(2025年)电气技术中级工程师试题及答案

(2025年)电气技术中级工程师试题及答案一、单项选择题（共10题，每题2分，共20分）1.某10kV电力变压器的连接组别为Yd11，其高低压侧线电压的相位关系为（）。A.高压侧超前低压侧30°B.低压侧超前高压侧30°C.高压侧滞后低压侧60°D.相位差为0°2.三相异步电动机采用星-三角降压启动时，启动电流为直接启动的（）。A.1/√3倍B.1/3倍C.√3倍D.3倍3.计算110kV电力系统短路电流时，若系统基准容量取100MVA，基准电压取平均额定电压，则110kV侧的基准电流为（）。A.0.525kAB.0.83kAC.1.05kAD.1.5kA4.电力系统中，并联电容器组的主要作用是（）。A.提高功率因数，改善电压质量B.限制短路电流C.增大系统电抗D.降低有功损耗5.低压配电系统中，TT系统的电气设备外露可导电部分应（）。A.直接接地，接地电阻≤4ΩB.经漏电保护器接地C.与电源中性点共同接地D.不接地6.SF6断路器的灭弧介质是（）。A.压缩空气B.六氟化硫气体C.真空D.变压器油7.西门子S7-1200PLC的输入模块类型为DC24V时，其有效输入电压范围通常为（）。A.5V~15VB.18V~30VC.0V~5VD.100V~240V8.家用剩余电流动作保护器的额定动作电流一般不超过（）。A.30mAB.100mAC.500mAD.1A9.电压互感器二次侧必须接地的主要目的是（）。A.防止一次侧高电压窜入二次侧危及人身设备安全B.提高测量精度C.平衡二次侧负载D.增强抗干扰能力10.晶闸管导通的条件是（）。A.阳极加正向电压，门极加正向触发脉冲B.阳极加反向电压，门极加正向触发脉冲C.阳极加正向电压，门极加反向触发脉冲D.阳极加反向电压，门极加反向触发脉冲二、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.电力系统中性点常见的接地方式包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和（）。2.变压器的主要损耗包括铁损和（）。3.三相异步电动机的调速方法有改变极对数调速、改变转差率调速和（）。4.继电保护装置应满足的四个基本要求是选择性、速动性、灵敏性和（）。5.低压配电系统的接地形式中，TN-S系统的中性线（N线）与保护线（PE线）（）。6.短路电流计算的主要方法有标幺制法和（）。7.无功补偿装置除并联电容器外，还包括（）和静止无功发生器（SVG）。8.电气设备的绝缘等级根据允许的最高温度划分，B级绝缘的允许最高温度为（）℃。9.PLC的扫描周期主要包括输入采样、（）和输出刷新三个阶段。10.剩余电流动作保护器按动作时间可分为一般型、延时型和（）。三、简答题（共5题，每题8分，共40分）1.简述电力变压器并列运行的条件及不满足条件时的危害。2.说明三相异步电动机软启动器的工作原理及其相对于传统降压启动的优点。3.微机继电保护装置的基本构成包括哪些部分？各部分的主要功能是什么？4.比较低压配电系统中TT系统与TN-C-S系统的接地方式、适用场景及安全性差异。5.PLC梯形图设计应遵循哪些基本原则？举例说明如何避免双线圈输出问题。四、综合题（共2题，每题10分，共20分）1.设计一个三相异步电动机正反转控制电路（要求包含主电路和PLC控制梯形图），并说明电气互锁和机械互锁的作用及实现方法。2.某10kV架空线路发生三相短路故障，系统最大运行方式下短路电流为8kA，最小运行方式下为6kA。假设线路配置了三段式电流保护（速断、限时速断、过电流保护），请分析各段保护的整定原则、动作电流及动作时间，并说明保护配合的逻辑。答案一、单项选择题1.A（Yd11表示高压侧线电压超前低压侧30°）2.B（星-三角启动时，每相绕组电压降为√3倍，电流降为1/3）3.A（基准电流I_j=S_j/(√3U_j)=100/(√3×115)=0.525kA）4.A（并联电容器通过提供容性无功提高功率因数）5.A（TT系统中设备外露可导电部分独立接地，接地电阻≤4Ω）6.B（SF6断路器以六氟化硫气体为灭弧介质）7.B（S7-1200DC24V输入模块有效电压范围通常为18V~30V）8.A（家用剩余电流保护器额定动作电流一般≤30mA）9.A（电压互感器二次侧接地防止一次侧高电压窜入二次侧）10.A（晶闸管导通需阳极正向电压+门极正向触发脉冲）二、填空题1.