2016年注冊電氣工程師（發輸變電）《專業案例考試（下）》真題及詳解

[案例題是4選1的方式，各小題前后之間沒有聯系。共40道小題。選作25道，每題

分值為2分，上午卷50分。下午卷50分，試卷滿分100分。案例題一定要有分析（步驟和過程）、計算（要列出相應的公式）、依據（主要是規程、規范、手冊），如果是論述題要列出論點。]

題1～4：某大用戶擬建一座220kV變電站，電壓等級為220/110/10kV。220kV電源進線2回，負荷出現4回，雙母線接線，正常運行方式為并列運行，主接線及間隔排列示意圖見題1～4圖，110kV、10kV均為單母線分段接線，正常運行方式為分列運行。主變容量為2×150MVA，150/150/75MVA，U_kl2=14%，U_kl3=23%，U_k23=7%，空載電流I₀=0.3%，兩臺主變壓器正常運行時的負載率為65%，220kV出線所帶最大負荷分別是L₁=150MVA，L₂=150MVA，L₃=100MVA，L₄=150MVA，220kV母線的最大三相短路電流為30kA，最小三相短路電流18kA。請回答下列問題。

題1～4圖

1．在滿足電力系統n-1故障原則下，該變電站220kV母線通流計算值最大應為下列哪項數值？（　　）

A．978A

B．1562A

C．1955A

D．2231A

【答案】C

【解析】根據《電力系統安全穩定導則》（DL 755—2001）附錄A第A3條N-1原則，正常運行方式下的電力系統中任一元件（如線路、發電機、變壓器等）無障礙或因故障斷開、電力系統應能保持穩定運行和正常供電，其他元件不過負荷，電壓和頻率均在允許范圍內。

一般情況下，220kV母線正常運行時，其電源與負荷應盡可能平衡，由于其中三條饋線負荷相同，可假定正常運行情況下220kV母線通流負荷值如下：

220kV母線Ⅰ：S₁=電源1=負荷L₁＋負荷L₂＋變壓器T₂=150＋150＋150=450MVA

220kV母線Ⅱ：S₂=電源2=負荷L₃＋負荷L₄＋變壓器T₁=100＋150＋150=400MVA

則可以計算出，220kV母線通流最大值：

2．若主變10kV側最大負荷電流為2500A，母線上最大三相短路電流為32kA，為了將其限制到15kA以下，擬在主變10kV側接入串聯電抗器，下列電抗器參數中，哪組最為經濟合理？（　　）

A．I_e=2000A，X_k%=8

B．I_e=2500A，X_k%=5

C．I_e=2500A，X_k%=10

D．I_e=3500A，X_k%=14

【答案】C

【解析】根據《導體和電器選擇設計技術規定》（DL/T 5222—2005）第14.2.1條第1款規定，普通限流電抗器的額定電流應按主變壓器或饋線回路的最大可能工作電流選擇，本題取2500A。

根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P253式（6-14），可得限流電抗器電抗百分值：

所以，取10%。

3．該站220kV為戶外敞開式布置，請查找下圖220kV主接線中的設備配置和接線有幾處錯誤，并說明理由。（　　）（注：同一類的錯誤算一處，如：所有出線沒有配電流互感器，算一處錯誤）

A．1處

B．2處

C．3處

D．4處

【答案】C

【解析】①根據《高壓配電裝置設計技術規程》（DL/T 5352—2006）第5.1.8條規定，對屋外配電裝置，為保證電氣設備和母線的檢修安全，每段母線上應裝設接地開關或接地器（錯誤1，圖中缺少接地開關）；

②根據《電力工程電氣設計手冊》（電力一次部分）P72“避雷器的配置”第1條規定，配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器時除外。根據第14條規定，110～220kV線路側一般不裝設避雷器（錯誤2）；

③根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P71“電流互感器的配置”第1條規定，凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數量應滿足測量儀表、保護和自動裝置要求（錯誤3，圖中母聯回路電流互感器在斷路器一側，存在保護死區）。

因此，有3處設計錯誤。

4．該變電站的220kV母線配置有母線完全差動電流保護裝置，請計算起動元件動作電流整定值的靈敏系數。（可靠系數均取1.5，不設中間繼電器）（　）

A．3.46

B．4.0

C．5.77

D．26.4

【答案】A

【解析】根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣二次部分）P588式（28-75）、式（28-76）、式（28-77）可知，

①按躲過外部發生故障時的最大不平衡電流整定：

②按躲過二次回路斷線故障電流整定：

起動元件和選擇元件的動作電流選取較大的一個，即4500A。

③整定后，需按系統最小運行方式下，校驗母線發生故障時保護裝置的靈敏度，要求起動元件和選擇元件的最小靈敏度系數大于2。靈敏度校驗采用最小運行方式下兩相短路電流I_k2·min，為三相短路電流的0.866倍。

因此，起動元件動作電流整定值的靈敏系數為：

題5～9：某沿海區域電網內現有一座燃煤電廠，安裝有四臺300MW機組，另外規劃建設100MW風電場合40MW光伏電站，分別通過一回110kV和一回35kV線路接入電網，系統接線見題5～9圖。燃煤機組220kV母線采用雙母線接線，母線短路參數：

