電氣工程師考試供配電案例題及答案

來源：文萃谷 1.05W

題1：某地區擬建一座500kV變電站，站地位於Ⅲ級污穢區，海拔高度不超過1000m，年最高温度為40℃，年最低温度為-25℃。變電站的500kV側，220kV側各自與系統相連。3kV側接無功補償裝置。

該站遠景規模為：主變壓器4×750MVA，500kV出線6回，220kV出線14回，500kV電抗器兩組，35kV電容器組8×60Mvar，35kV電抗器8×60Mvar。

本期建設規模為：主變壓器2×750MVA，500kV出線2回，220kV出線6回，每組主變壓器各接35kV電容器組2×60Mvar，35kV電抗器2×60Mvar。

主變選用3×250MVA單相自耦無勵磁電壓變壓器。

容量比：250MVA/250MVA/66.7MVA

接線組別：YNaOdll。(2012)

(1)本期的2回500kV出線為架空平行雙線路，每回長約為120km，均採用4×LGJ400導線(充電功率1.1Mvar/km)，在初步設計中為補償充電功率曾考慮在本站配置500kV電抗器作調相調壓，運行方式允許兩回路公用一組高壓並聯電抗器。請計算本站所配置的500kV並聯電抗器最低容量宜為下列哪一種?

(A)59.4MVA

(B)105.6MVA

(D)132MVA

(2)如該變電站本期35kV母線的規矩容量1800MVA，每1435kV電容器串聯電抗器的電抗率為4.5%，為了在投切電容器組時不發生3次諧波諧振則下列哪組容量不應選用?(列式計算)

(A)119Mvar

(B)65.9Mvar

(D)7.89Mvar

參考答案：

(1)答案：[C]

解答過程：根據《電力系統設計手冊》式(8-3)有：

(2)答案：[A]

解答過程：根據《並聯電容器裝置設計規範》(GB50227—2008)第3.0.3條第3款：發生諧振的電容器容量，可按下式計算：

應避開該容量的補償電容器。

題2：某區域電網中現運行一座500kV變電所，根據負荷發展情況需要擴建，該變電所現狀、本期及遠景建設規模見表15-1。

(1)500kV線路均採用4×LGJ400導線，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並聯電抗器;遠景8回線路總長度預計為500km，線路充電功率按1.18Mvar/km計算。請問遠景及本期工程該變電所35kV側配置的無功補償低壓電抗器容量為下列哪組數值?

(A)590Mvar、240Mvar

(B)295Mvar、179Mvar

(D)116Mvar、23Mvar

(2)該變電所現有750MVA主變阻抗電壓百分比為Uk(1-2)%=14%，本期擴建的2×1000MVA主變電抗電壓百分比採用Uk(1-2)%=16%，若三台主變並列運行，它們的負載分佈為下列哪種情況?請計算並説明。

(A)三台主變負荷均分佈

(B)1000MVA主變容量不能充分發揮作用，僅相當於642MVA

(C)三台主變安容量大小分佈負荷

(D)1000MVA主變容量不能充分發揮作用，僅相當於875MVA

(3)請計算本期擴建的兩台1000MVA主變滿載時，最大無功損耗為下列哪項數?(不考慮變壓器空載電流)

(A)105Mvar

(B)160Mvar

(D)320Mvar

(4)該變電所220kV為户外配電裝置，採用軟母線(JLHA2)型鋼芯鋁合金絞線，若遠景220kV母線最大穿越功率為1200MVA，在環境温度為35℃，海拔高度低於1000m條件下，根據計算選擇一下哪種導線經濟合理?

(A)2×900mm2

(B)4×500mm2

(D)4×630mm2

參考答案及解析：

(1)答案：[C]

解答過程：根據《330kv～750kv變電站無功補償裝置設計技術規定》(DL/T5014—2010)條文説明第5.0.7條：按就地平衡原則，變電站裝設電抗器的最大補償容量，一般為其所接線路充電功率的1/2。故遠景電抗器的補償容量為500×1.18/2Mvar=295Mvar，現有一回線路上裝有120Mvar並聯電抗器，可得低壓電抗器的補償容量為(295-120)Mvar=175Mvar。同理，本期的低壓電抗器的補償容量為(303×1.18/2-120)Mvar≈59Mvar。

(2)答案：[D]

解答過程：根據《電力變壓器應用導則》(GB/T13499—2002)第6.3條規定：當兩台變壓器短路阻抗相等時，這表示在相等的標幺值負載下，它們具有相同的電壓降。如果並聯運行，它們所承擔的負載與各自的額定容量成正比。當並聯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，其負載容量佔有較高的額定容量百分數，以使兩台變壓器絕對電壓降相等。設Sra、Srb為兩台變壓器的額定容量，S為它們要承擔的負載，各自承擔的負載為Sa、Sb，Za、Zb為其短路阻抗電壓百分數，則根據式(65)有：

