2010年注册电气工程师发输变电专业考试专业案例第二天下午考试试题及答案.doc
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2010年注册电气工程师考试案例解析（下）
题1-5某变电所电压等级为220/110/10kV，2台容量为180MVA的主变，220kV、110kV系统为有效接地方式，10kV系统为消弧线圈接地方式。
220kV、110kV为户外布置，母线均采用圆形铝管母线型式，10kV设备为户内开关柜，10kV所用变压器采用2台400kVA的油浸式变压器，布置于户外，请回答以下问题。
1、若220kV圆形铝管母线的外径为150mm，假设母线导体固有自振频率为7.2Hz，请计算下列哪项数值为产生微风共振的计算风速？
[B]
A1m/s B5m/s C6m/s D7m/s
[解答]：
根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》第7.3.6条：
屋外管形导体的微风振动，可按下式校验：
2、当计算风速小于6m/s时，可以采用下列哪项措施消除管母微风振动？
并简述理由。
[C]
A加大铝管内径 B母线采用防震支撑
C在管内加装阻尼线 D采用短托架
[解答]：
根据《导体与电器选择技术规定DL/T5222-2005》第7.3.6条：
当计算风速小于6m/s时，可采用下列措施消除微风振动：
在管内加装阻尼线
加装动力消振器
采用长托架
3、该变电所从10kV开关柜到所用变之间采用电缆连接，单相接地故障按2小时考虑，请计算该电缆导体与绝缘屏蔽之间额定电压最小不应低于下列哪项数值？
[B]
A5.77kV B7.68kV C10kV D13.3kV
[解答]
根据《电力工程电缆设计规范GB50217-2007》第3.3.2条第2款：
除上述供电系统外，其他系统不宜低于133%的使用回路工作相电压；在单相接地故障可能持续8h以上，或发电机回路等安全性要求较高时，宜采用173%的使用回路工作相电压。
4、该变电所从10kV开关柜到所用变之间采用1根三芯铠装交联聚乙烯电缆，敷设方式为与另一根10kV馈线电缆（共2根）并行直埋，净距为100mm，电缆导体最高工作温度按90℃考虑，土壤环境温度为30℃，土壤热阻系数为3.0K﹒m/W，按照100%持续工作电流计算，请问该电缆导体最小载流量计算值应为下列哪项？
[C]
A28A B33.6A C37.3A D46.3A
[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：
变压器持续工作电流：
根据《电力工程电缆设计规范GB50217-2007》附录D.0.1及表D.0.1：
土壤环境温度为30℃时的电缆载流量校正系数为0.96；附录D.0.3及表D.0.3：
土壤热阻系数为3.0K﹒m/W时的电连载流量校正系数为0.75；附录D.0.4及表D.0.4，土壤中直埋2根并行敷设电缆载流量的校正系数为0.9。
根据《电力工程电缆设计规范GB50217-2007》3.7.2，可得该电缆最小载流量计算值应为：
。
5、该变电所10kV出线电缆沟深度为1200mm，沟内采用电缆支架两侧布置方式，请问该电缆沟内通道的净宽不宜小于下列哪项数值？
并说明根据和理由。
[C]
A500mm B600mm C700mm D800mm
[解答]
根据《电力工程电缆设计规范GB50217-2007》第5.5.1条，及表5.5.1，可知：
沟深＞1000mm，电缆支架两侧配置方式，电缆沟内通道的净宽不宜小于700mm。
题6-10某新建变电站位于海拔3600m地区，装2×240MVA，300kV主变，所内330kV配电装置采用双母线接线，330kV出线2回。
6、若仅有2条母线上各装设一组无间隙MOA，计算其与主变间的距离和对最远电气设备间的电气距离，分别应不大于：
[D]
A90m、112.5m B90m、121.5m C145m、175m D140m、189m
[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7.2.2条：
具有架空进线电气设备采用标准绝缘水平的330kV发电厂和变电所敞开式高压配电装置中，金属氧化物避雷器至主变压器的距离，对于单、双、三和四回进线的情况，分别为90m、140m、170m和190m。
对其他电器的最大距离可相应增加35%。
即，选D。
7、本变电站330kV电气设备（包括主变）的额定雷电冲击耐受电压为1175kV，若在线路短路器的线路侧选择一种无间隙MOA，应选用什么规格？
[B]
AY10W-288/698 BY10W-300/698
CY10W-312/842 DY10W-312/868
[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4.1.1条：
对工频过电压应采取措施加以降低。
一般主要采用在线路上安装并联电抗器的措施限制工频过电压。
在线路上架设良导体避雷器降低工频过电压时，宜通过技术经济比较加以确定。
系统的工频过电压水平一般不宜超过下列数值：
线路断路器的变电所侧：
1.3p.u.
