发输变电专业案例真题解析.pdf

2016 年发输变电专业案例试卷（下午） 专业案例题（共 40 题，考生从中选择 25 题作答，每题 2 分） 题1-4：某大用户拟建一座220kV变电站，电压等级为220/110/10kV，220kV电源进线2回， 负荷出线4回，双母线接线，正常运行方式为并列运行，主接线及间隔排列示意图如下图所示。 110kV、10kV均为单母线分段接线，正常运行方式为分列运行。主变容量为2150MVA， 150/150/75MVA，Uk12=14%，Uk13=23%，Uk23=7%，空载电流I0=0.3%。两台主变压器正常运行 时的负载率为65%。220kV出线所带最大负荷分别为L1=150MVA，L2=150MVA，L3=100MVA， L4=150MVA，220kV母线的最大三相短路电流为30kA，最小三相短路电流为18kA。请回答下 列问题。 L1L2L3L4 T2T1 电源 1 电源 2 DL1 220kV 10kV 10kV 110kV 110kV 1、在满足电力系统n-1故障原则下，该变电站220kV母线通流计算值最大应为下列哪项数值？ （A）978A （B）1562A （C）1955A （D）2231A 答案：【 C 】 解答过程： 依据DL 755-2001电力系统安全稳定导则附录A3 正常运行方式下的电力系统中任一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开， 电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。这 通常称为N-1原则。 对于本题，为满足电力系统n-1故障原则下，其中一路电源故障或检修工况下，220kV母线最 大通流容量最大，为4回负荷出线与两台主变最大负荷之和 依据电力工程电气设计手册1电气一次部分P232表6-3 220kV母线通流最大值A U TTLLLL I N g 195510 2203 %6515021001503 3 3 214321 = + = + = 2、若主变10kV侧最大负荷电流为2500A，母线上最大三相短路电流为32kA，为了将其限制 到15kA以下，拟在主变10kV侧接入串联电抗器，下列电抗器参数中，哪组最为经济合理？ （A）Ie=2000A，Xk%=8 （B）Ie=2500A，Xk%=5 （C）Ie=2500A，Xk%=10 （D）Ie=3500A，Xk%=14 答案：【 C 】 解答过程： 依据DL/T 5222-2005导体和电器选择设计技术规定14.2.1-1，普通限流电抗器用于主变压 器回路时，额定电流应按最大可能工作电流2500A选取最为经济合理。 依据电力工程电气设计手册1电气一次部分P253式6-14 电抗百分值 %3 . 9%100 5 . 5 5 .10 10 5 . 2 32 5 . 5 15 5 . 5 %100% * = -= - j j ek ek j j k I U U I X I I X 取10%符合要求，且经济合理。 3、该站220kV户外敞开式布置，请查找下面220kV主接线中的设备配置和接线有几处错误， 并说明理由。（注：同一类的错误算1处，如：所有出线没有配置电流互感器，算1处错误） 220kV L1L2L3L4电源 1电源 2 至 2# 主变 至 1# 主变 4# 母线 5# 母线 （A）1处 （B）2处（C）3处（D）4处 答案：【 C 】 解答过程： 错误 1 ：线路PT 不应装设隔离开关。 错误 2 ：依据DL/T 5352-2006 高压配电装置设计技术规程 5.1.8 ，对屋外配电装置，为保 证电气设备和母线的检修安全，每组母线上应装设接地开关或接地器。本题图中两组母线均未 配置。 错误 3 ：母联间隔回路电流互感器配置错误，应分别配置在断路器两侧，以消除保护死区。 4 、该变电站的220kV 母线配置有母线完全差动电流保护装置。请计算其起动元件动作电流定 值的灵敏系数。（可靠系数均取 1.5 ，不设中间变流器。） （A）3.46 （B）4 （C）5.77 （D）26.4 答案：【 A 】 解答过程： 依据电力工程电气设计手册 2 电气二次部分 P588 式 28-75 77 （ 1 ）按躲过外部发生故障时的最大不平衡电流整定 最大不平衡电流取220kV母线的最大三相短路电流为30kA 起动元件一次动作电流AIKIKI DkbpkDZ 4500300001 . 