中性点直接接地2.铜损（或负载损耗）3.改变电源频率调速（或变频调速）4.可靠性5.完全分开（或独立）6.欧姆法（或有名单位制法）7.同步调相机（或同步补偿机）8.1309.用户程序执行10.反时限型三、简答题1.并列运行条件：①变比相同（误差≤±0.5%）；②连接组别相同；③短路阻抗标幺值相等（误差≤±10%）。不满足条件的危害：变比不同会导致环流，增加损耗；连接组别不同会导致二次侧电压相位差，产生大环流损坏变压器；短路阻抗不同会导致负载分配不均，阻抗小的变压器过载。2.工作原理：软启动器通过晶闸管的相位控制，逐步增加电动机端电压，使启动电流平滑上升，实现电压斜坡启动。优点：①启动电流小（1.5~4倍额定电流），远低于星-三角启动的2~3倍；②启动转矩可调，避免机械冲击；③可实现软停车，减少水泵水锤效应；④具备过载、缺相保护等智能功能。3.基本构成及功能：①数据采集单元（如电压、电流互感器）：将一次侧信号转换为微机可处理的低电平信号；②微机系统（CPU、存储器）：执行保护算法，判断故障；③输入/输出接口：接收外部信号（如开关量），输出跳闸、信号命令；④电源模块：提供稳定工作电压；⑤人机接口：显示信息、参数设置。4.TT系统：电源中性点直接接地（接地电阻R_n），设备外露可导电部分独立接地（接地电阻R_e）。适用无等电位联结的农村或分散用电场景，安全性依赖R_e≤4Ω及剩余电流保护器。TN-C-S系统：前部分为TN-C（N线与PE线合并为PEN线），后部分为TN-S（N线与PE线分开）。适用于城镇建筑，安全性高（PE线独立接地，减少电磁干扰），但PEN线需可靠接地防止中性点偏移。5.基本原则：①梯形图按自上而下、从左到右的顺序执行；②触点可重复使用，线圈只能输出一次（避免双线圈）；③串联触点多的支路放上方，并联触点多的支路放左方；④输出线圈不能直接接左侧母线。双线圈问题：同一编号的线圈在一个扫描周期内多次输出会导致逻辑混乱。例如，若梯形图中Q0.0在两个不同支路同时得电，PLC将以最后一次输出为准，可能导致设备误动作。应通过中间继电器（如M0.0）中转，确保Q0.0仅由一个逻辑控制。四、综合题1.主电路设计：电源→断路器→熔断器→接触器KM1（正转）主触点→电动机；KM2（反转）主触点与KM1主触点反接（交换两相电源线），KM1与KM2主触点之间串接对方的辅助常闭触点（电气互锁）。PLC梯形图：输入信号包括启动按钮SB1（正转）、SB2（反转）、停止按钮SB3；输出信号为KM1、KM2线圈。梯形图中，KM1线圈支路串接KM2辅助常闭触点，KM2线圈支路串接KM1辅助常闭触点（电气互锁）；同时，可在按钮回路中增加机械互锁（如SB1与SB2的常闭触点交叉串联），防止按钮误操作。互锁作用：电气互锁通过接触器辅助触点防止KM1、KM2同时吸合导致电源短路；机械互锁通过按钮常闭触点在按钮未释放时阻止另一方向启动，双重保障安全性。2.三段式电流保护整定：（1）速断保护（Ⅰ段）：整定原则为躲过线路末端最大短路电流。动作电流I_op.Ⅰ=K_rel×I_k.max=1.2×8=9.6kA（K_rel取1.2），动作时间tⅠ=0s（瞬时跳闸）。（2）限时速断保护（Ⅱ段）：整定原则为躲过下一级线路速断保护的动作电流，同时满足本线路末端最小短路电流的灵敏度（K_sen≥1.3）。假设下一级速断动作电流为8kA，则I_op.Ⅱ=K_rel×I_op.Ⅰ下=1.1×8=8.8kA；校验灵敏度K_sen=I_k.min本末端/I_op.Ⅱ=6/8.8≈0.68（不满足），需重新整定：取I_op.Ⅱ=K_rel×I_k.min本末端/K_sen=1.1×6/1.3≈5.08kA（取5.1kA），动作时间tⅡ=0.5s（延时0.5s跳闸）。（3）过电流保护（Ⅲ段）：整定原则为躲过线路最大负荷电流（考虑自启动系数K_ss）。假设最