2010年注册电气工程师考试案例试题及解析

2010年注册电气工程师考试案例试题及解析（上） 题1－5 某220kV 变电所，原有2台120MV A 主变，主变侧电压为220/110/35kV，220kV 为户外管母中型布置，管母线规格为Φ100/90；220kV 、110kV 为双母线接线，35kV 为单线分段接线，根据负荷增长的要求，计划将现有2台主变更换为180MV A （远景按3×180MV A 考虑）。

1. 根据系统计算结果，220kV 母线短路电流已达35kA ，在对该管型母线进行短路下机械强度计算时，请判断须按下列那项考虑，并说根据。

A 自重、引下垂线、最大风速

B 自重、引下垂线、最大风速和覆冰

C 自重、引下垂线、短路电动力和50%最大风速且不小于15m/s风速

D 引下线重、自重、相应震级的地震力和25%最大风速 答案:[C]

解答：根据《导体与电器选择设计技术规定》（DL/T5222-2005）第

7.3.5条及表7.3.5，可知答案为C 。或根据《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》表8-17，答案也为C 。

点评: 1、凡涉及到导体选择的，主要参看《导体与电器选择设计技术规定》（DL/T5222-2005） 以及《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》第六章、第八章内容。本题较简单，知道出处在那里即可。

2、有时候一个题的答案可能来自规范规程，也有可能来自设计手册，如果两者有冲突，应该以规范规程为答题依据。

2. 已知现有220kV 配电装置为铝镁系（LDRE ）管母线，在计及日照（环境温度35℃，海拔1000m 以下）条件下，若远景220kV 母线最大穿越功率为800MV A ，请通过计算判断下列哪个正确？

A 现有母线长期允许载流量2234A ，不需要更换。

B 现有母线长期允许载流量1944A ，需要更换。

C 现有母线长期允许载流量1966A ，需要更换。

D 现有母线长期允许载流量2360A ，不需要更换。

答案:[B]

解答:根据 《导体与电器选择设计技术规定》（DL/T5222-2005）第

7.1.5条、表D.2 及D.11，管母线规格为Φ100/90，最高允许温度为+80℃的载流量I xu =2234A，海拔1000m 以下，实际环境温度为35o C 的综合校正系数为0.87，修正后I xu =K〃2360=0.87×2234=1944A。已知母线的最大穿越功率，则母线持续工作电流为

：I g =1kA =2100A >I xu ，所以需要更换。 点评：计及日照选择载流量的时候不要误选，并要考虑海拔和环境温度的综合校正。

3. 变电所扩建后，35kV 出线规模增加，若该35kV 系统总的单相接地故障电容电流为22.2A ，且允许短时单相接地运行，计算35kV 中性点接地应选择下列哪种接线方式？

A 35kV 中性点不接地，不需要装设消弧线圈

B 35kV 中性点经消弧线圈接地，消弧线圈容量：450kV A

C 35kV 中性点经消弧线圈接地，消弧线圈容量：800kV A

D 35kV 中性点经消弧线圈接地，消弧线圈容量：630kV A 答案:[D]

解答：《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》 第2-7节（ P70）规定：当20～63kV 单相接地故障电流超过10A 时，中性点应经消弧线圈接地 。又根据DL/T5222-2005第18.1.4条、式18.1.4消弧线圈的补偿度，可按下式计算：

其中K 为补偿系数，过补偿取1.35。K 的取值可根据该规范18.1.6条:装在电网变压器中性点的消弧线圈，以及具有直配线的发电机中性点的消弧线圈应采用过补偿方式。

故选D 。

4. 该变电所选择220kV 母线三相短路电流为38kA ，若180MV A 主变阻抗为Uk 1-2%=14，Uk 2-3%=8，Uk 3-1%=23。110kV 侧，35kV 侧均为Q =KI c =1.35⨯22.2kVA 开环且无电源，请计算该变电所110kV 母线最大三相短路电流为（S B =100MVA ，U B =230kV/121kV）

