2025年大学考试试卷《发电厂及变电站电气部分》及参考答案

2025年大学考试试卷《发电厂及变电站电气部分》及参考答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某220kV变电站采用3/2断路器接线，当中间断路器检修时，其对应的两条线路（）。A.必须同时停电B.可通过旁母供电C.仍能保持双电源供电D.需切换至单母线运行2.下列设备中，不属于一次设备的是（）。A.氧化锌避雷器B.母线保护装置C.干式变压器D.SF6全封闭组合电器（GIS）3.计算导体和电器的热稳定时，应采用（）。A.三相短路电流的最大值B.单相短路电流的稳态值C.三相短路电流的稳态值D.两相短路电流的有效值4.某110kV线路采用中性点经消弧线圈接地方式，若系统电容电流为35A，应选择（）消弧线圈。A.欠补偿B.全补偿C.过补偿D.不接地5.关于变压器并列运行的条件，错误的是（）。A.联结组别相同B.短路阻抗相差不超过10%C.变比误差不超过±0.5%D.容量比不超过3:16.某发电厂6kV厂用母线采用单母线分段接线，正常运行时分段断路器断开，其主要目的是（）。A.提高供电可靠性B.限制短路电流C.简化操作D.降低投资7.下列过电压中，属于内部过电压的是（）。A.直击雷过电压B.感应雷过电压C.操作过电压D.雷电侵入波过电压8.电流互感器二次侧开路时，最可能出现的危害是（）。A.二次侧产生高电压，危及设备和人身安全B.一次侧电流异常增大C.测量误差减小D.保护误动作9.某220kV变电站主变压器为三相三绕组变压器，其绕组排列通常为（）。A.高压-中压-低压B.中压-高压-低压C.低压-中压-高压D.高压-低压-中压10.校验断路器的动稳定时，需比较的参数是（）。A.额定开断电流与短路电流周期分量有效值B.额定峰值耐受电流与短路冲击电流C.额定关合电流与短路电流最大值D.额定短时耐受电流与短路电流稳态值11.关于GIS设备的特点，错误的是（）。A.占地面积小B.维护周期长C.绝缘性能受环境影响大D.可靠性高12.发电厂厂用电系统中，备用电源自动投入装置（BZT）的动作条件不包括（）。A.工作电源确已断开B.备用电源电压正常C.工作母线无电压D.备用电源已带负荷13.某35kV变电站接地网的接地电阻实测值为4Ω，系统最大单相短路电流为3kA，此时接地装置的接触电位差（）。A.满足要求B.不满足要求C.需校验跨步电位差D.与接地电阻无关14.二次回路中，用于监测断路器位置的指示灯，通常串联（）。A.电阻B.电感C.电容D.熔断器15.某10kV配电装置采用真空断路器，其灭弧介质是（）。A.空气B.真空C.SF6气体D.变压器油二、填空题（每空1分，共20分）1.电气主接线的基本要求是可靠性、灵活性和__________。2.短路电流计算中，基准容量通常取__________MVA，基准电压取线路平均额定电压。3.隔离开关的主要作用是隔离电压、倒闸操作和__________。4.发电厂厂用电接线应满足正常运行、事故状态和__________的供电要求。5.避雷器的作用是限制__________过电压和内部过电压。6.变压器的励磁涌流可达额定电流的__________倍，持续时间约0.5~1s。7.计算导体的长期发热时，需考虑导体的__________损耗、介质损耗和涡流损耗。8.中性点直接接地系统中，发生单相接地时，非故障相电压__________（填“升高”或“不变”）。9.电压互感器二次侧额定电压一般为__________V，电流互感器二次侧额定电流一般为__________A。10.母线的热稳定校验是指母线在短路电流作用下产生的__________不超过允许值。11.消弧线圈的补偿方式包括欠补偿、全补偿和__________。12.二次回路按功能可分为控制回路、信号回路、__________和调节回路。13.导体的动稳定校验是通过比较短路冲击电流与导体的__________来判断。14.发电厂主变压器的容量应满足机组__________时的全部负荷需求。15.GIS设备将断路器、隔离开关、__________等元件封闭在充有SF6气体的金属壳内。16.接地装置由接地体和__________组成，其作用是降低接地电阻。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述单母线分段接线与双母线接线的主要区别及各自适用场景。