电气工程啧考试第四章.docx

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电气工程啧考试第四章

第四章 设备选择

　　本章在整个考试中分值大概占40分，其中专业知识占20分左右，案例占20分左右。

考点分散，考试题目有一定难度。

答题依据主要有《电力工程电气设计手册电气一次部分》第六章和《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）。

重点考查电器设备的选择技术条件和环境条件、各种电器设备的选择等内容，近年来加大了对水电厂电气设备相关内容的考查，涉及的规范为《水力发电厂机电设计规范》（DL／T518—2004）。

　单项选择题 

（1）水电厂以下哪一回路在发电机出口可不装设断路器?

（2012）

　　A．扩大单元回路 

　　B．三绕组变压器 

　　C．抽水蓄能电厂采用发电机侧同期与换相 

　　D．双绕纰无载调压变压器 

　　答案：

[D]

　　依据：

《水力发电厂机电设计规范》（DL／T5186—2004）第5．2．4条：

“以下各回路发电机出口必须装设断路器：

扩大单元回路；联合单元回路：

三绕组变压器或自耦变压器回路；抽水蓄能电厂采用发电机侧同期与换相或接有启动变压器的回路。

”

（2）某变电所选用了400kVA、35／0．4kV所用变压器，其低压侧进线回路持续工作电流为下列哪个数值?

（2012）

　　A．519A

　　B．577A

　　C．606A

　　D．638A 

　　答案：

[C]

　　依据：

《220kV～500kV变电所所用电设计技术规程》（DL／T5155—2002）附录E的式（E1）有 

　　（3）某变电所中，有一组双星形接线的35kV电容器组，每星的每相有2个串联段，每段由5台500kvar电容器并联组成，此电容器纽的总容量为（　　）。

（2011）

　　A．7500kvar

　　B．10000kvar

　　C．15000kvar

　　D．30000kvar

　　答案：

[D]

　　依据：

　　Q=2×5×3×500×2kvar=30000kvar

　　（4）某110kV变电所需要增容扩建，已有一台7500kV·A110／10．5kVYdll的主变压器，下列可以与其并联运行、允许的最大容量是哪一种?

（2011）

　　A．7500kVA，Yd7

　　B．10000kVA，Ydll

　　C．15000kVA，Yd5

　　D．20000kVA，Ydll

　　答案：

[C]

　　依据：

《电力变压器选用导则》（GB／T17468—2008）6．1及附录C。

对于D答案，容量比已经超出2，故可首先排除。

根据附录C第d）条，“如果一台变压器的相序与另一 

　　台刚好相反，则组3中的变压器与组4中的变压器并联运行，如图C．2。

”在图C．2中，Yd5和Ydll可以并联运行。

若选C为答案，即可并联运行，容量比为2，不超过2，且容量最大。

　　（5）某滨海电厂，当地盐密度为0．21mg／cm2，厂中220kV户外电气设备瓷套的爬电距离应不小于（　　）。

（２０１１）

　　A．5040mm

　　B．6300mm

　　C．7258mm

　　D．7812mm

　　答案：

[B]

　　依据：

《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）附录C得知该发电厂属于Ⅲ污秽区，查表C．2得知220kV及以下爬电比距为2．5cm／kV，根据爬电比距的定义可得爬电距离l=2．5×252cm=630cm=6300mm，式中252为220kV系统设备最高工作电压。

　　（6）发电厂、变电所中，下列电压互感器型式的选择条件，哪一条是不正确的?

（2011）

　　A．35kV屋内配电装置，宜采用树脂浇注绝缘电磁式电压互感器 

　　B．35kV屋外配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器 

　　C．110kV屋内配电装置，当容量和准确度满足要求时，宜采用电容式电压互感器 

　　D．SF6全封闭组合电器宜采用电容式电压互感器 

　　答案：

[D]

　　依据：

《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第16．0．3条，SF6全封闭组合电器宜采用电磁式电压互感器。

　　（7）对于农村电网，通常通过220kV变电所或110kV变电所向35kV负荷供电，下列系统中，哪项的两台主变压器35kV侧不能并列运行?