线路断路器的线路侧：
1.4p.u.
由题意，可知系统的工频过电压不宜超过1.4.p.u.。
又根据表3，无间隙氧化物避雷器相地额定电压为0.8Um=0.8×363=290.4kV。
又根据10.4.4条：
变压器内、外绝缘的全波额定雷电冲击电压与变电所避雷器标称放电电流下的残压的配合系数取1.4。
根据该标准的式28，，其中为额定残压值，，得
，故选B。
8、配电装置电气设备的直击雷保护采用在构架上设避雷针的方式，其中二支相距60m，高度为30m，当被保护设备的高度为10m时，请计算二支避雷针对被保护设备联合保护范围的最小宽度是下列哪个：
[C]
A13.5m B15.6m C17.8m D19.3m
[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5.2.1条、5.2.2条，及公式各符号定义，得h=30m，hx=10m，ha=h-hx=30-10=20m，P=1，D=60m，
；
；
；
取，查《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997》的图4，查得，故，这里，，则，故得答案为C。
9、对该变电站绝缘配合，下列说法正确的是：
[C]
A断路器同极断口间灭弧瓷套的爬电距离不应小于对地爬电距离要求的1.15倍；
B变压器内绝缘应进行长时间工频耐压试验，其耐压值应为1.5倍系统最高电压；
C电气设备内绝缘相对地额定操作冲击耐压与避雷器操作过电压保护水平的配合系数不应小于1.15；
D变压器外绝缘相间稳态额定操作冲击耐压高于其内绝缘相间额定操作冲击耐压；
[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10.4.1条a）款，断路器同极断口间灭弧室瓷套的爬电比距不应小于对地爬电比距要求值的1.15倍（252kV）或1.2倍（363kV、550kV）；b）款，变压器的内绝缘应进行长时间工频耐压试验，其耐压值应为1.5倍系统最高相电压；根据第10.4.3条a）款，电气设备内绝缘相对地额定操作冲击耐压与避雷器操作过电压保护水平间的配合系数不应小于1.15；根据b）款，变压器外绝缘相间干态额定操作冲击耐压与其内绝缘相间额定操作耐压相同。
10、升压站海拔3600m，变压器外绝缘的额定雷电耐受电压为1050kV，当海拔不高于1000m时，试验电压是[C]
A1221.5kV B1307.6kV C1418.6kV D1529kV
[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地区的电气外绝缘应予校验，当海拔高度在4000m以下时，其实验电压应乘以系数k，系数k的计算公式如下：
，
依题意，试验电压为
题11-15某220kV变电所，直流系统标称电压为220V，直流控制与动力负荷合并供电。
已知变电所内经常负荷2.5kW；事故照明直流负荷3kW；设置交流不停电电源3kW。
直流系统由2组蓄电池、2套充电装置供电，蓄电池组采用单体电压为2V的蓄电池，不设端电池。
其他直流负荷忽略不计，请回答下列问题。
11、假设采用阀控式密封铅酸蓄电池，根据题目给出的条件，请计算电池个数为下列哪项数值？
[A]
A104个 B107个 C109个 D112个
[解答]
根据《电力工程直流系统设计技术规程DL/T5044-2004》第7.1.2条，阀控式密封铅酸蓄电池的单体浮充电电压宜取2.23V～2.27V；又根据7.1.1条，无端电池的铅酸蓄电池组，应根据单体电池正常浮充电电压值和直流母线电压为1.05倍直流系统标称电压值来确定；
由附录B1.1.1得，
12、假定本变电所采用铅酸蓄电池，蓄电池组容量为400Ah，不脱离母线均衡充电，请计算充电装置的额定电流为下列哪项数值？
[C]
A11.76A B50A C61.36A D75A
[解答]
根据《电力工程直流系统设计技术规程DL/T5044-2004》附录C.1.1：
满足均衡充电要求的充电装置额定电流为：
；，；
得
13、如该直流系统保护采用直流断路器时，判定下列哪项原则是正确的，并说明根据和理由[B]
A额定电压应大于或等于回路的标称电压
B额定电流应大于回路的最大工作电流
C直流电动机回路的断路器额定电流应按电动机启动电流选择
D直流断路器过载脱扣时间应小于断路器固有合闸时间
[解答]
根据《电力工程直流系统设计技术规程DL/T5044-2004》第7.5.2条，1款：
额定电压应大于或等于回路最高工作电压；2款：
可知B正确，C、D错误。
14、在事故放电情况下蓄电池出口端电压和均衡充电运行情况下的直流母线电压应满足下列哪组要求？
请给出计算过程[C]
A不低于187V，不高于254V B不低于202.13V，不高于242V
C不低于192.5V，不高于242V D不低于202.13V，不高于254V
[解答]
