注册电气工程师专业考试发输变电专业案例分析上午真题.docx

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注册电气工程师专业考试发输变电专业案例分析上午真题

注册电气工程师专业考试（发输变电专业）案例分析上午真题2013年

案例分析题

案例题一定要有分析（步骤和过程）、计算（要列出相应的公式）、依据（主要是规程、规范、手册），如果是论述题要列出论点。

某工厂拟建一座110kV终端变电站，电压等级110/10kV，由两路独立的110kV电源供电。

预计一级负荷10MW，二级负荷35MW，三级负荷10MW。

站内设两台主变压器，接线组别为YNd11。

110kV采用SF6断路器，110kV母线正常运行方式为分列运行。

10kV侧采用单母线分段接线，每段母线上电缆出线8回，平常长度4km。

未补偿前工厂内负荷功率因数为86%，当地电力部门要求功率因数达到96%。

请回答下列问题。

1.说明该变电站主变压器容量的选择原则和依据，并通过计算确定主变压器的计算容量和选择的变压器容量最小值应为下列哪组数值?

______

A.计算值34MVA，选40MVA

B.计算值45MVA，选50MVA

C.计算值47MVA，选50MVA

D.计算值53MVA，选63MVA

答案：

C

《35kV～110kV变电站设计规范》（GB50059—2011）第3.1.3条：

装有两台及以上变压器的变电站，当断开一台主变压器时，其余主变压器的容量（包括过负荷能力）应满足全部一、二级负荷用电的要求。

一、二级负荷功率合计：

Pj=P1+P2=10+35=45MW

主变压器计算容量：

，选择容量为50MVA。

2.假如主变压器容量为63MVA，Ud%=16，空载电流为1%。

请计算确定全站在10kV侧需要补偿的最大容性无功容量应为下列哪项数值?

______

A.8966kvar

B.16500kvar

C.34432kvar

D.37800kvar

答案：

C

《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P476式（9-1）、式（9-2）及表9-8。

对于直接供电的末端变电所，最大容性无功量应等于装置所在母线上的负荷按提高功率因数所需补偿的最大容性无功量与主变压器所需补偿的最大容性无功量之和。

a．母线上的负荷所需补偿的最大无功量：

Qcf.m=PfmQcfo=55×0.3=16.5Mvar=16500kvar

b.主变压器所需补偿的最大无功量：

则：

c．全站最大无功补偿容量：

Qm=Qcfm+QcB.m=16500+17937=34437Mvar

3.若该电站10kV系统中性点采用消弧线圈接地方式，试分析计算其安装位置和补偿容量计算值应为下列哪一选项?

（请考虑出线和变电站两项因素）______

A.在主变压器10kV中性点接入消弧线圈，其计算容量为249kVA

B.在主变压器10kV中性点接入消弧线圈，其计算容量为289kVA

C.在10kV母线上接入接地变压器和消弧线圈，其计算容量为249kVA

D.在10kV母线上接入接地变压器和消弧线圈，其计算容量为289kVA

答案：

D

《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P261～262式（6-32）、式（6-34），表6-46。

电缆线路的电容电流：

Ic1=0.1UeL=0.1×10×（4×8）=32A

变电所增加的电容电流：

Ic2=Ic1×16%=32×16%=5.12A

单相接地短路时总电容电流：

Ic=Ic1+Ic2=32+5.12=37.12A

消弧线圈的补偿容量：

由于主变压器的接线组别为YNd11，10kV侧无中性点，因此需采用专用接地变压器。

某室外220kV变电站，地处海拔1000m，以下，其高压配电装置的变压器进线间隔断面图如下。

4.上图为变电站高压配电装置断面，请判断下列对安全距离的表述中，哪项不满足规程要求?

并说明判断依据的有关条文。

______

A.母线至隔离开关引下线对地面的净距L1≥4300mm

B.母线至隔离开关引下线对邻相母线的净距L2≥2000mm

C.进线跨带电作业时，上跨导线对主母线的垂直距离L3≥2550mm

D.跳线弧垂L4≥1700mm

答案：

D

《高压配电装置设计技术规程》（DL/T5352—2006）第8.1.1条及表8.1.1。

L1：

无遮拦裸导体至地面之间，取C值，为4300mm。

L2：

不同相的带电部分之间，取A2值，为2000mm。

《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P700倒数第10行，附图10-3及P704附图10-6。

L3：

母线及进出线构架导线均带电，人跨越母线上方，此时，人的脚对母线的净距不得小于B1值，为2550mm。

L4：

跳线在无风时的弧垂应不小于最小电气距离A1值，为1800mm。

明显的，选项D不满足要求。

5.该变电站母线高度10.5m，母线隔离开关支架高度2.5m，母线隔离开关本体（接线端子距支架顶）高度2.8m，要满足在不同气象条件的各种状态下，母线引下线与邻相母线之间的净距均不小于A2值，试计算确定母线隔离开关端子以下的引下线弧垂f0（上图中所示）不应大于下列哪一数值?