（2011）

　　A．220／110／35kV，50MVA，Yyd形主变与220／110／35kV，180MVA，Yyd形主变 

　　B．220／110／35kV，150MVA，Yyd形主变与110／35kV，63MVA，Yd形主变 

　　C．220／110／35kV，150MVA，Yyd形主变与110／35／10kV，63MVA，Yyd形主变 

　　D．220／35kV，180MVA，Yd形主变与220／110／35kV，180MVA，Yyd形主变 

　　答案：

[C]

　　依据：

《电力变压器选用导则》（GB／T17468—2008）第6．1条：

“电力变压器并联运行的条件：

　　①相位关系要相同，即钟时序要相同； 

　　②电压和电压比要相同，允许偏差也相同（尽量满足电压比在允许偏差范围内），调压范围与每级电压要相同； 

　　③短路阻抗相同，尽量控制在允许偏差范围±10％，还应注意极限正分接位置短路阻抗与极限负分接位置短路阻抗要分别相同； 

　　④容量比在0．5～2之间。

”

　　本题中C答案，前者110／35kV的接线形式是Yd形接线，后者是Yy形接线，故不能并列运行。

　　（8）电力系统中，330kV并联电抗器容量和台数的选择，下面哪个因素可不考虑?

（2011）

　　A．限制C频过电压 

　　B．限制潜供电流 

　　C．限制短路电流 

　　D．无功平衡 

　　答案：

[C]

　　依据：

《电力工程电气设计手册电气一次部分》第9．6节第2条：

“超高压并联电抗器的位置和容量选择与很多因素有关。

但应首先考虑限制工频过电压的需要，并结合限制潜供电流、防止自励磁、同期并列以及无功补偿等方面的要求，进行技术经济综合论证。

”

　　（9）当校验发电机断路器开断能力时，下列哪条规定是错误的?

（2011）

　　A．应分别校核系统源和发电源在主弧触头分离时对称短路电流值 

　　B．应分别校核系统源和发电源在主弧触头分离时非对称短路电流值 

　　C．应分别校核系统源和发电源在主弧触头分离时非对称短路电流的直流分量 

　　D．在校核系统源对称短路电流时，可不考虑厂用高压电动机的影响 

　　答案：

[D]

　　依据：

《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第9．3．6条：

“在校验发电机断路器开断能力时，应分别校核系统源和发电源在主弧触头分离时对称短路电流值、非对称短路电流值及非对称短路电流的直流分量值；在校核系统源对称短路电流时应考虑厂用高压电动机的影响。

”

　　（10）在电力工程中，对TP类电流互感器，下列哪一级电流互感器的剩磁可以忽略不计?

（2011）

　　A．TPS级电流互感器 

　　B．TPX级电流互感器 

　　C．TPY级电流互感器 

　　D．TPZ级电流互感器 

　　答案：

[D]

　　依据：

TP类（TP意为暂态保护）电流互感器。

　　该类电流互感器的准确限值是考虑一次电流中同时具有周期分量和非周期分量，并按某种规定的暂态工作循环时的峰值误差来确定的。

该类电流互感器适用于考虑短路电流中非周期分量暂态影响的情况。

　　TP类保护用电流甄感器是能满足短路电流具有非周期分量的暂态过程性能要求的保护用电流互感器。

　　根据《导体和电器选择设计技术舰定》《DL／T5222—2005》条文说明第15．0．4条，TP类电流互感器分为以下级别并定义如下：

　　TPS级：

低漏磁电流互感器，其性能由二次励磁特性和匝数比误差限值规定。

对剩磁无限制。

　　过饱和磁通的10％。

　　TPZ级：

准确限值规定为在指定的二次回路时间常数下，具有最大直流偏移的单次通 

　　（11）在中性点非直接接地电力系统中，中性点电流互感器一次回路启动电流应按下列哪一条件确定?

（2011）

　　A．应按二次电流及保护灵敏度确定一次回路启动电流 

　　B．应按接地电流确定一次回路启动电流 

　　C．应按电流互感器准确限值系数确定一次回路启动电流 

　　D．应按电流互感器的容量确定一次回路启动电流 

　　答案：

[A]

　　依据：

《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第15．0．9条：

“中性点非直接接地系统中，中性点电流互感器由二次电流及保护灵敏度确定一次回路启动电流。

”多项选择题 

（1）选择低压厂用变压器高压侧回路熔断器时，下列哪些规定是正确的?

（2012）

　　A．熔断器应能承受低压侧电动机成组起动所产生的过电流 

　　B．变压器突然投入时的励磁涌流不应损伤熔断器 

　　C．熔断器对变压器低压侧的短路故障进行保护，熔断器的最小开断电流低于预期短路电流 

　　D．熔断器按能承受变压器的额定电流的条件进行选择 

　　答案：

[A、B、C]

　　依据：

《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第17．0．1条。

　　分析：

每条规定对应一个选项，找到就能得分。

（2）变电所中，一台额定电流630A的10kV真空断路器，可用于下列哪几种10kV三相电容器组?