根据《电力工程直流系统设计技术规程DL/T5044-2004》第4.2.4条第3款：
在均衡充电运行情况下的直流母线电压不应低于直流系统标称电压的87.5%，即87.5%Un=192.5V；又根据第4.2.3条第3款：
在均衡充电运行情况下的直流母线电压不应高于直流系统标称电压的110%，即110%×Un=242V。
15、关于本变电所直流系统电压和接线的表述，下列哪项是正确的？
并说明根据和理由。
[B]
A直流系统正常运行电压为220V，单母线分段接线，每组蓄电池及其充电设备分别接于不同母线
B直流系统标称电压为220V，两段母线接线，每组蓄电池及其充电设备分别接于不同母线
C直流系统标称电压为231V，单母线分段接线，蓄电池组和充电设备各接一段母线
D直流系统正常运行电压采用231V，双母线分段接线，蓄电池组和充电设备分别接于不同母线
[解答]
根据《电力工程直流系统设计技术规程DL/T5044-2004》第4.2.1条、第4.5.1条及第4.5.2条：
控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统标称电压采用220V；2组蓄电池的直流系统，应采用两段单母线接线，蓄电池组应分别接于不同母线段；两组蓄电池配置两套充电装置时，每组蓄电池及其充电装置应分别接入不同母线段。
题16-20某地区电网规划建设一座220kV变电所，电压为220/110/10kV，主接线如下图所示。
请解答下列问题。
16、该变电所110kV出线有1回用户专线，有功电能表为0.5级，电压互感器回路电缆截面选择时，其压降满足下列哪项要求？
根据是什么：
[A]
A不大于额定二次电压的0.25%
B不大于额定二次电压的3%
C不大于额定二次电压的0.5%
D不大于额定二次电压的1.0%
[解答]
根据《电测量及电能计量装置设计技术规程DL/T5137-2001》第6.1.3条、表6.1.3及第11.2.1条，测量用电压互感器的二次回路允许电压降应符合：
Ⅰ、Ⅱ类电能计量装置不大于额定二次电压的0.25%。
17、该变电所220kV线路配置有全线速动保护，其主保护的整组动作时间应为下列哪项？
并说明根据[C]
A对近端故障：
≤15ms；对远端故障：
≤35ms（不包括通道时间）
B对近端故障：
≤30ms；对远端故障：
≤20ms
C对近端故障：
≤20ms；对远端故障：
≤30ms（不包括通道时间）
D对近端故障：
≤30ms；对远端故障：
≤50ms
[解答]
根据《继电保护和安全自动装置技术规程GB/T14285-2006》第4.6.2.1条第f）款：
对具有全线速动保护的220kV线路，其主保护的整组动作时间应为：
对近端故障：
≤20ms；对远端故障：
≤30ms（不包括通道时间）。
18、该变电所110kV出线中，其中有2回线路为一个热电厂的并网线，请确定该线路配置自动重合闸的正确原则为下列哪项？
并说明根据和理由。
[C]
A设置不检查同步的三相重合闸
B设置检查同步的三相重合闸
C设置同步检定和无电压检定的三相自动重合闸
D设置无电压检定的三相重合闸
[解答]
根据《继电保护和安全自动装置技术规程GB/T14285-2006》第5.2.5.1条：
110kV及以下双侧电源线路的自动重合闸装置，按下列规定装设：
并列运行的发电厂或电力系统之间，具有两条联系的线路或三条紧密联系的线路，可采用同步检定和无电压检定的三相重合闸方式。
19、统计本变电所应安装有功电能计量表数量为下列哪项？
并说明根据和理由。
[C]
A24只 B30只 C32只 D35只
[解答]
根据《电测量及电能计量装置设计技术规程DL/T5137-2001》第6.2.1条：
下列回路应计量有功电能且安装有功电能表。
本站数量，主变压器：
三绕组变压器的三侧，1#、2#主变的三侧共6只；
10kV及以上线路：
24回出线，共24只；
所用电变压器的一侧：
10kV所用变压器的一侧，共2只；
由上述，共需32只。
20、当运行于#1母线的一回220kV线路出口发生相间短路，且断路器拒动时，保护正确动作行为应该是下列哪项？
并说明根据和理由。
[D]
A母线保护动作断开母联断路器
B断路器失灵保护动作无时限断开母联断路器
C母线保护动作断开连接在#1母线上的所有断路器
D断路器失灵保护动作以较短时限断开母联断路器，再经一时限断开连接在#1母线上的所有断路器
[解答]
根据《继电保护和安全自动装置技术规程GB/T14285-2006》第4.9.3.2条，220kV双母线的失灵保护，视系统保护配置的具体情况，可以较短时限断开与拒动断路器相关的母联断路器，再经一时限断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有有源支路的断路器。
题21-25某220kV变电所，最终规模为2台180MVA的主变，额定电压为220/110/35kV，拟在35kV侧装设并联电容器进行无功补偿。