A 5.65kA

B 8.96kA

C 10.49kA

D 14.67kA

答案：[D]

解答：根据《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》第四章 短路电流计算 第4-10式，从已知系统短路容量S ''

d ，可求出系统的组合电抗标幺值：X *=S j

S ''

d =100=0.0066。 1.732⨯230⨯38

又根据《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》第四章 短路电流计算 表4-2，变压器的标幺值为：

11(u d (1-2) +u d (3-1) -u d (2-3) ) =(14+23-8) =14.522

11u d 2%=(u d (1-2) +u d (2-3) -u d (3-1) ) =(14+8-23) =-0.522

11u d 3%=(u d (2-3) +u d (3-1) -u d (1-2) ) =(23+8-14) =8.522

u %S j 14.5100x 1=d 1⨯=⨯=0.0806100S e 100180u d 1%=

x 2=

x 3=u d 2%S j -0.5100⨯=⨯=-0.0028100S e 100180u d 3%S j 8.5100⨯=⨯=0.0472100S e 100180

本题中，短路点在110kV 母线，35kV 侧开环且无电源，故总的电抗标幺值为：

X=X*+x 1x 20.08060.0028+=0.0066+-=0.0066+0.0269-

0.00093=0.032573333

显然，本题的系统侧为无穷大电源。根据《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》第四章 短路电流计算 第4.4节公式4-20：

I j =I z ===0.4772I j X =0.4772=14.65kA 0.03257

故选D 。

点评：1、本题中规定了U B 为121kV , 而不是传统的115kV ，而且110kV 、35kV 侧开环且无电源。

2、凡涉及到短路电流计算方面的题，要考虑的规范有《导体与电器选择设计技术规定》（DL/T 5222-2005）附录F 。或者《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》第四章 短路电流计算。

3、2009年上午第11题是本题的一个子题目，参数是一样的。

4、本题计算量大，难以答对。若不考虑系统阻抗，不考虑远景按三台主变考虑，不会短路电流计算，都不会得出最后的正确答案。

5. 该变电所现有35kV ，4组7.5Mvar 并联电容器，更换为2台180MV A 主变后，请根据规程说明下列电容器配置中，哪项是错的。

A 容量不满足要求，增加2组7.5Mvar 电容器

B 可以满足要求

C 容量不满足要求，更换为6组10Mvar 电容器

D 容量不满足要求，更换为6组15Mvar 电容器

答案:[B]

解答：根《据并联电容器装置设计规范》（GB50227-2008）条文说明第3.0.2条，电容器容量按主变容量的10%～30%确定，即： 10%×S T ≤Q ≤30%×S T B

10%×2×180≤Q ≤30%×2×180

36≤Q ≤108Mvar

现有容量7.5×4=30Mvar，所以还需要的补偿容量范围为：6≤Q 需要

≤78Mvar 。

所以选B 。

题6－10 建设在海拔2000m 污秽等级为III 级的220kV 屋外配电装置，采用双母线接线，有2回进线，2回出线，均为架空线路，220kV 为有效接地系统，其主接线如图：

6. 请根据计算母线氧化锌避雷器保护电气设备的最大距离（除主变外）

A 165m

B 195m

C 223m

D 263m

答案:[D]

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)第7.3.4条第b ）款及表12：220kV 金属氧化锌避雷器对保护电器（除主变外）的最大距离在220kV 金属氧化锌避雷器对主变的最大距离上相应增加35%，即195×（1+35%）=263m，故选D 。

点评：本体若题目未看清楚除主变外，就很容易选成195m 。

7. 图中电气设备的外绝缘当在海拔1000m 下试验时，其耐受电压为：

A 相对地雷电冲击电压耐压950kV ，相对地工频耐受电压395kV

B 相对地雷电冲击电压耐压1055kV ，相对地工频耐受电压438.5kV

C 相对地雷电冲击电压耐压1050kV ，相对地工频耐受电压460kV

D 相对地雷电冲击电压耐压1175kV ，相对地工频耐受电压510kV 答案:[B]