I'=28.7kA，I_∞=25.2kA；k₁處發生三相短路時，線路L₁側提供的短路電流周期分量初始值I_k=5.2kA。

題5～9圖

5．當k₁發生三相短路時，請計算短路沖擊電流應為下列哪項數值？（　　）

A．75.08kA

B．77.1kA

C．60.7kA

D．69.3kA

【答案】A

【解析】根據《導體和電器選擇設計技術規定》（DL/T 5222—2005）附錄F.4“三相短路電流的沖擊電流和全電流計算”相關內容，短路點k₁位于發電廠升壓變壓器高壓側（220kV）母線處，根據表F.4.1（見題5表），取沖擊系數K_ch=1.85。

題5表不同短路點的沖擊系數推薦表

根據式（F.4.1-1），得短路沖擊電流：

6．若220kV線路L₁、L₂均采用2×LGJQ-400導線，導線的電抗值為0.3Ω/km（S_j=100MVA，U_j=230kV），當k₂發生三相短路時，不計及線路電阻，計算通過斷路器DL₂的短路電流周期分量的起始有效值應為下列哪項數值？（假定忽略風電場機組，燃煤電廠220kV母線短路參數不變）（　　）

A．4.98kA

B．5.2kA

C．7.45kA

D．9.92kA

【答案】A

【解析】根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P120～P121式（4-10）、P129式（4-20）。k₁點發生單相短路時，由于負荷側線路L₁和L₂的參數完全相同，因此負荷側提供的短路電流應存在關系：I_fh=I_L11＋I_L12=2I_L11=2×5.2=10.4kA，忽略風電場機組，4臺發電機組提供的短路電流總和為I_k1=I'－I_fh=28.7－10.4=18.3kA，等效短路網絡如題6圖1所示。

題6圖1

則發電機側等效系統電抗標幺值：

線路電抗標幺值：

電源至k₂短路點等效電抗標幺值：

題6圖2

當k₂點短路時，等效短路網絡如題6圖2，因此存在關系，I_k2=I_L21＋I_L22=2I_L21=2I_L22，通過斷路器DL₂的短路電流為I_L21，則：

7．當k₁處發生三相短路且故障清除后，風電場功率應快速恢復，請確定風電場功率恢復變化率，至少不小于下列哪項數值時才能滿足規程要求？（　　）

A．15MW/s

B．12MW/s

C．10MW/s

D．8MW/s

【答案】C

【解析】根據《風電場接入電力系統技術規定》（GB/T 19963—2011）第9.3條規定，對電力系統故障期間沒有切除的風電場，其有功功率在故障清除后應快速恢復，自故障清除時刻開始，以至少10%額定功率/秒的功率變化率恢復至故障前的值。

因此，風電場功率恢復變化率為η=10%P_WG=10%×100=10MW/s

8．在光伏電站主變高壓側裝設電流互感器，請確定測量用電流互感器一次額定電流應選擇下列哪項數值？（　　）

A．400A

B．600A

C．800A

D．1200A

【答案】D

【解析】根據《光伏發電站設計規范》（GB 50797—2012）第9.2.2條第4款規定，接入10kV～35kV電壓等級公用電網的光伏發電站，功率因數應能在超前0.98和滯后0.98的范圍內連續可調。

根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P232表6-3可知變壓器回路持續工作電流：

根據《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》（GB/T 50063—2008）第8.1.2條規定，電流互感器額定一次電流的選擇，宜滿足正常運行的實際負荷電流達到額定值的60%。

因此，一次額定電流為I₁=707÷0.6=1178.3A，選擇1200A。

9．當電網發生單相接地短路故障時，請分析說明下列對風電場低電壓穿越的表述中，哪種情況是滿足規程要求的？（　　）

A．風電場并網點110kV母線電壓跌落至85kV，1.5s后風機從電網中切除

B．短路故障1.8s后，并網點母線電壓恢復至0.9p.u.，此時風機可以脫網運行

C．風電場并網點110kV母線相電壓跌落至35kV，風機連續運行1.6s后從電網中切除

D．風電場主變高壓側相電壓跌落至65kV，1.8s后風機從電網中切除

【答案】C

【解析】根據《風電場接入電力系統技術規定》（GB/T 19963—2011）第9.1條規定，風電場低電壓穿越要求如圖1（見題9圖）所示：

題9圖風電場低電壓穿越要求

將并網點電壓分別求出，對照圖中確定“不脫網連續運行”和“從電網中切除”的時間節點，分析可知C項正確。

題10～15：某風電場220kV升壓站地處海拔1000m以下，設置一臺主變壓器，以變壓器-線路組接線一回出線至220kV系統，主變壓器為雙繞組有載調壓電力變壓器，容量為125MVA，站內架空導線采用LGJ-300/25，其計算截面積為333.31mm2，220kV配電裝置為中型布置，采用普通敞開式設備，其變壓器及220kV配電裝置區平面布置圖見題10～15圖。主變壓器進線跨（變壓器門構至進線門構）長度16.5m，變壓器及配電裝置區土壤電阻率，35kV配電室主變側外墻為無門窗的實體防火墻。

