。當(dāng)220kV母線發(fā)生三相短路時(shí)，計(jì)算主變壓器高壓側(cè)的短路電流周期分量有效值（單位：kA）。解答過程1.首先計(jì)算系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值根據(jù)公式$X_{s}=\frac{S_{j}}{S_z3jilz61osys}$，已知$S_{j}=100MVA$，$S_z3jilz61osys=2000MVA$，則系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值$X_{s}=\frac{100}{2000}=0.05$。2.然后計(jì)算主變壓器的電抗標(biāo)幺值根據(jù)公式$X_{T}=\frac{U_{k}\%}{100}\times\frac{S_{j}}{S_{T}}$，已知$U_{k}\%=14$，$S_{j}=100MVA$，$S_{T}=180MVA$，則$X_{T}=\frac{14}{100}\times\frac{100}{180}\approx0.078$。3.計(jì)算總電抗標(biāo)幺值因?yàn)橄到y(tǒng)和主變壓器是串聯(lián)關(guān)系，所以總電抗標(biāo)幺值$X_{\sum}=X_{s}+X_{T}=0.05+0.078=0.128$。4.計(jì)算短路電流周期分量標(biāo)幺值三相短路時(shí)，短路電流周期分量標(biāo)幺值$I_z3jilz61osys=\frac{1}{X_{\sum}}=\frac{1}{0.128}\approx7.8125$。5.計(jì)算短路電流周期分量有效值對(duì)于220kV系統(tǒng)，基準(zhǔn)電流$I_{j}=\frac{S_{j}}{\sqrt{3}U_{j}}$，$U_{j}=230kV$（220kV系統(tǒng)的平均額定電壓），$S_{j}=100MVA$，則$I_{j}=\frac{100}{\sqrt{3}\times230}\approx0.251kA$。所以短路電流周期分量有效值$I_z3jilz61osys=I_z3jilz61osysI_{j}=7.8125\times0.251\approx1.96kA$。試題2某110kV架空線路，長(zhǎng)度$l=50km$，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-185，其每公里電抗$x_{0}=0.4\Omega/km$。線路首端母線短路容量$S_{d1}=1500MVA$，線路末端發(fā)生三相短路，計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流周期分量有效值（單位：kA），系統(tǒng)基準(zhǔn)容量$S_{j}=100MVA$。解答過程1.計(jì)算系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值根據(jù)公式$X_{s}=\frac{S_{j}}{S_{d1}}$，已知$S_{j}=100MVA$，$S_{d1}=1500MVA$，則$X_{s}=\frac{100}{1500}\approx0.067$。2.計(jì)算線路電抗線路電抗$X_{L}=x_{0}l$，$x_{0}=0.4\Omega/km$，$l=50km$，所以$X_{L}=0.4\times50=20\Omega$。3.計(jì)算線路電抗標(biāo)幺值對(duì)于110kV系統(tǒng)，平均額定電壓$U_{j}=115kV$，根據(jù)公式$X_{L}=\frac{X_{L}S_{j}}{U_{j}^{2}}$，則$X_{L}=\frac{20\times100}{115^{2}}\approx0.152$。4.計(jì)算總電抗標(biāo)幺值總電抗標(biāo)幺值$X_{\sum}=X_{s}+X_{L}=0.067+0.152=0.219$。5.計(jì)算短路電流周期分量標(biāo)幺值三相短路時(shí)，短路電流周期分量標(biāo)幺值$I_z3jilz61osys=\frac{1}{X_{\sum}}=\frac{1}{0.219}\approx4.566$。6.計(jì)算短路電流周期分量有效值基準(zhǔn)電流$I_{j}=\frac{S_{j}}{\sqrt{3}U_{j}}$，$U_{j}=115kV$，$S_{j}=100MVA$，則$I_{j}=\frac{100}{\sqrt{3}\times115}\approx0.502kA$。所以短路電流周期分量有效值$I_z3jilz61osys=I_z3jilz61osysI_{j}=4.566\times0.502\approx2.29kA$。二、電氣設(shè)備選擇相關(guān)試題試題3某35kV變電站，有一臺(tái)出線斷路器，其額定電流$I_{N}=1250A$。已知該出線的最大持續(xù)工作電流$I_{max}=800A$，短路電流周期分量有效值$I_z3jilz61osys=12kA$，短路電流沖擊系數(shù)$K_{sh}=1.8$。試選擇該斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流（要求動(dòng)穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流在規(guī)定時(shí)間內(nèi)滿足要求）。解答過程1.計(jì)算短路電流沖擊值短路電流沖擊值$i_{sh}=K_{sh}\sqrt{2}I_z3jilz61osys$，已知$K_{sh}=1.8$，$I_z3jilz61osys=12kA$，則$i_{sh}=1.8\times\sqrt{2}\times12\approx30.56kA$。所以斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流$i_{es}\geqi_{sh}$，應(yīng)選擇動(dòng)穩(wěn)定電流不小于$30.56kA$的斷路器。2.計(jì)算熱穩(wěn)定電流假設(shè)短路持續(xù)時(shí)間$t_{k}=2s$，根據(jù)熱穩(wěn)定條件$I_{t}^{2}t\geqI_z3jilz61osys^{2}t_{k}$。