（2012）

　　A．10000kvar

　　B．8000kvar

　　C．5000kvar

　　D．3000kvar

　　答案：

[B、C、D]

　　依据：

《35～110kV变电所设计规范》（GB50059—1992）第3．7．3条：

“电容器装置的电器和导体的长期允许电流，不应小于电容器组额定电流的1．35倍。

”

　　若选10000kvar的电容器组，则其长期允许载流量为 

　　不符合要求。

　　若选8000kvar的电容器组，则其长期允许载流量为 

　　符合要求。

　　由此判断，容量小于8000kvar的电容器组均符合要求。

　　分析：

本题若采用《并联电容器装置设计规范》（GB50227—2008）第5．1．3条，采用1．3倍电容器组的额定电流，答案也对。

《35～110kV变电所设计规范》（GB50059一1992）已经废止，《35kV～110kV变电站设计规范》（GB50059—2011）于2012年8月1日开始施行，故2012年考试依据仍是老规范，2013年考试将以新规范为依据。

　　（3）在选用电气设备时，下面哪些内容是符合规程规定的?

（2012）

　　A．选用电器的最高工作电压不应低于所在系统的系统最高电压 

　　B．选用导体的长期允许电流不得小于该回路的额定电流 

　　C．电器的正常使用环境条件规定为：

周围空气温度不高于40℃，海拔不超过1000m

　　D．确定校验用短路电流应按系统发生最大短路电流的正常运行方式 

　　答案：

[A、C、D]

　　依据：

《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第5．0．1条、5．0．2条、5．0．3条、5．0．4条。

根据第5．0．2条：

“选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流”，与B答案的说法不一致。

　　（4）变电所中，可以作并联电容器组泄能设备的是下列哪几种?

（2012）

　　A．电容式电压互感器 

　　B．电磁式电压互感器 

　　C．放电器件 

　　D．电流互感器 

　　答案：

[A、B、C]

　　依据：

《并联电容器装置设计规范》（GB50227—2008）第5．6条及条文说明。

　　分析：

该条文说明指出，经过多年的设备制造发展和运行实践经验，放电线圈已经形成定型产品，采用电压互感器作为电容器组的放电器的情况已不存在。

另外，根据《并联电容器装置设计规范》（GB50227—2008）第5．6．1条，可以采用电压互感器作为放电器，但并没有特别指明是哪种类型（电容式、电磁式）的互感器。

　　（5）屋外配电装置的导体、套管、绝缘子和金具选择时，其安全系数的取值下列说法哪些是正确的?

（2012）

　　A．套管在荷载长期作用时的安全系数不应小于2．5

　　B．悬式绝缘子在荷载短时作用时对应于破坏荷载时的安全系统不应小于2．5

　　C．软导体在荷载长期作用时的安全系数不应小于4

　　D．硬导体对应于屈服点应力在荷载短时作用时的安全系数不应小于1．67

　　答案：

[A、B、C]

　　依据：

《高压配电装置设计技术规程》（DL／T5352—2006）表7．1．8。

。

　　分析：

根据表7．1．8注2可知，硬导体的安全系数对应于屈服点，在荷载短时作用时的安全系数为1．4。

　　（6）电力工程中，按冷却方式划分变压器的类型，下列哪几种是正确的?

（2011）

　　A．自冷变压器、强迫油循环自冷变压器 

　　B．风冷变压器、强迫油循环风冷变压器 

　　C．水冷变压器、强迫油循环水冷变压器 

　　D．强迫导向油循环风冷变压器、强迫导向油循环水冷变压器 

　　答案：

[A、B、D]

　　依据：

《电力变压器选用导则》（GB／T17468—2008）第4．2条：

“变压器的类型按冷却方式可分为：

自冷变压器、风冷变压器、强迫油循环自冷变压器、强迫油循环风冷变压器、强迫油循环水冷变压器、强迫导向油循环风冷变压器和强迫导向油循环水冷变压器。

对干式变压器采用空气自冷的冷却方式。

”

　　（7）电力工程中，关于断路器选择，下列哪几种规定是正确的?