題10～15圖

10．請在配電裝置布置圖中找出有幾處設計錯誤？并說明理由。（　　）

A．1處

B．2處

C．3處

D．4處

【答案】C

【解析】根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P579“屋外配電裝置部分”相關內容可知：選用出現架構寬度時，應使出線對架構橫梁垂直線的偏角不大于下列數值：

35kV—5°；110kV—20°；220kV—10°；330kV—10°；500kV—10°。如出線偏角大于上列數值，則需采取出線懸掛點偏移等措施，并對其跳線的安全凈距進行校驗。本題偏角大于10°，為錯誤一。

根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》（GB/T 50064—2014）第5.4.8條第1款規定，變壓器門型架構上安裝避雷針或避雷線應符合下列要求：除大壩與廠房緊鄰的水力發電廠外，當土壤電阻率大于350Ω·m時，在變壓器門型架構上，不得裝設避雷針、避雷線，圖中裝有架構避雷針，為錯誤二。

根據《導體和電器選擇設計技術規定》（DL/T 5222—2005）第7.5.3條規定，共箱封閉母線主要用于單機容量為200MW及以上的發電廠的廠用回路，本題容量為125MVA，為錯誤三。

也可參考《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P364“有關共箱母線的特點和使用范圍”相關內容。

因此，有3處設計錯誤。

11．該升壓站主變壓器的油重50t，設備外廓長度9m，設備外廓寬度5m，卵石層的間隙率為0.25，油的平均比重0.9t/m3，貯油池中設備的基礎面積為17m2，問貯油池的最小深度應為下列哪項數值？

A．0.58m

B．0.74m

C．0.99m

D．1.03m

【答案】B

【解析】根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P572式（10-1）可以計算出：

貯油池面積：

S_l=（9＋2）×（5＋2）=77m2

貯油池深度：

由于手冊公式中的設備油重單位有誤，應為（噸）。所以本題直接使用數據進行計算，無需進行單位換算。

12．若主變壓器進線跨耐張絕緣子串采用14片X-4.5，假如該跨正常狀態最大弧垂發生在最大荷載時，其弧垂為2m，計算力矩為6075.6N·m，導線應力為9.114N/mm2，給定的參數如下：最高溫度下，其計算力矩為3572N·m，狀態方程式中A為-1426.8N/mm2，C_m為42844N3/mm6，求其最高溫度下（θ_m=70℃）的弧垂最接近下列哪項數值？（　　）

A．1.96m

B．2.176m

C．3.33m

D．3.7m

【答案】A

【解析】根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P388～P389“求解導線狀態方程”相關內容。

最高溫度時，由式（8-89）得：

然后采用內插法代入試算，可得：

由式（8-88）得應力：

由式（8-83）得導線最大弧垂：

13．主變壓器進線跨導線拉力計算時，導線的計算拉斷力為83410N，若該跨導線計算的應力（在弧垂最低點）見題13表，求荷載長期作用時導線的安全系數為下列哪項數值？（　　）

題13表

A．27.45

B．30.5

C．17.1

D．43.3

【答案】A

【解析】根據《高壓配電裝置設計技術規程》（DL/T 5352—2006）第7.1.8條中表7.1.8的注2，硬導體的安全系數對應于破壞應力，而非對應于屈服點應力。

則最大荷載時的導線拉力：F=σ·S=9.114×333.31=3037.79N

導線的安全系數：

14．主變壓器進線跨導線拉力計算時，導線計算的應力（在弧垂最低點）見題14表，試計算荷載短期作用時懸式絕緣子X-4.5的安全系數為下列哪項數值？（懸式絕緣子X-4.5的1h機電試驗載荷45000N，懸式絕緣子X-4.5的破壞負荷60000N）（　）

題14表

A．9.27

B．23.34

C．16.21

D．14.81

【答案】A

【解析】根據《高壓配電裝置設計技術規程》（DL/T 5352—2006）第7.1.8條中表7.1.8的注l：懸式絕緣子的安全系數對應于1h機電試驗荷載，而不是機電破壞荷載。

