2010年注册电气工程师发输变电专业考试专业案例第二天上午考试试题及答案.doc

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2010年注册电气工程师考试案例解析（上）

题1-5某220kV变电所，原有2台120MVA主变，主变侧电压为220/110/35kV，220kV为户外管母中型布置，管母线规格为Φ100/90；220kV、110kV为双母线接线，35kV为单母线分段接线，根据负荷增长的要求，计划将现有2台主变更换为180MVA（远景按3×180MVA考虑）

1、根据系统计算结果，220kV母线短路电流已达35kA，在对该管型母线进行短路下机械强度计算时，请判断须按下列哪项考虑，并说根据。

[C]

A自重、引下线重、最大风速

B自重、引下线重、最大风速和覆冰

C自重、引下线重、短路电动力和50%最大风速且不小于15m/s风速

D引下线重、自重、相应震级的地震力和25%最大风速

[解答]：

根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》第7.3.5条及表7.3.5，可知答案为C；或根据《电力工程电气设计手册•电气一次部分》表8-17，答案也为C。

2、已知现有220kV配电装置为铝镁系（LDRE）管母线，在计及日照（环境温度35℃，海拔1000米以下）条件下，若远景220kV母线最大穿越功率为800MVA，通过计算判断下列哪个正确？

[B]

A现有母线长期允许载流量2234A，不需要更换

B现有母线长期允许载流量1944A，需要更换

C现有母线长期允许载流量1966A，需要更换

D现有母线长期允许载流量2360A，不需要更换

[解答]：

根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》第7.1.5条、表D.2及D.11，LDRE管母线规格Φ100/90，最高允许温度为+80℃的载流量，海拔1000米以下，实际环境温度35℃的综合校正系数k为0.87，修正后。

已知母线的最大传越功率，则母线持续工作电流为，所以需要更换。

3、变电所扩建后，35kV出线规模增加，若该35kV系统总的单相接地故障电容电流为22.2A，且允许短时单相接地运行，计算35kV中性点应选择下列哪种接线方式？

[D]

A35kV中性点不接地，不需装设消弧线圈

B35kV中性点经消弧线圈接地，消弧线圈容量：

450kVA

C35kV中性点经消弧线圈接地，消弧线圈容量：

800kVA

D35kV中性点经消弧线圈接地，消弧线圈容量：

630kVA

[解答]

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》第3.1.2条，可知系统应采用消弧线圈接地方式；又根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》第18.1.4条、式18.1.4，补偿容量为，根据18.1.6条，可知本系统应采用过补偿方式，系数K取1.35，得补偿容量，取630kVA

4、该变电所选择220kV母线三相短路电流为38kA，若180MVA主变阻抗为，，。

110kV、35kV侧均为开环且无电源，请计算该变电所110kV母线最大三相短路电流为

（，）[D]

A5.65kA B8.96kA C10.49kA D14.67kA

[解答]

根据《电力工程电气设计手册•电气一次部分》第四章“短路电流计算”，第4-10式，从已知系统短路容量，可求出系统的组合电抗标么值：

；又根据《电力工程电气设计手册•电气一次部分》第四章“短路电流计算”，表4-2，变压器的标么值为：

本题短路点在110kV母线，35kV侧开环且无电源，故总的电抗标么值为：

显然，本题的系统侧可视为无穷大系统。

根据《电力工程电气设计手册•电气一次部分》第四章“短路电流计算”，第4.4节公式4-20：

则。

5、该变电所现有35kV，4组7.5MVar并联电容器，更换为2台180MVA主变后，请根据规程说明下列电容器配置中，哪项是错的。

[B]

A容量不满足要求，增加2组7.5MVar电容器

B容量可以满足要求

C容量不满足要求，更换为6组10MVar电容器

D容量不满足要求，更换为6组15MVar电容器

[解答]

根据《并联电容器装置设计规范GB50227-2008》条文说明第3.0.2条，电容器容量按主变容量的10%~30%确定。

即：

现有容量，所以还需要的补偿容量范围为：

，所以选B。

题6-10建设在海拔2000米、污秽等级为Ⅲ级的220kV屋外配电装置，采用双母线接线，有2回进线，2回出线，均为架空线路。

220kV为有效接地系统，其主接线如图：

6、请根据计算母线氧化锌避雷器保护电气设备的最大距离（除主变外）。

[D]

A165m B195m C223m D263m

[解答]

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》第7.3.4条，b）款及表12：

金属氧化物避雷器与主变压器间的最大电气距离可参照表12确定。

对其他电器的最大距离可相应增加35%。

即，选D

7、图中电气设备的外绝缘当在海拔1000m以下试验时，其耐受电压为：

[B]