05 . 11 . 0 max.max.1 . = （ 2 ）按躲过二次回路断线故障整定，进线回路的最大负荷电流按母线通流容量计算 起动元件一次动作电流 AIKI fhkjDZ 5 .299219555 . 1 max = 起动元件一次动作电流定值取较大者 4500A （ 3 ）计算灵敏系数 计算电流取最小两相短路电流，灵敏系数46. 3 4500 18000 2 3 min. = = LHDZ D m nI I k。 题5-9：某沿海地区电网内现有一座燃煤电厂，安装有四台300MW机组，另外规划建设100MW 风电场和40MW光伏电站，分别通过一回110kV和一回35kV线路接入电网，系统接线见下图。 燃煤机组220kV母线采用双母线接线，母线短路参数为：I=28.7kA，I=25.2kA；K1处发生三 相短路时，线路L1提供的短路电流周期分量初始值IK为5.2kA。 1# 2# 3# 4# 300MW360MVA DL1 k1 DL2 k2 L1=40km L2=40km 220kV 220kV 110kV 110kV 35kV 风电场 100MW 光伏电站 40MW 燃煤电厂 5、当K1发生三相短路时，请计算短路冲击电流为下列哪项数值？ （A）75.08kA；（B） 77.1kA；（C） 60.7kA；（D） 69.31kA。 答案：【 A 】 解答过程： 依据DL/T 5222-2005导体和电器选择设计技术规定附录F.4 K1处于发电厂高压侧母线，Kch取1.85 kAIKi chch 08.757 .2885. 122 = = 6、若220kV线路L1、L2均采用2LGJQ-400导线，导线的电抗值为0.3/km（Sj=100MVA， Uj=230kV），当K2发生三相短路时，不计及线路电阻，计算通过断路器DL2的短路电流周期 分量的起始有效值应为下列哪项数值？（假定忽略风电场机组，燃煤电厂220kV母线短路参 数不变。） （A）4.98kA；（B）5.2kA；（C）7.45kA；（D）9.92kA。 答案：【 A 】 解答过程： 依据电力工程电气设计手册1电气一次部分第四章相关公式图表 K1发生三相短路时，负荷侧线路L1提供的短路电流IK为5.2kA，根据对称性，L2提供的短路 电流IK为5.2kA。忽略风电场机组，四台发电机提供的短路电流，为 kA3 .182 . 527 .28 =- 1# 2# 3# 4# 300MW360MVA DL1 k1 DL2 k2 L1=40km L2=40km 220kV 220kV 110kV 110kV 35kV 风电场 100MW 光伏电站 40MW 燃煤电厂 K2发生三相短路时，忽略风电场机组，四台发电机提供的短路电流，通过L1和L2流到K2 点，通过断路器DL2的短路电流为总短路电流的一半 1# 2# 3# 4# 300MW360MVA DL1 k1 DL2 k2 L1=40km L2=40km 220kV 220kV 110kV 110kV 35kV 风电场 100MW 光伏电站 40MW 燃煤电厂 四台发电机的阻抗标幺值 () 0137. 0 2 . 527 .282303 100 * = - = = s j s S S X 线路L1或L2的阻抗标幺值 0227. 0 230 100 403 . 0 22 * = j j L U S XX 总阻抗标幺值 0251. 0 2 0227. 0 0137. 0 2 * * =+=+= L s X XX K2点三相短路电流周期分量的起始有效值kA X I I j K 10 0251. 0 251. 0 * 2 = 通过断路器DL2的短路电流为总短路电流的一半5kA 7、当K1处发生三相短路且故障清除后，风电场功率应快速恢复，请确定风电场功率恢复变化 率，至少不小于下列哪项数值时才能满足规程要求？ （A） 15MW/s；（B） 12MW/s；（C） 10MW/s；（D） 8MW/s。 答案：【 C 】 解答过程： 依据 GB/T 19963-2011风电场接入电力系统技术规定9.3，对电力系统故障期间没有切除的 风电场，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少10%额定功率/ 秒的功率变化率恢复至故障前的值。故至少不小于 10%100=10MW/s。 8、在光伏电站主变高压侧装设有电流互感器，请确定测量用电流互感器一次额定电流应选择 下列哪项数值？ （A）400A；（B）600A；（C）800A；（D）1200A。 答案：【 C 】 解答过程： 依据GB 50797-2012光伏发电站设计规范9.2.2-4，接入10kV35kV电压等级公用电网的光 伏发电站，功率因数应能在超前0.98和滞后0.98范围内连续可调。 依据8.2.3-3，升压变容量可按光伏发电站的最大连续输出容量进行选取。 主变高压侧出线回路最大持续电流 A U S I N 3 . 673 353 98 . 0 /40000 3 max g = = 依据GB/T 50063-2008电力装置的电测量仪表装置设计规范8.1.2，测量用电流互感器额定 一次电流的选择，宜满足正常运行时的实际负荷电流达到额定值的60%，且不应小于30%(S 级为20%)的要求，也可选用变比较小或二次绕组带抽头的电流互感器。 故一次额定电流取800A较合适，正常运行时的实际负荷电流达到480A及以上，且不小于240A 时计量精度高误差小。 注：本题的考点，在2007新增案例18题，电流互感器量程选择主要就是考虑实际负荷电流流 过时的精度误差问题，依据电力工程电气设计手册2电气二次部分P64表20-11，电流互 感器实际负荷电流在10%和20%一次额定电流时误差大，在100%120%一次额定电流是误差 小。 9 、当电网发生单相接地短路故障时，请分析说明下列对风电场低电压穿越的表述中，哪种情 况是满足规程要求的？ （A）风电场并网点110kV母线电压跌落至85kV，1.5s后风机从电网中切除； （B）故障短路1.8s，并网点母线电压恢复至0.9p.u.，此时风机可以脱网运行； （C）风电场并网点110kV母线相电压跌落至35kV，风机连续运行1.6s后从电网切除； （D）风电场主变高压侧相电压跌落至65kV，1.8s后风机从电网中切除。 答案：【 C 】 解答过程： 依据 GB/T 19963-2011 风电场接入电力系统技术规定 9.1 风电场电网发生单相接地短路故障时，下图中红色线为脱网运行与不脱网连续运行的分界线 其电压时间数学表达式为： ()( )() +-=- - - + = 29 . 0 2625 . 0 2 . 0625. 0509. 0625 . 0 625 . 0 2 2 . 09 . 0 2 . 0 625 . 0 02 . 0 tU tUtUUtU tU U N NNNN N ， ， ， 对于选项 A ，风电场并网点110kV母线电压跌落至85kV，U=85kV（0.773p.u.）带入后，求得 切除时间t=1.751s，故1.751s之前，可以不脱网运行，1.751s时从电网切除，选项A错误； 对于选项B，故障短路1.8s，t1.8s代入计算，得分界线对应U0.798UN（0.798p.u.），并网 点母线电压恢复至0.9p.u.0.798 p.u.，此时风机不可以脱网运行，选项B错误； 对于选项C，风电场并网点110kV母线相电压跌落至35kV， kVU62.60335 = （0.551p.u.） 带入后，求得切除时间t=1.315s，故1.315s之前，可以不脱网运行，1.315s时从电网切除，选 项C正确； 对于选项 D ，风电场主变高压侧相电压跌落至65kV，对应并网点电压为 kVU29.56 110/220 365 = （0.511p.u. ）带入后，求得切除时间t=1.237s ，故1.237s 之前，可以不脱网运行，1.237s 时从 电网切除，选项D 错误。 题16-21：某600MW级燃煤发电机组，高压厂用电系统电压为6kV，中性点不接地。其简化 的厂用接线如下图所示：高压厂变B1无载调压，容量为31.5MVA，阻抗值为10.5%；高压备 变B0有载调压，容量为31.5MVA，阻抗值为18%。正常运行工况下，6.3kV工作段母线由B1 供电，B0为热备用。D3、D4为电动机，D3额定参数为：Pe = 5000kW，cose = 0.85，e = 0.93， 启动电流倍数Kq = 6倍；D4额定参数为：Pe = 8000kW，cose = 0.88，e = 0.96，启动电流倍数 Kq = 5倍。假定母线上的其他负荷不含高压电动机并简化为一条馈线L1，容量为Sg；L2为备 用馈线，充电运行。LH为工作电源进线回路电流互感器，LH0LH4为零序电流互感器。请分 析计算并解答下列各题。 