根據第7.1.8條的條文說明，短時作用的荷載，系指在正常狀態下長期作用的荷載與在安裝、檢修、短路、地震等狀態下短時增加載荷的綜合。

因此，帶電檢修時的導線拉力：F=σ·S=14.57×333.31=4856.33N

懸式絕緣子X-4.5的安全系數：

15．若該變電站地處海拔2800m，b級污穢（可按Ⅰ級考慮）地區，其主變門型架耐張絕緣子串X-4.5絕緣子片數應為下列哪項數值？（　）

A．15片

B．16片

C．17片

D．18片

【答案】B

【解析】根據《導體和電器選擇設計技術規定》（DL/T 5222—2005）第21.0.10條規定，220kV等級變電站耐張絕緣子串的絕緣子片數不小于13個。

根據第21.0.9條規定，懸式絕緣子應考慮絕緣子的老化，220kV每串絕緣子要預留零值絕緣子對應耐張片為2片，為13＋2=15片。

根據第21.0.12條規定，進行海拔修正：N_H=N[1＋0.1（H-1）]=13×[1＋0.1×（2.8-1）]=15.34，為16個。

海拔修正與老化修正均可視為增加絕緣子數量來加強絕緣，經過修正而增加的絕緣子可彼此借用，而非疊加，因此取兩者較大值即可，取16片。

題16～21：某600MW級燃煤發電機組，高壓廠用電系統電壓為6kV，中性點不接地，其簡化的廠用接線見題16～21圖所示，高壓廠變B₁無載調壓，容量為31.5MVA，阻抗值為10.5%，高壓備變B₂有載調壓，容量為31.5MVA，阻抗值為18%。正常運行工況下，6.3kV工作段母線由B₁供電，B₂為熱備用。D₃、D₄為電動機，D₃額定參數為：P₃=5000kW，cosφ₃=0.85，η₃=0.93，起動電流倍數K₃=6倍；D₄額定參數為P₄=8000kW，cosφ₄=0.88，η₄=0.96，起動電流倍數K₄=5倍。假定母線上的其他負荷不合高壓電動機并簡化為一條饋線L₁，容量為S₁；L₂為備用饋線，充電運行。LH為工作電源進線回路電流互感器，LH₀～LH₄為零序電流互感器。請分析計算并解答下列各題。

題16～21圖

16．若6kV均為三芯電纜，L₀～L₄的總用纜量為10km，其中L₀為3根并聯，每根長度為0.5km；L₃為單根，長度1km，當B₁檢修，6.3kV工作段由B₂供電時，電纜L₃的正中間，即離電動機接線端子500m處電纜發生單相接地短路故障，請計算流過零序電流互感器LH₀、LH₃一次側電流，以及故障點的電容電流應為下列哪組數值？（已知6kV電纜每組對地電容值為0.4μF／km，除電纜以外的電容忽略）（　　）

A．2.056A，12.33A，13.02A

B．11.64A，13.02A，13.70A

C．2.056A，12.33A，13.70A

D．13.70A，1.370A，1.370A

【答案】C

【解析】根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P80式（3-1）及相關規定，當L₃的正中間發生單相接地故障時，各饋線的電容電流的流經方向如題16圖所示，經分析可知：流經零序電流互感器LH₀一次側電流由L₀段電纜提供，流經零序電流互感器LH₃一次側電流由除L₃段之外的其他電纜提供，流經短路點的電容電流由全部電纜提供，則可求得各處的電流為：

題16圖

嚴格地說，所有的電容電流中還應包括220kV／6kV變配電設備的電容電流增量，但題干中未明確要求，建議忽略。

17．已知零序電流互感器LH₀～LH₄的極性已經調整為一致，在正常運行工況下，當電纜L₃的正中間發生單相接地故障時，請分析并確定下列零序電流互感器的電流方向表述中哪組是正確的？（　　）

A．LH₁、LH₃、LH₄方向一致，LH₀方向相反

B．LH₁、LH₂、LH₃、LH₄方向一致

C．LH₁、LH₄方向一致，LH₃方向相反

D．LH₁、LH₄方向一致，LH₀、LH₃方向相反

【答案】C

【解析】根據題16圖示，可判斷零序電流互感器LH₀、LH₁、LH₂、LH₄的一次側電流方向一致，而僅LH₃方向相反。

18．已知變壓器B₂的有載分接開關電壓分接頭為216±8×1.25%／6.3kV，額定銅耗為180kW，最大計算負荷為27500kVA，負荷功率因數為0.83，請計算220kV母線電壓允許波動范圍為下列哪組數值？（　　）

A．192～236kV

B．195～238kV

C．198～240kV

D．202～242kV

【答案】B

【解析】根據《火力發電廠廠用電設計技術規程》（DL／T 5153—2014）附錄G“廠用電電壓調整計算”相關內容，可得：

變壓器電阻標幺值：

變壓器電抗標幺值：

已知功率因數cosφ=0.83，對應sinφ=0.558。

負荷壓降阻抗標幺值：Z_φ=R_Tcosφ＋X_Tsinφ=0.0063×0.83＋0.198×0.558=0.1157

廠用負荷標幺值：

①廠用母線的最低電壓U_m·min=0.95，廠用負荷最大，計算電源最低電壓。

廠用母線電壓標幺值：

電源最低電壓標幺值：

②廠用母線的最高電壓U_m·max=1.05、廠用負荷最小（為零），計算電源最高電壓。

廠用母線電壓標幺值：

電源最高電壓標幺值：

廠用母線電壓標幺值：

③高壓母線電壓波動范圍有名值：

19．已知在正常運行工況下，6.3kV母線已帶負荷21MVA，請計算D₄起動時6.3kV工作段的母線電壓百分數最接近下列哪項數值？（　）

A．76%

B．84%

C．88%

D．93%

【答案】B

【解析】根據《火力發電廠廠用電設計技術規程》（DL/T 5153—2014）附錄H“電動機正常起動時的電壓計算”的內容可知，在正常運行工況下，6.3kV工作段母線由B₁供電，B₂為熱備用。

則D₄起動電動機的起動容量標幺值：

電動機起動前，廠用母線上的已有負荷標幺值：

得到合成負荷標幺值：

根據式（G.0.1-4）可計算出變壓器電抗標幺值：

則電動機正常起動時的母線電壓標幺值：

20．在正常運行工況下，已知S_g=P_g＋jQ_g=（12＋j9）MVA，D₃在額定參數下運行，若備用回路L₂接有一組2Mvar的電容器組，在起動D₄的同時投入，請詳細計算D₄起動時6.3kV工作段的母線電壓最接近下列哪項值？（　）