A相对地雷电冲击电压耐压950kV，相对地工频耐受电压395kV

B相对地雷电冲击电压耐压1055kV，相对地工频耐受电压438.5kV

C相对地雷电冲击电压耐压1050kV，相对地工频耐受电压460kV

D相对地雷电冲击电压耐压1175kV，相对地工频耐受电压510kV

[解答]

根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》第6.0.8条规定，对安装在海拔高度超过1000m地区的电器外绝缘应予校验。

当海拔高度在4000m以下时，其试验电压应乘以系数K，系数K的计算公式如下：

本例系数K为

根据该规程附录B表B.1或《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》表19，得：

220kV系统相对地雷电冲击电压耐压950kV，相对地工频耐受电压395kV，再乘以系数K，可得选项B为正确答案。

8、假设图中变压器容量为240MVA，最大负荷利用小时数T=5000小时，成本电价为0.2元/kWh，主变220kV侧架空线采用铝绞线，按经济电流密度选择截面为：

[C]

A2×400mm2 B2×500mm2 C2×630mm2 D2×800mm2

[解答]

根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》图E.6，根据最大负荷利用小时数T=5000小时，成本电价为0.2元/kWh，主变220kV架空线采用铝绞线这些信息，得经济电流密度为0.46Amm2，根据《电力工程电气设计手册•电气一次部分》表6-3，主变回路持续工作电流为1.05倍变压器额定电流，可得

在根据式8-2的

又根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》第7.1.6条，当无合适规格导体时，导体面积可按经济电流密度计算截面的相邻下一档选取。

9、配电装置内母线耐张绝缘子采用XPW-160（每片的几何爬电距离为450mm），爬电距离有效系数为1，请计算按工频电压的爬电距离选择每串的片数为：

[D]

A14 B15 C16 D18

[解答]

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》第10.2.1条或《电力工程电气设计手册•电气一次部分》第6-7节第四部分，由工频电压爬电距离要求的线路每串绝缘子片数应符合下式要求：

；

又由《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准GB/T16434-1996》表2，可知Ⅲ级污秽区220kV变电所爬电比距λ=2.5cm/kV，所以。

又由《110~500kV架空送电线路设计技术规程DL/T5092-1999》第9.0.4条，通过污秽地区的送电线路，耐张绝缘子串的片数按9.0.3选择以达到9.0.2条规定的片数时，可不再比悬垂绝缘子串增加。

第9.0.5条，在海拔高度为1000~3500m的地区，绝缘子串的片数，如无运行经验时，可按下式确定，即

又根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》第21.0.9条第3款，选择悬式绝缘子应考虑绝缘子的老化，每串绝缘子要预留零值绝缘子。

220kV耐张串预留2片，所以本例每串绝缘子的片数为18。

10、图中变压器中性点氧化锌避雷器持续运行电压和额定电压为哪个？

[B]

A持续运行电压0.13Um，额定电压为0.17Um

B持续运行电压0.45Um，额定电压为0.57Um

C持续运行电压0.64Um，额定电压为0.8Um

D持续运行电压0.58Um，额定电压为0.72Um

[解答]

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》第5.3.4条和表3，氧化锌避雷器持续运行电压和额定电压为0.45Um和0.57Um。

题11-15某220kV变电所，所址环境温度35℃，大气污秽Ⅲ级，海拔1000m，所内的220kV设备用普通敞开式电器，户外中型布置，220kV配电装置为双母线，母线三相短路电流25kA，其中一回接线如图，最大输送功率200MVA，回答下列问题。

11、此回路断路器、隔离开关持续电流为：

[B]

A52.487A B524.87A C787.3A D909A

[解答]

根据《电力工程电气设计手册•电气一次部分》第6-1节表6-3，回路持续工作电流为线路最大负荷电流，即。

又根据本节‘二、技术条件2.电流’，选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即

12、如果此回路是系统联络线，采用LW12-220SF6单断口磁柱式断路器，请计算磁套对地爬电距离和断口间爬电距离不低于哪项？

[C]

A500cm550cm B630cm630cm C630cm756cm D756cm756cm

[解答]

根据《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准GB/T16434-1996》表2，得：

λ=2.5cm/kV，磁套对地绝缘爬电距离，根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》9.2.13条，当断路器起联络作用时，其断口的公称爬电比距与对地公称爬电比距之比，应选取较大的数值，一般不低于1.2。

即断口间爬电距离为1.2L=1.2×630=756cm。

13、如某回路220kV母线隔离开关选定额定电流为1000A，它应具备切母线环流能力是：

当开合电压300V，开合次数100次，其开断电流应为哪项？

[C]

A500A B600A C800AD1000A

[解答]

根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》第11.0.9条及条文说明，一般隔离开关的关断电流为0.8Ie，即0.8Ie=0.8×1000A=800A。

14、如220kV的母线隔离开关选用单柱垂直开启式，则在分闸状态下动静触头的最小电气距离不小于：

[C]