______

A.1.8m

B.1.5m

C.1.2m

D.1.0m

答案：

D

《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P703式（附10-46）。

由H2+Hg-f0≥C，得f0≤Hz+Hg-C，则f0≤2.5+2.8=4.3=1.0m。

6.假设该变电站有一回35kV电缆负荷回路，采用交流单芯电力电缆，金属层接地方式按一端接地设计，电缆导体额定电流Ie=300A，电缆计算长度1km，三根单芯电缆直埋敷设且水平排列，相间距离20cm，电缆金属层半径3.2cm。

试计算这段电缆线路中间相（B相）正常感应电压是多少?

______

A.47.58V

B.42.6V

C.34.5V

D.13.05V

答案：

C

《电力工程电缆设计规范》（GB50217—2007）附录F“交流系统单芯电缆金属层正常感应电势算式”。

某新建电厂一期安装两台300MW机组，采用发电机一变压器单元接线接入厂内220kV屋外中型配电装置，配电装置采用双母线接线。

在配电装置架构上装有避雷针进行直击雷保护，其海拔高度不大于1000m。

主变中性点可直接接地或不接地运行，配电装置设计了以水平接地极为主的接地网，接地电阻为0.65Ω，配电装置（人脚站立）处的土壤电阻率为100Ω·m。

7.在主变压器高压侧和高压侧中性点装有无间隙金属氧化锌避雷器，请计算确定避雷器的额定电压值，并从下列数值中选择正确的一组?

______

A.189kV，146.2kV

B.189kV，137.9kV

C.181.5kV，143.6kV

D.181.5kV，137.9kV

答案：

A

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T50064—2014）第4.4.3条。

主变压器高压侧（相地）：

0.75Um=0.75×252=189kV

主变压器高压侧（中性点）：

0.58Um=0.58×252=146.16kV，取中性点直接接地或不接地额定电压之大者。

8.若主变压器高压侧至配电装置间采用架空线连接，架构上装有两个等高避雷针，如图所示，若被保护物的高度为15m，请计算确定满足直击雷保护要求时，避雷针的总高度最短应选择下列哪项数值?

______

A.25m

B.30m

C.35m

D.40m

答案：

B

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T50064—2014）第5.2.22相关公式。

如图所示：

采用相似三角形原理，计算出15m高度，O点（两避雷针中心点）需要保护的距离为：

（1）设避雷针高度为30m，则P=1，ha=30-15=15m；两避雷针之间的距离：

①O点为假想避雷针的顶点，高度为：

，满足要求。

②hx=0.5h，rx=haP=15×1=15m＞14m，满足要求。

③中间参数：

，则选用图a进行计算，查图a可知

则bx=13.5m＜rx，且bx＜by，可保护全部范围。

（2）设避雷针高度为25m，则P=1，ha=25-15=10m。

两避雷针之间的距离：

①O点为假想避雷针的顶点，高度为：

，满足要求。

②hx=0.5h，rx=haP=10×1=10m＜14m，不能满足要求。

③中间参数：

，则选用图a进行计算，查图a可知

则bx=7.5m＞by，满足要求。

解题示意图：

（图中虚线及点画线均为辅助线，无实际意义）

9.当220kV配电装置发生单相短路时，计算入地电流不大于且最接近下列哪个值时，接地装置可同时满足允许的最大接触电位差和最大跨步电位差的要求?

（接地电路故障电流的持续时间取0.06s，表层衰减系数Cs=1，接地电位差影响系数Km=0.75，跨步电位差影响系数Ks=0.6）______

A.1000A

B.1500A

C.2000A

D.2500A

答案：

B

《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T50065—2011）第4.2.2条及附录D。

接触电位差允许值：

跨步电位差允许值：

入地电流允许值1：

Ut=KmU=KmI1R

入地电流允许值2：

Us=KsU=KsI2R

入地电流允许值取小者，因此Ig≤1599.5A，取1500A。

10.若220kV配电装置的接地引下线和水平接地体采用扁钢，当流过接地引下线的单相短路接地电流为10kA时，按满足热稳定条件选择，计算确定接地装置水平接地体的最小截面应为下列哪项数值?