解答：根据《导体和电器选择设计技术规程》（DL/T 5222-2005）第6.0.8条规定，对安装在海拔高度超过1000m 地区的电器外绝缘应予校验，当海拔高度在4000m 以下时，其实验电压应乘以系数K ，系数K 的计算公式如下：

K=1.1-110000=1=1.111.1-10000

根据该规程附录B 表B.1或《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620-1997）表19得220kV 系统相对地雷电冲击电压耐压950kV ，相对地工频耐受电压395kV ，再乘以K 值，可得B 为正确答案。

8. 假设图中变压器容量为240MV A ，最大负荷利用小时数T=5000小时，成本电价为0.2元/kWh，主变220kV 侧架空线采用铝铰线，按经济电流密度选择截面为：

A 2×400mm 2

B 2×500mm 2

C 2×630mm 2

D 2×800mm 2

答案:[C]

解答：根据《导体和电器选择设计技术规程》（DL/T 5222-2005）图E.6，根据最大负荷利用小时数T=5000小时，成本电价为0.2元/kWh，主变220kV 架空线采用铝铰线等信息，得经济电流密度为0.46A/mm2，根据《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》表6-3，主变回路持续工作电流为1.05倍变压器额定电流，可得:

I g =1.05kA =660A

再根据式8-2得 S j =660=1434.8mm 2

0.46

又根据《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》P336(三) 规定，当无合适规格的导体时，导线面积可小于经济电流密度的计算截面。或根据《导体和电器选择设计技术规程》（DL/T 5222-2005）第7.1.5条的规定，当无合适规格导体时，导体面积可按经济电流密度计算截面的相邻下一档选取。故本题选C 。

点评：根据经济电流密度选择导体是常考题型，需要牢固掌握。

9. 配电装置内母线耐张绝缘子采用XPW-160（每片的几何爬电距离为450mm ）爬电距离有效系数为1，请计算按工频电压的爬电距离选择每串的片数为：

A 14

B 15

C 16

D 18

答案:[D]

解答：根据《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》（GB/T16434-1996）表2可知III 级污秽区220kV 升压站内泄漏比距=2.5，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）第10.2.1条或《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》第6-7节第四部分悬式绝缘子片数选择，按照工频电压和泄漏比距选择绝缘子片数，故有：

λU m 2.5⨯252n ≥==14K e L 01⨯45

又由《110~500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）第9.0.4 污秽区耐张绝缘子串的片数按上述要求选定后并且达到表9.0.2要求时，可不再比悬垂绝缘子串增加，又根据第9.0.5条，在海拔为1000~3500m的地区，绝缘子串的片数，若无运行经验，可按下式计算：

n h =n [1+0.1(H -1)]=14[1+0.1(2-1)]=15.4

考虑绝缘子的老化，220kV 耐张绝缘子串预留2片零值绝缘子，故

为17.4片，故本题选D 。

点评：线路和发电厂、变电站污秽分级标准也可以从规范《导体和电器选择设计技术规程》（DL/T 5222-2005）附录C 中得到。

10. 图中变压器中性点氧化锌避雷器持续运行电压和额定电压为哪个？

A 持续运行电压0.13U m ，额定电压为0.17U m

B 持续运行电压0.45U m ，额定电压为0.57U m

C 持续运行电压0.64U m ，额定电压为0.8U m

D 持续运行电压0.58U m ，额定电压为0.72U m

答案:[B]

解答：图中变压器中性点经接地电抗器接地，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）第5.3.4条和表3，氧化锌避雷器持续运行电压和额定电压为0.45U m 和0.57U m ，所以选B 。 题11－15 某220kV 变电所，所址环境温度35℃，大气污秽III 级，海拔1000m ，所内的220kV 设备用普通敞开式电器，户外中型布置，220kV 配电装置为双母线，母线三相短路电流25kA ，其中一回接线如图，最大输送功率200MV A ，回答下列问题。

