電氣工程師考試供配電案例題及答案

電氣工程師考試供配電案例題及答案

容量比：250MVA/250MVA/66.7MVA

接線組別：YNaOdll。(2023)

(1)本期的2回500kV出線為架空平行雙線路，每回長約為120km，均采納4×LGJ400導(dǎo)線(充電功率1.1Mvar/km)，在初步設(shè)計(jì)中為補(bǔ)償充電功率曾考慮在本站配置500kV電抗器作調(diào)相調(diào)壓，運(yùn)行方式允許兩回路公用一組高壓并聯(lián)電抗器。請計(jì)算本站所配置的500kV并聯(lián)電抗器最低容量宜為下列哪一種?

(A)59.4MVA

(B)105.6MVA

(C)118.8MVA

(D)132MVA

(2)如該變電站本期35kV母線的法規(guī)容量1800MVA，每1435kV電容器串聯(lián)電抗器的電抗率為4.5%，為了在投切電容器組時不發(fā)生3次諧波諧振則下列哪組容量不應(yīng)選用?(列式計(jì)算)

(A)119Mvar

(B)65.9Mvar

(C)31.5Mvar

(D)7.89Mvar

參考答案：

(1)答案：[C]

解答過程：依據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊》式(8-3)有：

(2)答案：[A]

解答過程：依據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50227—2023)第3.0.3條第3款：發(fā)生諧振的電容器容量，可按下式計(jì)算：

應(yīng)避開該容量的補(bǔ)償電容器。

題2：某區(qū)域電網(wǎng)中現(xiàn)運(yùn)行一座500kV變電所，依據(jù)負(fù)荷進(jìn)展?fàn)顩r需要擴(kuò)建，該變電所現(xiàn)狀、本期及遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模見表15-1。

(1)500kV線路均采納4×LGJ400導(dǎo)線，本期4回線路總長度為303km，為限制工頻過電壓，其中一回線路上裝有120Mvar并聯(lián)電抗器;遠(yuǎn)景8回線路總長度估計(jì)為500km，線路充電功率按1.18Mvar/km計(jì)算。請問遠(yuǎn)景及本期工程該變電所35kV側(cè)配置的無功補(bǔ)償?shù)蛪弘娍蛊魅萘繛橄铝心慕M數(shù)值?

(A)590Mvar、240Mvar

(B)295Mvar、179Mvar

(C)175Mvar、59Mvar

(D)116Mvar、23Mvar

(2)該變電所現(xiàn)有750MVA主變阻抗電壓百分比為Uk(1-2)%=14%，本期擴(kuò)建的2×1000MVA主變電抗電壓百分比采納Uk(1-2)%=16%，若三臺主變并列運(yùn)行，它們的負(fù)載分布為下列哪種狀況?請計(jì)算并說明。

(A)三臺主變負(fù)荷均分布

(B)1000MVA主變?nèi)萘坎荒艹浞职l(fā)揮作用，僅相當(dāng)于642MVA

(C)三臺主變安容量大小分布負(fù)荷

(D)1000MVA主變?nèi)萘坎荒艹浞职l(fā)揮作用，僅相當(dāng)于875MVA

(3)請計(jì)算本期擴(kuò)建的兩臺1000MVA主變滿載時，最大無功損耗為下列哪項(xiàng)數(shù)?(不考慮變壓器空載電流)

(A)105Mvar

(B)160Mvar

(C)265Mvar

(D)320Mvar

(4)該變電所220kV為戶外配電裝置，采納軟母線(JLHA2)型鋼芯鋁合金絞線，若遠(yuǎn)景220kV母線最大穿越功率為1200MVA，在環(huán)境溫度為35℃，海拔高度低于1000m條件下，依據(jù)計(jì)算選擇一下哪種導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)合理?

(A)2×900mm2

(B)4×500mm2

(C)4×400mm2

(D)4×630mm2

參考答案及解析：

(1)答案：[C]

解答過程：依據(jù)《330kv～750kv變電站無功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》(DL/T5014—2023)條文說明第5.0.7條：按就地平衡原則，變電站裝設(shè)電抗器的最大補(bǔ)償容量，一般為其所接線路充電功率的1/2。故遠(yuǎn)景電抗器的補(bǔ)償容量為500×1.18/2Mvar=295Mvar，現(xiàn)有一回線路上裝有120Mvar并聯(lián)電抗器，可得低壓電抗器的補(bǔ)償容量為(295-120)Mvar=175Mvar。同理，本期的低壓電抗器的補(bǔ)償容量為(303×1.18/2-120)Mvar≈59Mvar。

(2)答案：[D]

解答過程：依據(jù)《電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則》(GB/T13499—2023)第6.3條規(guī)定：當(dāng)兩臺變壓器短路阻抗相等時，這表示在相等的標(biāo)幺值負(fù)載下，它們具有相同的電壓降。假如并聯(lián)運(yùn)行，它們所擔(dān)當(dāng)?shù)呢?fù)載與各自的額定容量成正比。當(dāng)并聯(lián)連接的變壓器短路阻抗不相等時，阻抗值低的變壓器同阻抗值高的變壓器相比，其負(fù)載容量占有較高的額定容量百分?jǐn)?shù)，以使兩臺變壓器肯定電壓降相等。設(shè)Sra、Srb為兩臺變壓器的額定容量，S為它們要擔(dān)當(dāng)?shù)呢?fù)載，各自擔(dān)當(dāng)?shù)呢?fù)載為Sa、Sb，Za、Zb為其短路阻抗電壓百分?jǐn)?shù)，則依據(jù)式(65)有：

(3)答案：[D]

解答過程：依據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊》式(10-46)可得：

分析：本題不考慮變壓器空載電流，故公式的后半部分不需要帶入。

(4)答案：[B]

解答過程：查《導(dǎo)體和電氣選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》(DL/T5222—2023)表D.11可得裸導(dǎo)體在不同海拔(1000m以下)高度及環(huán)境溫度(35℃)下的綜合校正系數(shù)為0.89。依據(jù)最大穿越功率算出220kV母線的工作電流為

4×500mm2的JLHA2型鋼芯鋁合金絞線的載流量為4×988A=3952A3538A，滿意要求。

題3：某220kV變電所，最終規(guī)模為兩臺180MVA的主變，額定電壓為220/110/35kV，擬在35kV側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償。(2023)

(1)請問本變電所的每臺主變的無功補(bǔ)償容量取哪個為宜?