21、请问本变电所的每台主变的无功补偿容量取哪个为宜？
[B]
A15000kVar B40000kVar C63000kVar D80000kVar
[解答]
根据《并联电容器装置设计规范GB50227-2008》第3.0.2条及其条文说明：
电容器的安装容量可按变压器容量的10%-30%确定，即180×1000×（10%30%）=18000～54000kVar。
22、本变电所每台主变装设电容器组容量确定后，将分组安装，下列确定分组原则哪一条是错误的[D]
A电压波动 B负荷变化 C谐波含量 D无功规划
[解答]
根据《并联电容器装置设计规范GB50227-2008》第3.0.3条及条文说明，变电所装设无功补偿电容器的总容量确定以后，将分组安装，分组的主要原则是根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定。
23、本所35kV母线三相短路容量为700MVA，电容器组的串联电抗器的电抗率为5%，请计算发生三次谐波谐振的电容器容量是多少？
[A]
A42.8MVar B74.3MVar C81.7MVar D113.2MVar
[解答]
根据《并联电容器装置设计规范GB50227-2008》第3.0.3条，发生三次谐波谐振的电容器容量：
。
24、若该所并联电容器接入电网的背景谐波为5次以上，则并联电抗器的电抗率是：
[B]
A1% B5% C12% D13%
[解答]
根据《并联电容器装置设计规范GB50227-2008》第5.5.2.2条，该所并联电容器接入电网的背景谐波为5次以上，则并联电抗器的电抗率是：
4.5%～5.0%。
25、若本所每台主变安装单组容量为3相3.5kV，12000kVA的电容器两组，若电容器采用单星形接线，每相由10台电容器并联两台电容器串联而成，请计算每单台容量为：
[C]
A500kVar B334kVar C200kVar D250kVar
[解答]
每相电容器2×10=20台，则每相电容器容量12000/3=4000kVar，可知：
单台电容器容量4000/20=200kVar。
题26-30某单回220kV架空送电线路，采用两分裂LGJ300/40导线，气象条件为：
工况
气温
风速m/s
冰厚（mm）
最高气温
40
0
0
最低气温
-20
0
0
年平均气温
15
0
0
最大覆冰
-5
10
10
最大风速
-5
30
0
导线基本参数为：
导线型号
拉断力
外径mm
截面mm2
单重kg/m
弹性系数N/mm2
线膨胀系数1/℃
LGJ300/40
87600
33.94
338.99
1.133
73000
19.6×10-6
26、计算最大覆冰时的垂直比载（自重比载加冰重比载）γ3为何值？
已知g=9.8[]
A32.777×10-3N/m﹒mm2 B27.747×10-3N/m﹒mm2
C60.483×10-3N/m﹒mm2 D54.534×10-3N/m﹒mm2
[解答]
根据《电力工程高压送电线路设计手册》表3-2-3。
27、计算最大风速工况下的风荷比载（计算杆塔用，不计及风压高度变化系数）。
[]
A29.794×10-3N/m﹒mm2 B26.655×10-3N/m﹒mm2
C32.773×10-3N/m﹒mm2 D30.354×10-3N/m﹒mm2
[解答]
根据《电力工程高压送电线路设计手册》表3-2-3以及表3-1-14和表3-1-15得出：
，α=0.75，
28、已知最低气温和最大覆冰是两个有效控制条件，则存在有效临界档距为：
[]
A155m B121m C92m D128m
[解答]
根据《电力工程高压送电线路设计手册》P187公式3-3-16，3-3-19，3-3-20三式及上几题的计算结果，得：
最低气温是比载：
求最大覆冰时综合比载为：
自重加冰重
覆冰时风荷载：
最大覆冰时的综合比载为：
，其中2.5为安全系数。
29、若导线在最大风时应力为100N/mm2，最高气温时应力为50N/mm2，某直线塔的水平档距为400m，最高气温时的垂直档距为300m，计算最大风速垂直档距为：
[]
A600m B200m C350m D380m
[解答]
根据《电力工程高压送电线路设计手册》P184，式3-3-11、3-3-12，本题为直线杆塔，
最高气温时，
最大风速时，
30、若线路某气象条件下自重力比载为0.033N/m﹒mm2，冰自重比载为0.040N/m﹒mm2，风荷比载为0.020N/m﹒mm2，综合比载为0.0757N/m﹒mm2，导线水平应力为115N/mm2，计算在该气象条件下档距为400m的最大垂弧为：
[]
A13.2m B12.7m C10.4m D8.5m
[解答]
根据《电力工程高压送电线路设计手册》，表3-3-1有关公式，可知：
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