2025年变电站电气设备选型试题及答案

2025年变电站电气设备选型试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某220kV变电站规划终期安装3台主变压器，单台容量为180MVA，负荷同时率0.85，负荷年增长率5%，近期（5年内）需满足的最小主变容量应为（）A.120MVAB.150MVAC.180MVAD.240MVA2.110kV户外变电站选用SF₆断路器时，其额定短路开断电流应按（）选择A.主变高压侧最大短路电流B.主变低压侧最大短路电流C.母线三相短路电流周期分量有效值D.线路末端单相短路电流3.35kV中性点不接地系统中，电压互感器（PT）的准确级组合应优先选择（）A.0.2/0.5/3PB.0.5/3P/6PC.0.2/3P/6PD.0.5/0.5/3P4.某变电站位于海拔2500m地区，110kV隔离开关的外绝缘耐受电压需按（）修正A.海拔每升高100m，耐受电压降低1%B.海拔每升高100m，耐受电压降低0.5%C.海拔每升高100m，耐受电压升高1%D.海拔每升高100m，耐受电压升高0.5%5.220kVGIS设备选型时，关于接地开关配置的要求，正确的是（）A.仅需在母线侧配置快速接地开关B.电缆进线间隔需配置可关合短路电流的接地开关C.主变进线间隔无需配置接地开关D.所有接地开关均应具备电动操作功能6.10kV开关柜内母线选用铜排时，其长期允许载流量校验的环境温度基准值为（）A.25℃B.30℃C.35℃D.40℃7.用于35kV系统的金属氧化物避雷器（MOA），其持续运行电压应不低于（）A.35kVB.35/√3kVC.35×1.1kVD.35×1.2kV8.500kV变电站主变低压侧（220kV）中性点接地方式为直接接地时，其中性点避雷器的额定电压应选择（）A.146kVB.100kVC.60kVD.42kV9.某10kV配电装置采用电缆出线，需配置的电流互感器（CT）准确级组合为（）A.0.2/5P10B.0.5/10P15C.1/5P20D.0.2S/5P2010.变电站直流系统蓄电池容量选择时，需考虑的最严格工况是（）A.全站交流失电后30分钟内的冲击负荷B.全站交流失电后2小时内的持续负荷C.全站交流失电后1小时内的平均负荷D.全站交流失电后10分钟内的最大瞬时负荷二、填空题（每空2分，共20分）1.220kV变电站主变压器阻抗电压选择时，需综合考虑系统短路电流水平和______。2.110kVSF₆断路器的额定操作顺序应为______（用符号表示）。3.35kV干式空心电抗器的电抗值偏差应不超过______。4.户外10kV隔离开关的防污闪等级应至少为______级（按GB/T26218标准）。5.500kVGIS设备的年漏气率应不大于______。6.变电站用站用变压器的接线组别应优先选择______，以抑制三次谐波。7.10kV电容器组串联电抗器的电抗率选择时，若系统5次谐波含量超标，应选用______电抗率。8.直流系统充电装置的稳压精度应不大于______。9.330kV及以上变压器中性点放电间隙的击穿电压应配合______的保护范围。10.变电站接地网材料选择时，土壤电阻率大于500Ω·m的地区应优先采用______接地体。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述220kV变电站主变压器容量选择的主要步骤。2.对比分析110kVSF₆断路器与真空断路器的选型适用场景。3.说明35kV电压互感器（PT）一次侧熔断器的配置原则及参数选择依据。4.论述变电站母线选型时需校验的主要参数及校验方法。5.