一般取熱穩(wěn)定時(shí)間$t=2s$，則熱穩(wěn)定電流$I_{t}\geqI_z3jilz61osys\sqrt{\frac{t_{k}}{t}}$，$I_z3jilz61osys=12kA$，$t_{k}=2s$，$t=2s$，所以$I_{t}\geq12kA$，應(yīng)選擇熱穩(wěn)定電流不小于$12kA$（在2s內(nèi)）的斷路器。試題4某10kV電容器組，額定容量$Q_{N}=3000kvar$，額定電壓$U_{N}=10.5kV$。選擇該電容器組的熔斷器，已知電容器組的最大長(zhǎng)期工作電流$I_{c.max}$，并確定熔斷器的額定電流。解答過程1.計(jì)算電容器組的最大長(zhǎng)期工作電流根據(jù)公式$I_{c.max}=1.35\frac{Q_{N}}{\sqrt{3}U_{N}}$，已知$Q_{N}=3000kvar$，$U_{N}=10.5kV$，則$I_{c.max}=1.35\times\frac{3000}{\sqrt{3}\times10.5}\approx222.9A$。2.選擇熔斷器的額定電流熔斷器的額定電流$I_{N,fu}$應(yīng)滿足$1.5I_{c.max}\leqI_{N,fu}\leq2.0I_{c.max}$。$1.5I_{c.max}=1.5\times222.9=334.35A$，$2.0I_{c.max}=2.0\times222.9=445.8A$。所以應(yīng)選擇額定電流在334.35A-445.8A之間的熔斷器，實(shí)際可選擇額定電流為350A的熔斷器。三、接地設(shè)計(jì)相關(guān)試題試題5某110kV變電站，接地網(wǎng)采用水平接地極為主的復(fù)合接地網(wǎng)，土壤電阻率$\rho=300\Omega\cdotm$，接地網(wǎng)面積$S=5000m^{2}$。計(jì)算該接地網(wǎng)的工頻接地電阻（單位：$\Omega$）。解答過程根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式$R\approx\frac{0.5\rho}{\sqrt{S}}$，已知$\rho=300\Omega\cdotm$，$S=5000m^{2}$，則$R\approx\frac{0.5\times300}{\sqrt{5000}}\approx2.12\Omega$。試題6某變電站接地網(wǎng)的接地電阻$R=0.5\Omega$，當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，入地短路電流$I_z3jilz61osys=5kA$。計(jì)算接地網(wǎng)的接觸電位差和跨步電位差（假設(shè)土壤電阻率$\rho=200\Omega\cdotm$，接地網(wǎng)埋深$h=0.8m$，人腳站立寬度$b=0.8m$）。解答過程1.計(jì)算接觸電位差接觸電位差$U_{t}=\frac{\rhoI_z3jilz61osys}{2\pi}\left(\frac{1}{\sqrt{S}}+\frac{1}{L}\right)$，假設(shè)接地網(wǎng)為正方形，$S$為接地網(wǎng)面積，$L$為接地網(wǎng)的外緣長(zhǎng)度。這里先不考慮具體形狀，采用簡(jiǎn)化公式$U_{t}=\frac{\rhoI_z3jilz61osys}{2\pi}\left(\frac{1}{\sqrt{S}}+\frac{1}{L}\right)\approx\frac{\rhoI_z3jilz61osys}{2\pi}\frac{1}{\sqrt{S}}$（當(dāng)接地網(wǎng)面積較大時(shí)）。已知$\rho=200\Omega\cdotm$，$I_z3jilz61osys=5kA$，假設(shè)$S=4000m^{2}$（此處假設(shè)一個(gè)面積便于計(jì)算），則$U_{t}=\frac{200\times5000}{2\pi}\frac{1}{\sqrt{4000}}\approx251.3V$。2.計(jì)算跨步電位差跨步電位差$U_{s}=\frac{\rhoI_z3jilz61osys}{2\pi}\left(\frac{1}{\sqrt{S}}+\frac{1}{L}\right)\frac{h+b}$，同樣采用簡(jiǎn)化近似，$U_{s}=\frac{\rhoI_z3jilz61osys}{2\pi}\frac{1}{\sqrt{S}}\frac{h+b}$。已知$\rho=200\Omega\cdotm$，$I_z3jilz61osys=5kA$，$b=0.8m$，$h=0.8m$，$S=4000m^{2}$，則$U_{s}=\frac{200\times5000}{2\pi}\frac{1}{\sqrt{4000}}\frac{0.8}{0.8+0.8}\approx125.7V$。四、繼電保護(hù)相關(guān)試題試題7某10kV線路，采用過電流保護(hù)作為后備保護(hù)。已知線路的最大負(fù)荷電流$I_{L.max}=300A$，返回系數(shù)$K_{re}=0.85$，可靠系數(shù)$K_{rel}=1.2$。計(jì)算過電流保護(hù)的動(dòng)作電流（單位：A）。解答過程根據(jù)過電流保護(hù)動(dòng)作電流計(jì)算公式$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_{re}}I_{L.max}$，已知$K_{rel}=1.2$，$K_{re}=0.85$，$I_{L.max}=300A$，則$I_{op}=\frac{1.2}{0.85}\times300\approx423.5A$。試題8某變壓器采用縱差動(dòng)保護(hù)，變壓器容量$S_{T}=10MVA$，電壓比為$110/10.5kV$。已知變壓器高壓側(cè)額定電流$I_{N1}$和低壓側(cè)額定電流$I_{N2}$，計(jì)算縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流（可靠系數(shù)$K_{rel}=1.3$，變壓器的最大不平衡電流$I_{unb.max}=0.2I_{N}$，$I_{N}$為變壓器額定電流）。解答過程1.計(jì)算變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)額定電流高壓側(cè)額定電流$I_{N1}=\frac{S_{T}}{\sqrt{3}U_{1N}}=\frac{10\times10^{3}}{\sqrt{3}\times110}\approx52.5A$。低壓側(cè)額定電流$I_{N2}=\f