（2011）

　　A．35kV系统中电容器组回路宜选用sF6断路器或真空断路器 

　　B．当断路器的两端为互不联系的电源时，断路器同极断口间的公称爬电比距与对地公称爬电比距之比一般取为1．15～1．3

　　C．110kV以上的系统，当电力系统稳定要求快速切除故障时，应选用分闸时间不大于0．04s的断路器 

　　D．在110kV及以下的中性点非直接接地的系统中，断路器首相开断系数应取1．3

　　答案：

[A、B、C]

　　依据：

根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第9．2．11条，A答案正确；根据第9．2．13条第3款，B答案正确；根据第9．2．7条，C答案正确；根据第9．2．3

　　条：

“在110kV及以下的中性点非直接接地的系统中，首相开断系数应取1．5”。

故D答案错误。

　　（8）使用在500kV电力系统中的断路器在满足基本技术条件下，尚应根据其使用条件校验下列哪些开断性能?

（2011）

　　A．近区故障条件下的开合性能 

　　B．异相接地条件下的开合性能 

　　C．二次侧短路开断性能 

　　D．直流分量开断性能 

　　答案：

[A、B、C]

　　依据：

《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第9．2．14条。

　　（9）电力工程中，普通限流电抗器的电抗百分值应按下列哪些条件选择和校验?

（2011）

　　A．将短路电流限制到要求值 

　　B．出线上的电抗器的电压损失不得大于母线额定电压的6％ 

　　C．母线分段电抗器不必校验短路时的母线剩余电压值 

　　D．装有无时限继电保护的出线电抗器，不必校验短路时的母线剩余电压值 

　　答案：

[A、C、D]

　　依据：

根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第14．2．3条，可知答案A、C、D正确。

根据第14．2．3条第2款：

正常工作时，电抗器的电压损失不得大于母线额定电压的5％，对于出线电抗器，尚应计及出线上的电压损失，可知B答案错误。

　　（10）电力工程中，变压器回路熔断器的选择规定，下列哪些是正确的?

（2011）

　　A．熔断器按能承受变压器的额定电流进行选择 

　　B．变压器突然投入时的励磁涌流不应损伤熔断器 

　　C．熔断器对变压器低压侧的短路故障进行保护，熔断器的最小开断电流应低于预期短路电流 

　　D．熔断器应能承受低压侧电动机成组起动所产生的过电流 

　　答案：

[B、C、D]

　　依据：

根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第17．0．10条，可知答案B、C、D正确。

根据第17．0．10条第1款：

“熔断器应能承受变压器的容许过负荷电流及低压侧电动机成组起动所产生的过电流”，故答案A错误。

　案例题 

　　题1：

某火力发电厂，在海拔1000m以下，发电机变压器组单元接线如图4-1所示。

设i1、i2分别为d1、d2点短路时流过DL的短路电流，已知远景最大运行方式下，i1的交流分量起始有效值为36kA不衰减，直流分量衰减时间常数为45ms；i2的交流分量起始有效值为3．86kA，衰减时间常数为720ms，直流分量衰减时间常数为260ms。

请解答下列各题（计算题按最接近数值选项）。

（2011）

（1）若220kV断路器额定开断电流50kA，d1或d2点短路时主保护动作时间加断路器开断时间均为60ms。

请计算断路器应具备的直流分断能力及当d2点短路时需要开断的短路电流直流分量百分数最接近下列哪组数值?

　　（A）37．28%、86．28% 

　　（B）26．36%、79．3% 

　　（C）18．98%、86．28% 

　　（D）6．13%、26．36% 

　　答案：

[C]

　　解答过程：

1）根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第9．2．5条及条文说明。

当断路器安装地点的短路电流直流分量不超过断路器额定短路开断电流的20%时额定短路开断电流仅由交流分量来表征，不必校验断路器的直流分断能力；短路电流中的直流分量是以断路器的额定短路开断电流值的100%核算的。

　　2）根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）附录F式（F．3．1-2）。

显然d1点的短路电流较大，按100%断路器额定短路开断电流校验直流分断能力，故有 

　　式中，45ms为直流分量衰减时间常数；60ms为主保护动作时间加断路器开断时间。

d2点短路时需要开断的短路电流直流分量百分比为 

　　式中，260ms为直流分量衰减时间常数，720ms为交流分量衰减时间常数。

（2）试计算接地开关GD应满足的最小动稳定电流最接近下列哪项数值?

　　（A）120kA（B）107kA（C）104kA（D）94kA

　　答案：

[D]

　　解答过程：

根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第F．4．1条式（F．4．1-1）（不考虑周期分量的衰减，Kch取1．85）有 

　　（3）图中主变压器中性点回路NCT电流比宜选择下列哪项?

为什么?