分析高海拔地区（>1000m）对电气设备外绝缘选型的影响及应对措施。四、案例分析题（每题10分，共20分）案例1：某新建110kV变电站，终期规模为3台50MVA主变（2×50MVA+1×50MVA），接线方式为内桥接线，110kV系统最大三相短路电流为31.5kA（1000m海拔，污秽等级Ⅱ级），10kV侧最大短路电流为31.5kA，无功补偿配置2×6Mvar电容器组（每段母线1组）。问题：（1）110kV断路器应选择的额定电压、额定电流、额定短路开断电流分别为多少？需校验哪些参数？（2）10kV电容器组串联电抗器的电抗率应如何选择？若系统3次谐波含有率为8%，5次为5%，是否需要调整电抗率？案例2：某220kV变电站位于海拔3000m、年平均气温-5℃、最大风速35m/s的地区，主变进线间隔采用GIS设备，110kV侧为户外敞开式配电装置（AIS），站用变容量为1000kVA（380V/220V）。问题：（1）GIS设备的外绝缘设计需考虑哪些特殊环境因素？应采取哪些技术措施？（2）110kVAIS设备的支柱绝缘子机械强度校验需考虑哪些荷载？如何计算最大风偏荷载？答案及解析一、单项选择题1.B解析：近期容量需满足5年内负荷需求，计算公式为：近期容量=终期单台容量×（1+年增长率）^(-n)×同时率=180×(1+0.05)^(-5)×0.85≈150MVA（取整）。2.C解析：断路器额定短路开断电流应按安装点的三相短路电流周期分量有效值选择，确保能开断最大短路电流。3.A解析：35kV中性点不接地系统PT需兼顾测量（0.2/0.5级）、计量（0.2级）和保护（3P级），故准确级组合为0.2/0.5/3P。4.A解析：海拔超过1000m时，外绝缘耐受电压需按每升高100m降低1%修正（GB50064-2014规定）。5.B解析：电缆进线间隔需配置可关合短路电流的接地开关，用于电缆线路故障后的接地保护；快速接地开关一般配置在母线侧。6.B解析：GB50217-2018规定，母线长期允许载流量校验的环境温度基准值为30℃（户内）或25℃（户外），本题为开关柜内（户内），故为30℃。7.B解析：35kV系统为中性点不接地，MOA持续运行电压应≥系统最高相电压=35/√3≈20.2kV，通常取35/√3kV。8.A解析：500kV主变中性点直接接地时，避雷器额定电压需满足系统最高运行电压要求，一般为146kV（对应500kV系统最高电压550kV，中性点电压为550/√3≈317kV，避雷器额定电压取146kV可满足绝缘配合）。9.D解析：10kV电缆出线CT需兼顾计量（0.2S级）和保护（5P20级），故选择0.2S/5P20。10.A解析：直流系统蓄电池容量需满足全站交流失电后30分钟内的冲击负荷（如断路器分合闸），此为最严格工况。二、填空题1.电压调整能力2.O-0.3s-CO-180s-CO（分-0.3秒-合分-180秒-合分）3.±5%4.Ⅲ5.0.5%/年6.Dyn117.12%～13%（抑制5次谐波时选4.5%～6%，抑制3次谐波选12%～13%）8.0.5%9.中性点避雷器10.铜质或锌包钢三、简答题1.主变容量选择步骤：（1）统计变电站供电区域的近期及远期负荷，计算最大负荷；（2）考虑负荷同时率、年增长率，确定终期及近期需要的总容量；（3）根据主变台数（一般2～3台），计算单台容量（终期容量/台数×1.1～1.2备用系数）；（4）校验单台主变故障时，剩余主变需满足70%～80%的负荷需求；（5）结合系统短路电流水平，选择合适的阻抗电压（一般12%～14%）；（6）最终确定标准容量等级（如180MVA、240MVA等）。