A1800mm B2000mm C2550mm D3800mm

[解答]

根据《高压配电装置设计技术规程DL/T5352-2006》第7.3.3条规定，单柱垂直开启式隔离开关在分闸状态下，动静触头间的最小电气距离不应小于配电装置的最小安全净距B1值。

根据表8.1.1得B1=2550mm。

15、220kV变电所远离发电厂，220kV母线三相短路电流为25kA，220kV配电设备某一回路电流互感器的一次额定电流为1200A，请计算电流互感器的动稳定倍数应大于：

[B]

A53 B38 C21 D14.7

[解答]

根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》附录F.4.1及表F.4.1，得冲击电流

根据本规程第15.0.1条及条文说明，动稳定倍数

题16-20某220kV变电所，总占地面积为12000m2（其中接地网的面积为10000m2），220kV为有效接地系统，土壤电阻率为100Ω﹒m，接地短路电流为10kA，接地故障电流持续时间为2s，工程中采用钢接地线作为全所主接地网及电气设备的接地（钢材的热稳定系数取70）。

试根据上述条件计算下列各题：

16、220kV系统发生单相接地时，其接地装置的接触点位差和跨步点位差不应超过下列哪组数据：

[C]

A55V、70V B110V、140V C135V、173V D191V、244V

[解答]

根据《交流电气装置的接地DL/T621-1997》第3.4条、a）款：

110kV及以上有效接地系统和6~35kV低电阻接地系统发生单相接地或同点两相接地时，发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值：

17、在不考虑腐蚀的情况下，按热稳定计算电气设备的接地线选择下列哪种规格是较合适的？

（短路的等效持续时间为1.2s）[A]

A40×4mm2 B40×6mm2 C50×4mm2 D50×6mm2

[解答]

根据《交流电气装置的接地DL/T621-1997》附录C，C1款：

根据热稳定条件，未考虑腐蚀时，接地线的最小截面应符合下式要求：

。

18、计算一般情况下，变电所电气装置保护接地的接地电阻不大下列哪项数值：

[A]

A0.2Ω B0.5Ω C1Ω D2Ω

[解答]

根据《交流电气装置的接地DL/T621-1997》第5.1.1条，第a）款：

有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻宜符合下列要求：

1）一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式要求。

19、采用简易计算方法，计算该变电所采用复合式接地网，其接地电阻为：

[B]

A0.2Ω B0.5Ω C1Ω D4Ω

[解答]

根据《交流电气装置的接地DL/T621-1997》附录A，表A2，复合式接地网接地电阻的简易计算式为：

20、如变电所采用独立避雷针，作为直接防雷保护装置其接地电阻值不大于：

[A]

A10Ω B15Ω C20Ω D25Ω

[解答]

根据《交流电气装置的接地DL/T621-1997》，第5.1.2条：

独立避雷针（含悬挂独立避雷线的架构）的接地电阻。

在土壤电阻率不大于500Ω﹒m的地区不应大于10Ω。

题21-25某500kV架空线送电线路设双地线，具有代表性的铁塔为酒杯塔，塔的全高为45m，导线为4分裂LGJ-500/45（直径d=30mm）钢芯铝绞线，采用28片XP-160（H=155）悬垂绝缘子串，线间距离为12m，地线为GJ-100型镀锌钢绞线（直径d=15mm），地线对边相导线的保护角为100，地线平均高度为30m。

请解答下列各题。

21、若地线的自波阻抗为540Ω，两地线的互波阻抗为70Ω，两地线与边导线的互波阻抗分别为55Ω和100Ω，计算两地线共同对该边导线的几何耦合系数应为下列哪项数值？

[C]

A0.185 B0.225 C0.254 D0.261

[解答]

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》，附录C3的公式C7，得：

22、若两地线共同对边导线的几何耦合系数为0.26，计算电晕下耦合系数为（在雷直击塔顶时）：

[A]

A0.333 B0.325 C0.312 D0.260

[解答]

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》附录C3及表C1：

导线和避雷线间的耦合系数k因电晕效应而增大，可按下式计算：

23、若该线路所在地区雷电日为40，两地线水平距离20m，请计算线路每100km每年雷击次数为：

[D]

A56 B50.6 C40.3 D39.2

[解答]

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》附录C5：

Td=40的地区避雷线或导线平均高度为h的线路，每100km每年的雷击次数为：

24、若该线路所在地区为山区，请计算线路的绕击率为：

[D]

A0.076% B0.194% C0.245% D0.269%

[解答]

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》附录C8，公式C19，可得：

，得。

25、为了使线路在平原地区的绕击率不大于0.10%，请计算当杆塔高度为55m，地线对边相导线的保护角应控制在多少以内？

[C]

A4.06° B10.44° C11.54° D12.65°

[解答]

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》附录C8，公式C18，可得：

，得，得。

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