（设主保护的动作时间10ms；断路器失灵保护动作时间1s，断路器开断时间90ms，第一级后备保护的动作时间0.6s；接地体发热按400℃。

）______

A.90mm2

B.112.4mm2

C.118.7mm2

D.149.8mm2

答案：

B

《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T14285—2006）第4.8.1-6条：

对双母线、双母线分段等接线，为防止母线保护因检修退出失去保护，母线发生故障会危及系统稳定和使事故扩大时，宜装设两套母线保护。

《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T50065—2011）第4.3.5-3条、附录E第E.0.1条、第E.0.3-1条。

热稳定校验用时间：

te≥tm+tf+to=0.01+1+0.09=1.1s

第4.3.5-3条：

接地装置接地极的截面，不宜小于连接至该接地装置的接地导体（线）截面的75%。

连接接地导体最小截面：

mm2

水平接地装置（接地极）最小截面：

Se≥0.75×149.8=112.35mm2

某发电厂直流系统接线如图所示。

已知条件如下：

1）铅酸免维护蓄电池组：

1500Ah、220V、104个蓄电池（含连接条的总内阻为9.67mΩ，单个蓄电池开路电压为2.22V）；

2）直流系统事故初期（1min）冲击放电电流Icho=950A；

3）直流断路器系列为4A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A、100A、125A、160A、180A、200A、225A、250A、315A、350A、400A、500A、600A、700A、800A、900A、1000A、1250A、1400A；

4）Ⅰ母线上最大馈线断路器额定电流为200A，Ⅱ母线上馈线断路器额定电流见图；

5）铜电阻系数ρ=0.0184Ω·mm2/m；S1内阻忽略不计。

请根据上述条件计算下列各题（保留两位小数）。

11.按回路压降计算选择L1电缆截面应为下列哪项数值?

______

A.138.00mm2

B.158.91mm2

C.276.00mm2

D.317.82mm2

答案：

D

《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T5044—2014）附录A第A.3.6条和附录E表E.2-1、表E.2-2。

蓄电池出口回路计算电流：

Ica2=Icho=950A

计算电流取其大者：

Ica=Ica2=950A

按回路允许电压降：

mm2

12.计算并选择S2断路器的额定电流应为下列哪项数值?

______

A.16A

B.25A

C.32A

D.40A

答案：

D

《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T5044—2004）附录A第A.3.5条及表A.5-1。

（1）控制、保护、信号回路额定电流：

In1≥Kc（Icc+Icp+Ics）=0.8×（6+4+2）=9.6A

（2）上一级支流母线馈线断路器额定电流应大于直流分电柜馈线断路器的额定电流，电流级差宜符合选择性规定。

根据表A.5-1，可知取40A，对应答案D。

13.若L1的电缆规格为YJV-2×（1×500mm2），计算d1点的短路电流应为下列哪项数值?

______

A.23.88kA

B.22.18kA

C.21.13kA

D.19.73kA

答案：

D

《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T5044—2014）附录A表A.6-2和附录G。

查表A.6-2，500mm2单芯电缆内阻为0.037mΩ/m，总电阻为：

rj=0.037×20×2=1.48Ω

直流母线上短路电流：

14.计算并选择S1断路器的额定电流应为下列哪项数值?

______

A.150A

B.400A

C.900A

D.1000A

答案：

C

《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T5044—2014）附录A第A.3.6条：

蓄电池出口回路。

断路器额定电流：

In≥Kc4Inmax=3.0×200=600A

取以上两种情况中电流量较大者，则In≥825A，断路器规格为900A。

15.计算并选择S11断路器的额定电流应为下列哪项数值?

______

A.150A

B.180A

C.825A

D.950A

答案：

B

《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T5044—2014）第6.4.1-1条。

试验放电装置额定电流：

则断路器规格取180A。

某新建110/10kV变电站设有2台主变，单侧电源供电，110kV采用单母分段接线，两段母线分列运行。

2路电源进线分别为L1和L2，两路负荷出线分别为L3和L4。

L1和L3接在1号母线上，110kV电源来自某220kV变电站110kV母线，其110kV母线最大运行方式下三相短路电流20kA，最小运行方式下三相短路电流为18kA。

本站10kV母线最大运行方式下三相短路电流为23kA，线路L1阻抗为1.8Ω，线路L3阻抗为0.9Ω。

16.请计算1号母线最大短路电流是下列哪项数值?

______

A.10.91kA

B.11.95kA

C.12.87kA

D.20kA

答案：

C

《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P120

表4-1和表4-2、式（4-10）及P129式（4-20）。

A点短路：

设Sj=100MVA，Uj=115kV，则Ij=0.502kA

系统电抗标幺值：

L1线路电抗标幺值：

三相短路电流标幺值：

110kV的1号母线最大三相短路电流有名值：

Ik=I*kIj=25.83×0.502=12.97kA

接线示意图如下：

17.请计算在最大运行方式下，线路L3末端三相短路时，流过线路L1的短路电流是下列哪项数值?