2.SF₆断路器与真空断路器对比：（1）适用电压等级：SF₆断路器适用于110kV及以上（灭弧能力强），真空断路器主要用于35kV及以下；（2）环境适应性：SF₆断路器需考虑气体泄漏（年漏气率≤0.5%），真空断路器无气体污染；（3）开断能力：SF₆断路器可开断更大短路电流（如63kA），真空断路器一般≤40kA；（4）维护周期：SF₆断路器需定期检测气体湿度，真空断路器免维护周期更长（约20年）；（5）高海拔应用：SF₆断路器受气压影响较小，真空断路器外绝缘需加强（如增大爬距）。3.35kVPT一次熔断器配置原则：（1）额定电压≥35kV，额定电流按PT一次侧额定电流选择（一般0.5A～1A）；（2）开断能力≥安装点最大短路电流（一般≥50kA）；（3）需配合PT励磁涌流，避免误熔断（时间-电流特性曲线与PT励磁特性匹配）；（4）中性点不接地系统中，熔断器应具备限制铁磁谐振的功能（如非线性电阻型熔断器）；（5）参数选择依据：DL/T5222-2016《导体和电器选择设计技术规定》中关于电压互感器保护的要求。4.母线选型校验参数及方法：（1）长期允许载流量：按导体材料（铜/铝）、截面、环境温度（户内30℃/户外25℃）计算，需≥最大工作电流；（2）动稳定校验：计算三相短路时的电动力（F=1.732×i_sh²×L/(a×10^7)），确保母线机械强度≥计算值；（3）热稳定校验：计算短路电流热效应（Q=I²×t），确保导体允许热稳定电流平方×时间≥Q；（4）绝缘水平：校验工频耐受电压（如110kV母线工频耐压200kV）、雷电冲击耐受电压（如110kV母线冲击耐压480kV）；（5）电晕校验（适用于330kV及以上）：导体外径需≥电晕起始外径，避免电晕损耗。5.高海拔对设备外绝缘的影响及措施：（1）影响：海拔升高，空气密度降低，外绝缘强度下降（每升高100m，工频和冲击耐受电压降低约1%）；（2）应对措施：①增大爬电距离（爬电比距按海拔修正系数K=1/(1.1-H×0.001)，H为海拔高度km）；②选用防污型绝缘子（如复合绝缘子，伞裙结构优化）；③提高外绝缘耐受电压等级（如110kV设备选用126kV级绝缘）；④GIS设备因密封不受海拔影响，优先用于高海拔地区；⑤定期检测绝缘子表面污秽度（如盐密、灰密），调整清扫周期。四、案例分析题案例1：（1）110kV断路器参数：-额定电压：126kV（110kV系统最高电压126kV）；-额定电流：主变高压侧额定电流=50×10³/(√3×110)≈262A，考虑远期扩建，选630A（标准值）；-额定短路开断电流：31.5kA（与系统最大短路电流匹配）；需校验参数：额定电压、额定电流、额定短路开断电流、动稳定电流（峰值=2.55×31.5≈80.3kA）、热稳定电流（31.5kA/4s）、外绝缘耐受电压（工频耐压230kV，冲击耐压550kV）、污秽等级（Ⅱ级，爬电比距≥2.5cm/kV，110kV爬距≥110×2.5=275cm）。（2）电抗器电抗率选择：-常规10kV电容器组串联电抗器电抗率为4.5%～6%（抑制5次及以上谐波）；-系统3次谐波含有率8%（超过国标5%），5次5%（未超标），需选用12%～13%电抗率以抑制3次谐波（12%电抗率对3次谐波呈现感性，避免谐振）。案例2：（1）GIS设备特殊环境因素及措施：-环境因素：海拔3000m（外绝缘降低）、低温（-5℃，SF₆气体液化风险）、大风（35m/s，设备机械强度要求高）；-技术措施：①外绝缘：GIS为密封结构，不受海拔影响，但需校验盆式绝缘子的沿面爬距（按常规设计即可）；②低温：选用低液化温度的SF₆混合气体（如SF₆-N₂混合气体，液化温度≤-40℃）；③大风：加强GIS外壳机械强度（如增加支撑结构），母线筒与间隔连接采用柔性接头；④防凝露：内部配置加热装置（如温