　　（A）100／5A

　　（B）400／5A

　　（C）1200／5A

　　（D）4000／5A

　　答案：

[B]

　　解答过程：

根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）第15．0．6条规定：

“电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流，应大于变压器允许的不平衡电流，一般可按变压器额定电流的30%选择。

安装在放电间隙回路的电流互感器，一次额定电流可按100A选择。

”可得：

　　（4）主变压器区域有一支42m高的独立避雷针，主变至220kV配电装置架空线在附近经过，高度为14m。

计算该避雷针与220kV架空线间的空间最小距离最接近下列哪项数值?

（已知避雷针冲击接地电阻为12Ω，不考虑架空线风偏）

　　（A）1．8m

　　（B）3．0m

　　（C）3．8m

　　（D）4．6m

　　答案：

[C]

　　解答过程：

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL／T620—1997）第7．1．1条：

“独立避雷针、避雷线与配电装置带电部分、发电厂和变电所电气设备接地部分、架构接地部分之间的空气中的距离，应符合式（15）的要求”，即 

　　Sa≥0．2Ri＋0．1h=（0．2×12＋0．1×14）m=3．8m

　　（5）已知每相对地电容：

C1=0．13μF，C2=0．26μF，发电机定子绕组CF=0．45μF；忽略封闭母线和变压器的电容。

中性点接地变压器TE的电压比n=85。

请计算发电机中性点接地变压器二次侧电阻Re的值最接近下列哪项?

　　（A）0．092Ω

　　（B）0．159Ω

　　（C）0．477Ω

　　（D）1149Ω 

　　答案：

[B]

　　解答过程：

解法1）：

根据《电力工程电气设计手册电气一次部分》式（6-47）可得 

　　接近于B答案。

　　解法2）：

根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）式（18．2．5-4）有 

题2：

某500kV变电所中有750MVA、500／220／35kV主变压器两台。

35kV母线分列运行、最大三相短路容量为2000MVA，是不接地系统。

拟在35kV侧安装几组并联电容器组。

请按各小题假定条件回答下列问题。

（2011）

（1）如本变电所每台主变压器35kV母线上各接有l00Mvar电容器组，请计算电容器组投入运行后母线电压升高值为（　　）。

　　（A）13．13kV

　　（B）7kV

　　（C）3．5kV

　　（D）1．75kV

　　答案：

[D] 

　　解答过程：

根据《并联电容器装置设计规范》（GB50227—2008）第5．2．2条及条文说明知，并联电容器装置接入电网后引起的母线电压升高可按下式计算：

（2）如本变电所安装的三相35kV电容器组，每组由单台500kvar电容器或334kvar电容器串、并联组合而成，采用双星形接线，每相的串联段是2。

请选择下列哪一种组合符合规程规定且单组容量较大?

并说明理由。

　　（A）每串联段500kvar，7台并联 

　　（B）每串联段500kvar，8台并联 

　　（C）每串联段334kvar，10台并联 

　　（D）每串联段334kvar，11台并联 

　　答案：

[D]

　　解答过程：

根据《并联电容器装置设计规范》（GB50227—2008）第4．1．2条第3款知，每个串段的电容器并联总容量不应超过3900kvar，故首先可以排除B。

　　如果选择A，则总容量为7×2×2×500×3kvar=42000kvar=42Mvar

　　如果选择C，则总容量为10×2×2×334×3kvar=40080kvar≈40Mvar

　　如果选择D，则总容量为11×2×2×334×3kvar=44088kvar≈44Mvar

　　又根据第3．0．3条及条文说明规定：

电容器分组容量，应根据加大单组容量、减少组数的原则确定。

按加大单组容量，减少组数的原则，单组容量最大的为D答案，符合规范规定。

　　分析：

《并联电容器装置设计规范》（GB50227—2008）为最新规范，在原有GB50227—1993的基础上又做了修订，答题时应该按这个规范作答。

　　（3）如本变电所安装的四组三相35kV电容器组。

每组串5%的电抗器，每台主变压器 

　　装两组，下列哪一种电容器组需考虑对35kV母线短路容量的助增作用?

并说明理由。

　　（A）35000kvar

　　（B）40000kvar

　　（C）45000kvar

　　（D）60000kvar

　　答案：

[D]

　　解答过程：

根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）附录F的F．7条：

“下列情况可不考虑并联电容器组对短路电流的影响：

　　1）短路点在出线电抗器后； 

　　2）短路点在主变压器高压侧； 

　　3）不对称短路：

　　故应选D为正确答案。

　　（4）如本变电所安装的三相35kV电容器组，每组由48台500kvar电容器串、并联组合而成，每组容量24000kvar。

如图4．2～图4．5所