2.说明SF6断路器的灭弧原理及其优于少油断路器的特点。3.变压器并列运行时，若联结组别不同会导致什么后果？为什么？4.简述发电厂厂用电系统中性点接地方式的选择原则（以6kV和380V系统为例）。5.画出110kV线路三相短路时的等值电路（标出各元件电抗标幺值），并说明短路电流计算的主要步骤。四、计算题（每题10分，共20分）1.某110kV系统接线如图1所示（注：图中发电机G容量300MVA，次暂态电抗X''d=0.15；变压器T1容量315MVA，变比110/10.5kV，短路电抗Uk%=10.5；线路L长度80km，电抗0.4Ω/km；系统S容量无穷大，110kV母线电压115kV）。计算10kV母线（k点）发生三相短路时的短路电流周期分量有效值、冲击电流及短路容量（基准容量Sb=100MVA）。2.某35kV变电站选用SN10-35型断路器（额定电压35kV，额定电流1250A，额定开断电流16kA，额定峰值耐受电流40kA，额定短时耐受电流16kA/4s）。已知35kV母线三相短路电流周期分量有效值为12kA，冲击电流为30kA，短路持续时间3s。校验该断路器的开断能力、动稳定和热稳定是否满足要求。五、分析题（10分）某新建2×600MW燃煤发电厂，发电机出口电压20kV，主变压器变比20/500kV，500kV出线2回，110kV启动/备用电源进线1回，厂用高压母线设6kVA、B段（各带3台6kV电动机，单台容量5000kW）。试设计该厂电气主接线方案（包括发电机-变压器组接线、500kV接线、厂用电接线），并说明设计依据。参考答案一、单项选择题1.C2.B3.C4.C5.B6.B7.C8.A9.A10.B11.C12.D13.B14.A15.B二、填空题1.经济性2.1003.分合小电流4.检修状态5.雷电6.6~87.电阻8.不变9.100；5（或1）10.最高温度11.过补偿12.测量回路13.允许应力14.额定功率15.互感器16.接地线三、简答题1.区别：单母线分段接线将母线分为两段，通过分段断路器连接；双母线接线有两组母线，通过母联断路器切换。适用场景：单母线分段用于出线较少（6~8回）、对可靠性要求中等的变电站；双母线用于出线多（8回以上）、需频繁倒闸或重要负荷的枢纽变电站。2.SF6断路器利用SF6气体的强电负性（吸附自由电子形成负离子）降低电弧区电导率，灭弧后介质强度恢复快。优于少油断路器：灭弧能力强（为空气的100倍）、无油防火、检修周期长（10~15年）、体积小。3.联结组别不同会导致变压器二次侧电压相位差30°的整数倍，并列时产生很大的环流（可达额定电流的几倍甚至几十倍），烧毁变压器。因为相位差会在绕组间形成电位差，产生循环电流。4.6kV厂用电系统：中性点经高电阻接地（限制单相接地电流≤10A），减少电弧过电压；380V系统：中性点直接接地（保护接地可靠，降低接触电压）。5.等值电路：系统S（Xs=0）→线路L（Xl=0.4×80×(100/110²)）→变压器T（Xt=10.5%×(100/315)）→k点。步骤：①确定基准值；②计算各元件电抗标幺值；③求总电抗标幺值；④计算短路电流周期分量有效值（Ib/ΣX）；⑤冲击电流=2.55×I''（110kV及以下）。四、计算题1.（1）基准电压Ub1=110kV，Ub2=10.5kV；基准电流Ib2=100/(√3×10.5)=5.5kA。（2）各元件电抗标幺值：Xg=0.15×(100/300)=0.05；Xt=10.5%×(100/315)=0.0333；Xl=0.4×80×(100/110²)=0.264。（3）总电抗XΣ=0.05+0.0333+0.264=0.3473。（4）短路电流周期分量I''=Ib2/XΣ=5.5/0.3473≈15.84kA。（5）冲击电流ish=2.55×I''≈2.55×15.84≈40.49kA。（6）短路容量S''=√3×10.5×15.84≈287.5MVA。2.（1）开断能力：额定开断电流16kA≥12kA，满足。（2）动稳定：额定峰值耐受电流40kA≥30kA，满足。（3）热稳定：I²t=16²×4=1024；实际I²t=12²×3=432≤1024，满足。五、分析题主接线设计：（1）发电机-变压器组接线：2×600MW机组采用单元接线（发电机出口不设断路器，经主变压器直接接500kV母线），减少投资，提高可靠性。（2）500kV接线：2回出线采用双母