其他负荷 Sg备用回路电动机 电动机 D3D4 L1 LH1 LH2 LH3LH4 LH0 LH L2L3L4 L0 6kV 工作段 发电机出口 22kV 31.5MVA 4000/5A 31.5MVA 220kV 母线 B0 B1 16、若6kV均为三芯电缆，L0L4的总用缆量为10km。其中L0为3根并联，每根长度为0.5km； L3为单根，长度1km。当B1检修，6.3kV工作段由B0供电时，电缆L3的正中间，即离电动机 接线端子500m处电缆发生单相接地短路故障，请计算流过零序电流互感器LH0、LH3一次侧 电流，以及故障点的电容电流应为下列哪组数值？（已知 6kV电缆每相对地电容值为0.4F/km， 除电缆以外的电容忽略。） （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 】 解答过程： 高压厂用电系统电压为6kV，中性点不接地，故只需要考虑各段电缆的电容电流。 依据电力工程电气设计手册1 电气一次部分P80 式3-1 L0 为3 根并联，电容电流为每根3 倍，流过零序电流互感器LH0 一次侧电流由L0段电缆提供 ACfUCUI eee 056. 2103 . 65 . 034 . 050231023103 333 0 = - - ppw L2为备用馈线，充电运行，流过零序电流互感器LH3一次侧电流由L3之外其他电缆之和提供 () ACfUCUI eee 33.12103 . 61104 . 050231023103 333 3 =-= - - ppw 故障点的电容电流由全部电缆之和提供 ACfUCUI eeed 71.13103 . 6104 . 050231023103 333 = - - ppw 题22-27：一台660MW发电机以发变组单元接入500kV系统，发电机额定电压20kV，额定 功率因数0.9，中性点经高阻接地，主变压器500kV侧中性点直接接地。厂址海拔0m，500kV 配电装置采用屋外敞开式布置，10min设计风速选15m/s。500kV避雷器雷电冲击残压为1050kV， 操作冲击残压为850kV，接地网接地电阻0.2。请根据题意回答下列问题： 22 、若厂内500kV 升压站最大接地故障短路电流为39kA ，折算至500kV 母线的厂内零序阻抗 为0.03 （标幺值），系统侧零序阻抗0.02 （标幺值），发生单相接地故障时故障切除时间为1s ， 500kV 的等效时间常数X/R 为40，厂内、厂外发生接地故障时接地网的工频分流系数分别为 0.4、0.9，计算厂内单相接地时地电位升应为下列哪项数值？ （A）2.81kV （B）2.98kV （C）3.98kV （D）4.97kV 答案：【 B 】 解答过程： （1）计算厂内单相接地时最大入地电流 发电厂内发生接地故障时流经其设备中性点的电流 kA XX X II ns s n 6 .15 03. 002. 0 02. 0 39 * * max = + = + = 依据GB/T 50065-2011交流电气装置的接地设计规范附录B 厂内短路时，入地对称电流Ig = (ImaxIn)Sf1= (3915.6)0.4=9.36kA 厂外短路时，入地对称电流Ig =InSf1= 15.60.9=14.04kA 取较大者，Ig = 14.04kA 查附表 B.0.3 ，故障切除时间为1s ，等效时间常数X/R 为40 ，衰减系数Df = 1.0618 最大入地不对称电流IG =Df Ig =1.061814.04=14.908kA （2）计算地电位升 式 B.0.4 ：地电位升高Ug = IR = 14.9080.2 = 2.98kV 26、发电机及主变过激磁能力分别见表1及表2，发电机与变压器共用一套过激磁保护装置， 请分析判断下列各曲线关系图中哪项是正确的？（图中曲线G代表发电机过激磁能力，T代表 变压器过激磁能力，L代表励磁调节器U/f限制设定曲线，P代表过激磁保护整定曲线） 表1 发电机过激磁允许能力 时间（秒）连续 180 150 120 60 30 10 励磁电压（%） 105 108 110 112 125 146 208 表2变压器工频电压升高时的过激磁运行持续时间 工频电压升高倍数（相 - 地）1.05 1.1 1.25 1.5 1.8 持续时间连续 20min 小于20s 1s 0.1s T G P L t 1.0U/f T G P L t 1.0U/f （ A ）（ B ） T G P L t 