11. 此回路断路器、隔离开关持续电流为：

A 52.487A

B 524.87A

C 787.3A

D 909A

答案:[B]

解答：根据《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》第6-1节表6-3，回路持续工作电流为线路最大负荷电流，即：

I g ===524.87A 根据《电力工程电气设计手册〃电气一次部分》第6-1节二、2：选用的电器额定电流I e 不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流I g ，即I e ≥I g =524.87A，选B 。

12. 如果此回路是系统联络线，采用LW12-220 SF6单断口瓷柱式断路器，请计算瓷套对地爬电距离和断口间爬电距离不低于哪项？

A 500cm 550cm

B 630cm 630cm

C 630cm 756cm

D 756cm 756cm

答案:[C]

解答：根据《高压架空送电线路和发电厂、变电所环境污区分给及外绝缘选择标准》GB/T16434-1996表2：λ

=2. 5cm /kV ，瓷套对地爬电

距离L= ×Um=2.5×252=630cm，根据《导体和电器选择设计技术规程》（DL/T 5222-2005）第9.2.13条规定，当断路器起联络作用时，其断口的公称爬电比距与对地公称爬电比距之比，应选取较大的数值，一般不低于1.2，即断口间爬电距离1.2 L=1.2×630=756cm。 故选C 。

13. 如某回路220kV 母线隔离开关选定额定电流为1000A ，它应具备切母线环流能力是：当开合电压300V ，开合次数100次，其开断电流应为哪项？

A 500A

B 600A

C 800A

D 1000A

答案:[C]

解答：根据《导体和电器选择设计技术规程》（DL/T 5222-2005）第11.0.9条及条文说明，一般隔离开关的开断电流为0.8I n =0.8×1000=800A，选C 。

点评：有时候答案来自条文说明，对重要规范还需要仔细阅读条文说明。

14. 如220kV 的母线隔离开关选用单柱垂直开启式，则在分闸状态下动静触头的最小电气距离不小于：

A 1800mm

B 2000mm

C 2550mm

D 3800mm

答案:[C]

解答：根据《高压配电装置设计技术规程》（DL/T 5352-2006）第7.3.3条规定，单柱垂直开启式隔离开关在分闸状态下，动静触头间的最小电气距离不应小于配电装置的最小安全净距B 1值。根据《高压配电装置设计技术规程》（DL/T 5352-2006）表8.1.1得B 1=2550m，故本题选C 。

15. 220kV 变电所远离发电厂，220kV 母线三相短路电流为25kA ，220kV 配电设备某一回路电流互感器的一次额定电流为1200A ，请计算电流互感器的动稳定倍数应大于:

A 53

B 38

C 21

D 14.7

答案:[B]

解答：根据《导体和电器选择设计技术规程》（DL/T 5222-2005）附

'' 录F.4.1及表F.4.1，冲击电流， i ch =ch I =1.80⨯

25=63.64kA

，根据《导体和电器选择设计技术规程》（DL/T 5222-2005）第15.0.1条及条文说明，动稳定倍数

K d ≥==37.5

题16-20 某220kV 变电所，总占地面积为12000m 2（其中接地网的面积为10000m 2），220kV 系统为有效接地系统，土壤电阻率为100Ω∙m ，接地短路电流为10kA ，接地故障电流持续时间为2s ，工程中采用钢接地线作为全所主接地网及电气设备的接地（钢材的热稳定系数取

70）。试根据上述条件计算下列各题：

16. 220kV系统发生单相接地时，其接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列那组数据：

A 55V 、70V B 110V 、140V

C 135V 、173V D 191V 、244V

答案：[C]

解答：根据《交流电气装置的接地》（DL/T 621-1997）第3.4条a) 款的规定，110kV 及以上有效接地系统发生单相接地或同点两相接地时，发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值：

=135V 174+0.7ρU s ===173V U t ==174+0.17ρ17. 在不考虑腐蚀的情况下，按热稳定计算电气设备的接地线选择下列那种规格是较合适的？（短路的等效持续时间为1.2s ）