A．83%

B．85%

C．86%

D．88%

【答案】B

【解析】根據《火力發電廠廠用電設計技術規程》（DL/T 5153—2014）附錄H“電動機正常起動時的電壓計算”相關內容可知，在正常運行工況下，6.3kV工作段母線由B₁供電，B₂為熱備用。

則D₄額定容量運行時，，

則：

備用回路電容器容量：

D₄起動電動機的起動容量（備用回路電容器組在起動D₄的同時投入，納入計算）：

D₄起動電動機的起動容量標幺值：

D₃額定參數下運行，cosφ=0.85，tanφ=0.62，則：

電動機起動前，廠用母線上的已有負荷：

S_l=S_g＋S₁₂=（12＋j9）＋（5.376＋j3.333）=17.376＋j12.333=21.31∠35.366°

廠用母線上的已有負荷標幺值：

則合成負荷標幺值：S=S₁＋S_q=1.37＋0.6765=2.047

變壓器電抗標幺值：

電動機正常起動時的母線電壓標幺值：

21．已知最小運行方式下6kV工作段母線三相短路電流為28kA，2MW及以上的電動機回路均已裝設完整的差動保護，低壓廠用變壓器最大單臺容量為2MVA，其低壓電動機自啟動引起的過電流倍數為2.5，請計算高壓廠變B₁低壓側工作分支斷路器的過流保護的電流整定值和靈敏系數最接近下列哪組數值？（可靠系數取1.2）（　　）

A．4.91A，3.52

B．8.60A，3.52

C．8.23A，4.25

D．4.91A，6.17

【答案】B

【解析】根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣二次部分）P695“高壓變壓器低壓側分支過電流保護”相關內容。

①按躲過本段母線所接電動機最大起動電流之和整定：

電動機D₃的起動容量：

電動機D₄的起動容量：

明備用接線：

低壓側過電流整定值：

②由于2MW及以上的電動機回路均已裝設完整的差動保護，不必校驗其最大電動機速斷保護配合。

③與接于本段母線的低壓廠用變壓器過電流保護配合整定：

I_dz取最大值，即I_dz=7.3kA

④可求得過流保護的電流整定值和靈敏系數：

取最接近數值，故答案為B項。

題22～27：一臺660MW發電機以發變組單元接入500kV系統，發電機額定電壓20kV，額定功率因數0.9，中性點經高阻接地，主變壓器500kV側中性點直接接地。廠址海拔0m，500kV配電裝置采用屋外敞開式布置，10min設計風速為15m/s，500kV避雷器雷電沖擊殘壓為1050kV，操作沖擊殘壓為850kV，接地網接地電阻0.2，請根據題意回答下列問題：

22．若廠內500kV升壓站最大接地故障短路電流為39kA，折算至500kV母線的廠內零序阻抗0.03（標幺值），系統側零序阻抗0.02（標幺值），發生單相接地故障時故障切除時間為1s，500kV的等效時間常數X/R為40，廠內、廠外發生接地故障時接地網的工頻分流系數分別為0.4和0.9，計算廠內單相接地時地電位升應為下列哪項數值？（　　）

A．2.81kV

B．2.98kV

C．3.98kV

D．4.97kV

【答案】B

【解析】根據《交流電氣裝置的接地設計規范》（GB/T 50065—2011）附錄B規定。

發電廠發生單相接地短路時，零序網絡如題22圖所示，則發電廠單相接地時最大單相短路電流時，流經發電廠設備中性點電流：

發電廠廠內短路時：I_g1=（I_max-I_n）S_f1=（39-15.6）×0.4=9.36kA

發電廠廠外短路時：I_g2=I_nS_f2=15.6×0.9=14.04kA

兩者取較大數值，入地對稱電流：I_g=14.04kA

根據表B.0.3（見題22表）可知，單路故障切除時間為1s，等效時間常數X／R為40，對應衰減系數D_f=1.0618。

最大接地故障不對稱電流有效值：I_G=D_fI_g=1.0618×14.04=14.91kA。

根據第B.0.4條規定，在系統單相接地故障電流入地時，地電位的升高為：

V=I_GR=14.91×0.2=2.982kV

題22圖零序網絡

題22表典型的衰減系數D_f值

23．計算500kV軟導線對構架操作過電壓所需最小相對地空氣間隙應為下列哪項數值？（取μ_50%=785d0.34）（　）

A．2.55m

B．1.67m

C．3.40m

D．1.97m

【答案】B

【解析】根據《交流電氣裝置的接地設計規范》（GB/T 50065—2011）第6.3.2-3條規定，變電站導線對構架空氣間隙應符合下列要求：相對地空氣間隙的正極性操作沖擊電壓波50%放電電壓為：

u_50%≥k₇U_s·p=（1.1～1.27）×850=（935～1079.5）kV

由此，可求出對地空氣間隙的范圍：

所以，最小值為1.67m。

24．該發電機不平衡負載連續運行限值I₂/I_N應不小于下列哪項數值？（　　）

A．0.08

B．0.10

C．0.079

D．0.067

【答案】D

【解析】根據《隱極同步發電機技術要求》（GB/T 7064—2008）第4.22條規定，電機應能承受一定數量的穩態和瞬態負序電流。當三相負載不對稱，且每相電流均不超過額定定子電流（I_N），其負序電流分量（I₂）與額定電流I_N之比（I₂／I_N）符合《電力系統安全穩定導則》（DL 755—2001）的規定時，應能連續運行，當發生不對稱故障時，故障運行的和I2／I_N2時間t的乘積應符合《電力系統安全穩定導則》（DL 755—2001）的規定，詳見表E.2（見題24表）。