1.0U/f T G P L t 1.0U/f （ C ）（ D ） 答案：【 A 】 解答过程： 依据DL/T 684-2012大型发电机变压器继电保护整定计算导则4.8.1、5.8，发电机与变压器 共用一套过激磁保护装置，L代表励磁调节器U/f限制设定曲线，P代表过激磁保护整定曲线， 故曲线P应在曲线L右上侧，否则调节励磁时会误动作； 反时限过励磁保护定值整定过程中，宜考虑一定的裕度，可以从动作时间和动作定值上考虑裕 度(两者取其一)：从动作时间考虑时，可以考虑整定时间为曲线1时间的60%80%；从动作 定值考虑时，可以考虑整定定值为曲线1的值除以1.05，最小定值应与定时限低定值配合。 发电机与变压器共用一套过激磁保护装置，曲线G代表发电机过激磁能力，T代表变压器过激 磁能力，故曲线P应在曲线G和曲线T左下侧。选项A可以满足要求。 题28-30：某220kV变电站，主接线示意图见下图，安装 220/110/10kV，180MVA （100%100%/50%） 主变两台，阻抗电压高-中13%、高-低23%、中-低8%；220kV侧为双母线接线，线路6回， 其中线路L21、L22分别连接220kV电源S21、S22，另4回为负荷出线（每回带最大负荷 180MVA）；每台主变的负载率为65%。 110kV侧为双母线接线，线路10回，其中2回线路L11、L12分别连接110kV系统电源S11、 S12 ，正常情况下为负荷出线，每回带最大负荷20MVA，其他出线均只作为负荷出线，每回带 最大负荷 20MVA 。当220kV 侧失电时，110kV 电源S11、S12 通过线路L11、L12 向110kV 母 线供电，此时，限制110kV 负荷不大于除了 L11、L12 线路外其他各负荷线路最大总负荷的 40%，且线路L11、L12均具备带上述总负荷40%的能力。 电源 S21 220kV 线路 L21 电源 S22 线路 L22 110kV 电源 S11 线路 L11 电源 S12 线路 L12 10kV 10kV 题31-35：750kV 架空送电线路，位于海拔1000m 以下的山区，年平均雷暴日数为40，线路全 长100km，导线采用六分裂JLG1A-500/45 钢芯铝绞线，子导线直径为30mm，分裂间距为400mm； 线路的最高电压为800kV ，假定操作过电压倍数为1.8p.u.。（按国标规范计算） 31、假设线路的正序电抗为 0.36/km ，正序电纳为6.010-6S/km ，计算线路的自然功率Pa 应 为下列哪项数值？ （A）2188.6MW （B）2296.4MW （C）2612.8MW （D）2778.6MW 答案：【 B 】 解答过程： 依据电力工程高压送电线路设计手册(第二版)P24式2-1-41、式2-1-42 波阻抗W= = - 95.244 106 36. 0 6 1 1 b X Zc 自然功率 MW Z U P c n 4 .2296 95.244 750 22 = 34、假定导线波阻抗为250、闪电通道波阻抗为250，绝缘子串负极性50%闪络电压绝对值 为3600kV。雷电为负极性时，最小绕击耐雷水平Imin应为下列何值？ （A）37.1kA （B）38.3kA （C）39.7kA （D）43.2kA 答案：【 B 】 解答过程： 依据GB/T 50064-2014 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范附录D.1.5 导线上工作电压瞬时值() kVttt U U N ph ppw 100sin37.612100sin 3 7502 sin 3 2 = = 雷电为负极性时，应按612.37kV瞬时值确定最低绕击耐雷水平 kA ZZ ZZ U ZZ Z UI c c ph c 3 .38 250250 2502502 37.612 2502502 2502 3600 2 2 2 0 0 0 0 %50min = + + +-= + + += - 题36-40：如下图，某220kV线路MT直线塔，采用双分裂LGJ-400/35导线，悬垂串长度为 3.2m（I串）。导线截面积425.24mm2，导线直径为26.82mm，单位重量1307.50kg/km，导线平 均高度处大风风速为32m/s，大风时温度15 ，应力为70N/mm2。最高气温（40 ）下导线最 低点应力为50N/mm2，L1邻档断线工况应力为35 N/m