______

A.10.24kA

B.10.91kA

C.12.87kA

D.15.69kA

答案：

B

《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P120表4-1和表4-2、式（4-10）及P129式（4-20）。

B点短路：

设Sj=100MVA，Uj=115kV，则Ij=0.502kA

L3线路电抗标幺值：

三相短路电流标幺值：

L3末端短路时，三相短路电流有名值：

Ik=I*kIj=21.975×0.502=11.03kA

18.若采用电流保护作为线路L1的相间故障后备保护，请问校验该后备保护灵敏度采用的短路电流为下列哪项数值?

请列出计算过程。

______

A.8.87kA

B.10.24kA

C.10.91kA

D.11.95kA

答案：

A

《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P120表4-1和表4-2、式（4-10）及P129式（4-20）。

校验保护灵敏系数允许按常见不利运行方式下的不利故障类型进行校验。

一般的，采用最小运行方式末端两相短路的稳态电流，即B点两相短路。

设Sj=100MVA，Uj=115kV，则Ij=0.502kA

系统电抗标幺值：

L1线路电抗标幺值：

L3线路电抗标幺值：

三相短路电流标幺值：

最小两相短路申流有名值：

Ik=0.866I*kIj=0.866×20.41×0.502=8.87kA

19.已知主变高压侧CT变比为300/1，线路CT变比为1200/1。

如果主变压器配置差动保护和过流保护，请计算主变高压侧电流互感器的一次电流倍数最接近下列哪项数值?

（可靠系数取1.3）______

A.9.06

B.21.66

C.24.91

D.78

答案：

A

《电力工程电气设计手册》（电气二次部分）P69式（20-9）。

20.若安装在线路L1电源侧电流保护作为L1线路的主保护，当线路L1发生单相接地故障后，请解释说明下列关于线路重合闸表述哪项是正确的?

______

A.线路L1本站侧断路器跳三相重合三相，重合到故障上跳三相

B.线路L1电源侧断路器跳三相重合三相，重合到故障上跳三相

C.线路L1本站侧断路器跳单相重合单相，重合到故障上跳三相

D.线路L1电源侧断路器跳单相重合单相，重合到故障上跳三相

答案：

B

《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T14285—2006）第5.2.4.1条。

110kV及以下单侧电源线路的自动重合闸装置采用三相一次方式。

500kV架空送电线路，导线采用4×LGJ-400/35，子导线直径26.8mm，重量1.348kg/m，位于土壤电阻率100Ω·m地区。

21.某基铁塔全高60m，位于海拔79m、0级污秽区，悬垂单串绝缘子型号为XP-16（爬电距离290mm，有效系数1.0，结构高度155mm），用爬电比距法计算确定绝缘子片数时，下列哪项是正确的?

______

A.27片

B.28片

C.29片

D.30片

答案：

B

《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545—2010）第7.0.5条。

根据《高压配电装置设计技术规程》（DL/T5352—2006）附录A表A.2，爬电比距λ=1.6cm/kV

绝缘子片数：

，取28片。

22.某基铁塔需加人工接地来降低其接地电阻，若接地体采用

10圆钢，按十字形水平敷设，人工接地体的埋设深度为0.6m，四条射线的长度均为10m，请计算这基杆塔的工频接地电阻应为下列哪项数值?

（不考虑钢筋混凝土基础的自然接地效果、形状系数取0.89）______

A.2.57Ω

B.3.68Ω

C.5.33Ω

D.5.63Ω

答案：

C

《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T50065—2011）附录A第A.0.2条。

水平接地极的接地电阻：

23.若绝缘子串U50%雷电冲击放电电压为1280kV，相导线电抗X1=0.423Ω/km，电纳B1=2.68×10-6（1/Ω·km），在雷击导线时，计算其耐雷水平应为下列哪项数值?

______

A.70.48kA

B.50.12kA

C.15.26kA

D.12.89kA

答案：

D

《电力工程高压送电线路设计手册》（第二版）P24式（2-1-41）和P129式（2-7-39）。

线路波阻抗：

雷击导线时的耐雷水平：

24.海拔不超过1000m时，雷电和操作要求的绝缘子片数为25片，请计算海拔3000m处、悬垂绝缘子结构高度为170mm时，需选用多少片?

（特征系数取0.65）______

A.25片

B.27片

C.29片

D.30片

答案：

B

《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545—2010）第7.0.8条。

折算至绝缘子结构高度为170mm，即

，取23片。

高海拔悬垂绝缘子片数：

nH=ne0.1215m1（H-1000）/1000=25×e0.125×0.65（3000-1000）/1000=26.9，取27片。

25.若基本风速折算到导线平均高度处的风速为28m/s，操作过电压下风速应取下列哪项数值?

______

A.10m/s

B.14m/s

C.15m/s

D.28m/s

答案：

C

《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545—2010）附录A。

操作过电压风速：

0.5×基本风速折算至导线平均高度处的风速（不低于15m/s）。

即：

v=0.5×28=14m/s＜15m/s，取风速15m/s。