已知發電機功率660MW，由表E.2（見題24表）可知，連續運行時的I₂/I_N值：

題24表不平衡負載運行限值

25．若主變高壓側單相接地時低壓側傳遞過電壓為700V，主變高壓側單相接地保護動作時間為10s，發電機單相接地保護電壓定值為500V，則發電機出口避雷器的額定電壓最小計算值應為下列哪項數值？（　　）

A．15.1kV

B．21kV

C．26kV

D．26.25kV

【答案】B

【解析】根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》（GB/T 50064—2014）第4.4.4條規定，具有發電機和旋轉電機的系統，相對地MOA的額定電壓，對應接地故障清除時間不大于10s時，不應低于旋轉電機額定電壓的1.05倍；接地故障清除時間大于10s時，不應低于旋轉電機額定電壓的1.3倍。

因此發電機出口MOA的額定電壓為：U_G·n≥l.05×20=21kV。

26．發電機及主變過勵磁能力分別見題26表l及題26表2，發電機與變壓器共用一套過勵磁保護裝置，請分析判斷下列各曲線關系圖中哪項是正確的？（圖中曲線G代表發電機過勵磁能力，T代表變壓器過勵磁能力，L代表勵磁調節器U/f限制設定曲線，P代表過勵磁保護整定曲線）（　　）

題26表1 發電機過勵磁允許能力

題26表2 變壓器工頻電壓升高時的過勵磁運行持續時間

A．

B．

C．

D．

【答案】A

【解析】根據《大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則》（DL/T 684—2012）第4.8.1條規定，發電機或變壓器過勵磁運行時，鐵芯發熱、漏磁增加，電流波形畸變，嚴重損害發電機或變壓器安全。對于大容量機組，必須裝設過勵磁保護，整定值按發電機或變壓器過勵磁能力較低的要求整定。當發電機與主變壓器之間有斷路器時，應分別為發電機和變壓器配置過勵磁保護。

在P24圖16（見題26圖）中，1是廠家提供的發電機或變壓器允許的過勵磁能力曲線，2是反時限過勵磁保護動作整定曲線。

題26圖反時限過勵磁保護動作整定曲線

過勵磁反時限動作曲線2一般不易用一個數學表達式來精確表達，而是用分段式內插法來確定N（t）的關系，擬合曲線2一般在曲線2上自由設定8～10個分點，原則是曲率大處，分點設的密一些。反時限過勵磁保護定值整定過程中，宜考慮一定的裕度，可以從動作時問和動作定值上考慮裕度（兩者取其一），從動作時間考慮時，可以考慮整定時間為曲線1時間的60%～80%；從動作定值考慮時，可以考慮整定定值為曲線1的值除以1.05，最小定值應與定時限低定值配合。

發電機與變壓器共用一套過勵磁保護裝置，題目答案中G曲線、T曲線完全一致，主要需要判斷L曲線（勵磁調節器U/f限值設定曲線）和P曲線（過勵磁保護整定曲線）的關系。

27．若該工程建于海拔1800m處，電氣設備外絕緣雷電沖擊耐壓（全波）1500kV，則避雷器選型正確的是：（按GB 50064選擇）（　　）

A．Y20W-400/1000

B．Y20W-420/1000

C．Y10W-420/850

D．Y20W-420/850

【答案】D

【解析】根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》（GB/T 50064—2014）第4.4.3條及表4.4.3規定，無間隙氧化物避雷器相地額定電壓為：0.75U_m=0.75×550=412.5kV，取420kV。

根據附錄A中第A.0.2條規定，所在地區海拔高度2000m及以下地區時，各種作用電壓下外絕緣空氣間隙的放電電壓可按下式校正：

其中，對于雷電沖擊電壓m=1。

根據第6.4.4條第2款規定，電氣設備外絕緣的雷電沖擊耐壓u₁符合下列要求：，取850kV。

其中，設備外絕緣的雷電沖擊耐壓配合系數取1.4。

根據條文說明第6.3.1-3條，避雷器雷電沖擊保護水平，對750kV、500kV取標稱雷電流20kA、對330kV取標稱雷電流10kA和對220kV及以下取標稱雷電流5kA下的額定殘壓值。

題干中為明確上述條件之一，故答案為D項。

題28～30：某220kV變電站，主接線示意圖見題28～30圖，安裝220/110/10kV，180MVA（100%／100%／50%）主變兩臺，阻抗電壓高～中13%，高～低23%，中～低8%；220kV側為雙母線接線，線路6回，其中線路L₂₁、L₂₂分別連接220kV電源S₂₁、S₂₂，另4回為負荷出線（每回帶最大負荷180MVA），每臺主變的負載率為65%。