2240⨯4mm 40⨯6mm A B

22 C 50⨯4mm D 50⨯

6mm

解答：根据《交流电气装置的接地》（DL/T 621-1997）附录C C1款的规定，未考虑腐蚀时，接地线的最小截面应符合下式要求：

故选A

点评：该题比较简单，为必拿分题。

18. 计算一般情况下，变电所电气装置保护接地的接地电阻不大于下列哪项数值:

A 0.2Ω

B 0.5Ω

C 1Ω

D 2Ω

答案:[A]

解答：根据《交流电气装置的接地》（DL/T 621-1997）第5.1.1条规定，有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻宜符合下列要求，根据式（5）有：

故选A

点评：该题比较简单，需要的是细心。

R ≤20002000==0.2ΩI 10000S g ≥=10000=156.5mm 270

19．采用简易计算方法，计算该变电所采用复合式接地网，其接地电阻为：

A 0.2Ω

B 0.5Ω

C 1Ω

D 4Ω

答案:[B]

解答：根据《交流电气装置的接地》（DL/T 621-1997）附录A 表A2规定，复合式接地网接地电阻的简易计算式为：

故选B

点评：该题比较简单，为必拿分题。

20．如变电所采用独立避雷针，作为直接防雷保护装置其接地电阻值不大于：

A 10Ω

B 15Ω

C 20Ω

D 25Ω

答案:[A]

解答：根据《交流电气装置的接地》（DL/T 621-1997）第5.1.2条规定，独立避雷针，在土壤电阻率不大于500Ω∙m 的地区不应大于10Ω

R ≈Ω

点评：该题比较简单，为必拿分题。

题21-25 某500kV 架空送电线路设双地线，具有代表性的铁塔为酒杯塔，塔的全高为45m ，导线为4分裂LGJ-500/45（直径d=30mm）钢芯铝绞线，采用28片XP-160（H=155）悬垂绝缘子串，线间距离为12m ，地线为GJ-100型镀锌钢绞线（直径d=15mm），地线对边相导线的保护角为10o ，地线平均高度为30m 。请解答下列各题。

21. 若地线的自波阻抗为540Ω，两地线的互波阻抗为70Ω，两地线与边导线的互波阻抗为分别为55Ω和100Ω，计算两地线共同对该边导线的几何耦合系数应为下列哪项数值？

A 0.185 B 0.225

C 0.254 D 0.261

答案：[C]

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)附录C3的公式（C7）得：

k 12,3=Z 13+Z 2355+100==0.254Z 11+Z 12540+70

22. 若两地线共同对边导线的几何耦合系数为0.26，计算电晕下耦合系统为（在雷直击塔顶时）:

A 0.333 B 0.325 C 0.312 D 0.260

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）附录C3式及表C1，导线和避雷线间的耦合系数k 因电晕效应而增大，可按下式计算：

k =k 1k 0=1.28⨯0.26=0.333

23. 若该线路所在地区雷电日为40，两地线水平距离20m ，请计算线路每100km 每年雷击次数为：

A 56.0 B 50.6 C 40.3 D 39.2

答案：[D]

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)附录C5，线路每100km 每年雷击次数为：

N L =0.28⨯(b +4h ) =0.28⨯(20+4⨯

30) =39.2

24. 若该线路所在地区为山区，请计算线路的绕击率为：

A 0.076% B 0.194% C 0.245% D 0.269%

答案：[D]

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）附录C8的公式（C19），对山区线路（其中h t 为杆塔高度）：

lg P =-3.35=-3.35=-2.578686'

α

' P 从而得到： α=0.269%

25. 为了使线路在平原地区的绕击率不大于0.10%，请计算当杆塔高度为55m ，地线对边相导线的保护角应控制在多少以内?

A 4.06o B 10.44o C 11.54o D 12.65o

答案：[C]

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）附录C8的公式（C18），对平原线路：

lg P α=-3.93.9⇒P α=⇒≤0.1%⇒α=11.54

3.9≤lg 0.1%