(A)15000kvar

(B)40000kvar

(C)63000kvar

(D)80000kvar

(2)本變電所每臺主變裝設(shè)電容器組容量確定后，將分組安裝，下面確定分組原則哪一條是錯誤的?

(A)電壓波動

(B)負(fù)荷變化

(C)諧波含量

(D)無功規(guī)劃

(3)本所35kV母線三相短路容量為700MVA，電容器組的串聯(lián)電抗器的電抗率為5%，請計(jì)算發(fā)生三次諧波諧振的電容器容量是多少?

(A)42.8Mvar

(B)74.3Mvar

(C)81.7Mvar

(D)113.2Mvar

(4)若該所并聯(lián)電容器接入電網(wǎng)的背景諧波為5次以上，則并聯(lián)電抗器的'電抗率是()。

(A)1%

(B)5%

(C)12%

(D)13%

(5)若本所每臺主變安裝單組容量為3相35kV，12000kvar的電容器兩組，若電容器采納單星形接線，每相由10臺電容器并聯(lián)兩臺電容器串聯(lián)而成，請計(jì)算單臺電容器容量為()。

(A)500kvar

(B)334kvar

(C)200kvar

(D)250kvar

參考答案及解析：

(1)答案：[B]

解答過程：依據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50227—2023)第3.0.2條及其條文說明，電容器的安裝容量可按變壓器容量的10%～30%確定，即180×1000×(10%～30%)=(18000～54000)kvar。故選B為正確答案。

(2)答案：[D]

解答過程：依據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50227—2023)第3.0.3條及條文說明，變電所裝設(shè)無功補(bǔ)償電容器的總?cè)萘看_定以后，將分組安裝，分組的主要原則是依據(jù)電壓波動、負(fù)荷變化、諧波含量等因素確定，與無功規(guī)劃無關(guān)，故選D為正確答案。

(3)答案：[A]

解答過程：依據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50227—2023)第3.0.3條及式(3.0.3)可知，發(fā)生三次諧波諧振的電容器容量為

故本題選A為正確答案。

(4)答案：[B]

解答過程：依據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50227—2023)第5.5.2.2條，該所并聯(lián)電容器接入電網(wǎng)的背景諧波為5次以上，則并聯(lián)電抗器的電抗率是4.5%～6.O%。

(5)答案：[C]

解答過程：依題意，每相電容器有兩個串段，采納單星形接線形式，即每相電容器為2×10=20臺，而每相電容器容量12000/3=4000kvar，可知單臺電容器容量4000/20=200kvar。

題4：500kV變電所，750MVA，500/220/35kV主變兩臺，擬在35kV側(cè)裝安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器組。(2023)

(1)電容器補(bǔ)償容量不宜選()。

(A)150Mvar

(B)300Mvar

(C)400Mvar

(D)600Mvar

(2)為限制3次及以上諧波，電容器組的串聯(lián)電抗應(yīng)當(dāng)選()。

(A)1%

(B)4%

(C)13%

(D)30%

(3)三相35kV60000kvar的電容器4組，雙星形連接，每相先并后串，由兩個串段組成，每段10個單臺電容器，則單臺電容器的容量為()。

(A)1500kvar

(B)1000kvar

(C)500kvar

(D)250kvar

(4)本所35kV三相4組，雙星形連接，先并后串，由二個串段組成，每段10個單臺334kvar電容器并聯(lián)，其中一組串12%的電抗器，這一組電容器的額定電壓接近()。

(A)5.64kV

(B)10.6kV

(C)10.75kV

(D)12.05kV

(5)4組三相35kV60000kvar電容器，每組串12%電抗，當(dāng)35kV母線短路容量為下面()時，可不考慮電容器對母線短路容量的助增。

(A)1200MVA

(B)1800MVA

(C)2200MVA

(D)3000MVA

參考答案及解析：

(1)答案：[D]

解答過程：依據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50227—2023)第3.0.2條：當(dāng)不具備計(jì)算條件時，電容器的安裝容量可按變壓器容量的10%～30%確定。即安裝并聯(lián)電容器的容量容量范圍為750×2×(10%～30%)Mvar=(150～450)Mvar。故本題選D。

(2)答案：[C]

解答過程：依據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50227—2023)第5.5.2.2條：串聯(lián)電抗器的電抗率的選擇，當(dāng)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為3次及以上時，宜取12%;或由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊電氣一次部分》表9-23，為抑制3次諧波，電抗率取12%～13%。故本題選C。

(3)答案：[C]

解答過程：1)每相容量60000/3=20000kvar;2)每相二個串段組成，每段10個單臺電容器，所以單星形每相2×10=20臺，雙星形連接每相有40臺;3)單臺電容器容量20000/40kvar=500kvar。

(4)答案：[D]

解答過程：由《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50227—2023)