110kV側為雙母線接線，線路l0回，其中2回線路L₁₁、L₁₂分別連接110kV系統電源S₁₁、S₁₂，正常情況下為負荷出線，每回帶最大負荷20MVA、其他出線均只作為負荷出線，每回帶最大負荷20MVA，當220kV側失電時，110kV電源S₁₁、S₁₂通過線路L₁₁、L₁₂向110kV母線供電，此時，限制110kV負荷不大于除了L₁₁、L₁₂線路外其他各負荷線路最大總負荷的40%，且線路L₁₁、L₁₂均具備帶上述總負荷的40%的能力。

10kV為單母線接線，不帶負荷出線。

已知系統基準容量S_j=100MVA，220kV電源S₂₁最大運行方式下系統阻抗標幺值為0．006，最小運行方式下系統阻抗標幺值為0.0065；220kV電源S₂₂最大運行方式下系統阻抗標幺值為0.007，最小運行方式下系統阻抗標幺值為0.0075；L₂₁線路阻抗標幺值為0.01，L₂₂線路阻抗標幺值0.011。

已知110kV電源S₁₁最大運行方式下系統阻抗標幺值為0.03，最小運行方式下系統阻抗標幺值為0.035，110kV電源S₁₂最大運行方式下系統阻抗標幺值為0.02，最小運行方式下系統阻抗標幺值為0.025，L₁₁線路阻抗標幺值為0.011，L₁₂線路阻抗標幺值0.017。

題28～30圖

28．已知220kV斷路器失靈保護作為220kV電力設備和220kV線路的近后備保護，請計算220kV線路L₂₁失靈保護電流判別元件的電流定值和靈敏系數最接近下列哪組數值？（可靠系數取1.1，返回系數取0.9）（　）

A．0.75kA，10.16

B．1.15kA，6.42

C．11.45kA，1.3

D．3.06kA，2.49

【答案】D

【解析】根據《大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則》（DL/T 684—2012）第5.9.1條規定，變壓器電量保護動作應啟動220kV及以上斷路器失靈保護，變壓器非電量保護跳閘不啟動斷路器失靈保護。

根據第5.9.1條a款規定，過電流判據應考慮最小運行方式下的各側三相短路故障靈敏度，并盡量躲過變壓器正常運行時的最大負荷電流。

（1）220kV電源供電時，變壓器二次側正常運行時的最大負荷電流：

躲過變壓器正常運行時的最大負荷電流判據值：

（2）僅采用過電流判據時，過電流判據應考慮最小運行方式下的各側短路故障靈敏度。根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P121～P122表4-3和表4-4可計算下列參數：

①變壓器各側等值電抗有名值：

②變壓器電抗標幺值：

③顯然，由于220kV電源的系統阻抗遠小于110kV電源的系統阻抗，因此最小電流三相短路電流發生在，最小運行方式下，110kV電源供電時，如題28圖1和圖2所示（分列運行）：

短路模型l（母聯斷路器DL₁斷開，DL₂閉合，或DL_l閉合，DL₂斷開）

題28圖1

流過變壓器二次側三相短路電流：

短路模型2（母聯斷路器DL₁、DL₂均閉合）

題28圖2

流過變壓器二次側三相短路電流：

④取流過變壓器較小的三相短路電流：

I_k·min=I_k2=3.06kA

⑤靈敏度系數：

規范中公式明確用最小運行方式下三相短路電流校驗失靈保護靈敏度，因此未換算為兩相短路數值。

29．已知主變110kV側電流互感器變比為1200/1，請計算主變110kV側用于主變壓器差動保護的電流互感器的一次電流計算倍數最接近下列哪項數值？（可靠系數取1.3）（　　）

A．6.18

B．6.04

C．6.76

D．27.96

【答案】A

【解析】根據已知，可得各變壓器各側等值短路電抗為：

則各變壓器電抗標幺值為：

最大運行方式下，220kV電源供電時，110kV母線短路（k₁點），如題29圖1所示（母線并聯運行）：

題29圖1

其中，

最大運行方式下，110kV電源供電時，220kV母線短路（k₂點），如題29圖2所示（母線并聯運）：

題29圖2

其中

對比可知，k₁點短路時，短路阻抗標幺值最小，110kV側會出現最大三相短路電流，則：

根據《電力工程電氣設計手冊》（電氣二次部分）P69式（20-9），主變110kV側電流互感器一次電流計算倍數：

30．已知110kV負荷出線后備保護為過流保護，保護動作時間為1.5，斷路器全分閘時間取0.08s，請計算并選擇110kV負荷出線斷路器的最大短路電流熱效應計算值為（　）。

A．999.23kA2s

B．58..41kA2s

C．1622.97kA2s

D．1052.53kA2s

【答案】D

【解析】根據《導體和電器選擇設計技術規定》（DL/T 5222—2005）第5.0.13條第2款規定，確定短路電流熱效應計算時間，對電器，宜采用后備保護動作時間加相應斷路器的開斷時間。

按題意，采用后備保護動作加相應斷路器開斷時間，短路電流采用正常運行方式，對比分析上題的短路阻抗，由于220kV電源供電時，110kV出線短路，短路電流需流經變壓器，阻抗較大，因此可確定當110kV電源供電，110kV負荷出線三相短路電流最大（短路點可近似取110kV母線，k₃點），短路阻抗如題30圖所示，

題30圖

其中，

短路周期分量熱效應：Q=I_k2t=25.812×1.58=1052.53kA2s

題31～35：750kV架空送電線路，位于海拔1000m以下的山區，年平均雷暴日數為40，線路全長100km，導線采用六分裂JL／GIA-500／45鋼芯鋁絞線，子導線直徑為30mm，分裂間距為400mm，線路的最高電壓為800kV，假定操作過電壓倍數為1.80p.u.。（按國標規范計算）

31．假設線路的正序電抗為0.36Ω/km，正序電納為6.0×10-6S/km，計算線路的自然功率P_n應為下列哪項數值？（　　）

A．2188.6MW

B．2296.4MW

C．2612.8MW

D．2778.6MW

【答案】B

【解析】根據《電力工程高壓送電線路設計手冊》（第二版）P24式（2-1-41）、式（2-1-42），

結合已知條件，可求得波阻抗：

則自然功率為：

32．雙回路段鼓型懸垂直線塔，設計極限檔距為900m，導線最大弧垂為64m，導線懸垂絕緣子串長度為8.8m（Ⅰ串），塔頭尺寸設計時導線橫擔之間的最小垂直距離宜取下列哪項數值？（　　）

A．11.66m

B．12.50m

C．13.00m

D．15.54m

【答案】C

【解析】根據《110kV～750kV架空輸電線路設計規范》（GB 50545—2010）第8.0.1條和式（8.0.1-1），可求得導線水平線間距離：

導線垂直線間距離：D_v=75%D=0.75×15.538=11.65m

根據表8.0.1-2（見題32表）可知，750kV對應為12.5m>11.65m，因此垂直距離最小為12.5m。

根據第8.0.3條規定，雙回路及多回路桿塔不同回路的不同相導線間的水平或垂直距離，應按規范第8.0.1條的規定增加0.5m。

因此，導線橫擔之間的最小垂直距離為12.5＋0.5=13.0m。

題32表使用懸垂絕緣子串桿塔的最小垂直線間距離

33．假如在強雷區地段，需安裝線路防雷用避雷器降低線路雷擊跳閘率，下列在桿塔上安裝線路避雷器的方式哪種是正確的？（　　）

A．單回線路宜在3相絕緣子串旁安裝

B．單回線路可在兩個相絕緣子串旁安裝

C．同塔雙回線路宜在兩回路線路絕緣子串旁安裝

D．同塔雙回線路可在兩回路線路的下相絕緣子串旁安裝

【答案】B

【解析】根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》（GB/T 50064—2014）第5.3.5條規定，多雷區、強雷區或地閃密度較高的地段，除改善接地裝置、加強絕緣和選擇適當的地線保護角外，可采取安裝線路防雷用避雷器的措施來降低線路雷擊跳閘率。

第3款規定，線路避雷器在桿塔上的安裝方式應符合下列要求：①110kV、220kV單回線路宜在3相絕緣子串旁安裝；②330kV～750kV單回線路可在兩邊相絕緣子串旁安裝；③同塔雙回線路宜在一回路線路絕緣子串旁安裝。

34．假定導線波阻抗為250Ω，閃電通道波阻為250Ω，絕緣子串負極性50%閃絡電壓絕對值為3600kV，雷電為負極性時，最小繞擊耐雷水平值I_min應為下列哪項數值？（　）

A．37.1kA

B．38.3kA

C．39.7kA

D．43.2kA

【答案】B

【解析】根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》（GB/T 50064—2014）附錄D.1.5-4，可知導線上工作電壓瞬時值：

雷電為負極性時，繞擊耐雷水平I_min為：

35．單回路段懸垂直線塔采用水平排列的酒杯塔，假定絕緣子串的閃絡距離為7.2m，計算繞擊建弧率應為下列哪項數值？（　）

A．0.628

B．0.832

C．0.966

D．1.120

【答案】B

【解析】根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》（GB/T 50064—2014）附錄D第D.1.8條、第D.1.9條規定。

750kV系統為有效接地系統，則絕緣子串的平均運行電壓梯度：

則建弧率為：

η=（4.5E0.75-14）×10-2=（4.5×60.140.75-14）×10-2=0.832

題36～40：某220kV架空送電線路MT（貓頭）直線塔，采用雙分裂LGJ-400／35導線，懸垂串長度為3.2m，導線截面積425.24 mm2，導線直徑為26.82mm，單位重量1307.50kg／km，導線平均高度處大風風速為32m／s，大風時溫度為15℃，應力為70N／mm2，最高氣溫（40℃）條件下導線最低點應力為50N／mm2，L₁鄰檔斷線工況應力為35N／mm2。圖中h₁=18，L_l=300m，dh₁=30m，L₂=250m，dh₂=10m，l_l、l₂為最高氣溫下的弧垂最低點至MT的距離，l_l=180m，l₂=50m。（提示g=9.8，采用拋物線公式計算）