(3)答案：[D]

解答過程：根據《電力系統設計手冊》式(10-46)可得：

分析：本題不考慮變壓器空載電流，故公式的後半部分不需要帶入。

(4)答案：[B]

解答過程：查《導體和電氣選擇設計技術規定》(DL/T5222—2005)表D.11可得裸導體在不同海拔(1000m以下)高度及環境温度(35℃)下的綜合校正係數為0.89。根據最大穿越功率算出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=3952A>3538A，滿足要求。

題3：某220kV變電所，最終規模為兩台180MVA的主變，額定電壓為220/110/35kV，擬在35kV側裝設並聯電容器進行無功補償。(2010)

(1)請問本變電所的每台主變的無功補償容量取哪個為宜?

(A)15000kvar

(B)40000kvar

(D)80000kvar

(2)本變電所每台主變裝設電容器組容量確定後，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)負荷變化

(C)諧波含量

(D)無功規劃

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

(A)42.8Mvar

(B)74.3Mvar

(D)113.2Mvar

(4)若該所並聯電容器接入電網的背景諧波為5次以上，則並聯電抗器的電抗率是( )。

(A)1%

(B)5%

(D)13%

(5)若本所每台主變安裝單組容量為3相35kV，12000kvar的電容器兩組，若電容器採用單星形接線，每相由10台電容器並聯兩台電容器串聯而成，請計算單台電容器容量為( )。

(A)500kvar

(B)334kvar

(D)250kvar

參考答案及解析：

(1)答案：[B]

解答過程：根據《並聯電容器裝置設計規範》(GB50227—2008)第3.0.2條及其條文説明，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：根據《並聯電容器裝置設計規範》(GB50227—2008)第3.0.3條及條文説明，變電所裝設無功補償電容器的總容量確定以後，將分組安裝，分組的主要原則是根據電壓波動、負荷變化、諧波含量等因素確定，與無功規劃無關，故選D為正確答案。

(3)答案：[A]

解答過程：根據《並聯電容器裝置設計規範》(GB50227—2008)第3.0.3條及式(3.0.3)可知，發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：根據《並聯電容器裝置設計規範》(GB50227—2008)第條，該所並聯電容器接入電網的背景諧波為5次以上，則並聯電抗器的電抗率是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，採用單星形接線形式，即每相電容器為2×10=20台，而每相電容器容量12000/3=4000kvar，可知單台電容器容量4000/20=200kvar。

題4：500kV變電所，750MVA，500/220/35kV主變兩台，擬在35kV側裝安裝並聯補償電容器組。(2009)

(1)電容器補償容量不宜選( )。

(A)150Mvar

(B)300Mvar

(D)600Mvar

(2)為限制3次及以上諧波，電容器組的串聯電抗應該選( )。

(A)1%

(B)4%

(D)30%

(3)三相35kV60000kvar的電容器4組，雙星形連接，每相先並後串，由兩個串段組成，每段10個單台電容器，則單台電容器的容量為( )。

(A)1500kvar

(B)1000kvar

(D)250kvar

(4)本所35kV三相4組，雙星形連接，先並後串，由二個串段組成，每段10個單台334kvar電容器並聯，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

(D)12.05kV

(5)4組三相35kV60000kvar電容器，每組串12%電抗，當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

(D)3000MVA

參考答案及解析：

(1)答案：[D]

解答過程：根據《並聯電容器裝置設計規範》(GB50227—2008)第3.0.2條：當不具備計算條件時，電容器的安裝容量可按變壓器容量的10%～30%確定。即安裝並聯電容器的容量容量範圍為750×2×(10%～30%)Mvar=(150～450)Mvar。故本題選D。

(2)答案：[C]

解答過程：根據《並聯電容器裝置設計規範》(GB50227—2008)第條：串聯電抗器的電抗率的選擇，當並聯電容器裝置接入電網處的背景諧波為3次及以上時，宜取12%;或由《電力工程電氣設計手冊電氣一次部分》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個單台電容器，所以單星形每相2×10=20台，雙星形連接每相有40台;3)單台電容器容量20000/40kvar=500kvar。

(4)答案：[D]

解答過程：由《並聯電容器裝置設計規範》(GB50227—2008)第條，串聯電抗器引起的電容器運行電壓升高，接入串聯電抗器後，電容器運行電壓按式(5.2.2)

計算：

故本題選D。

(5)答案：[D]

解答過程：根據《導體和電器選擇設計技術規定》(DL/T5222—2005)附錄F的F.7條，對於採用(12～13)%串聯電抗器的電容器裝置滿足Qc/Sd<10%時，可以不考慮其對短路電流的影響，由此可得

Sd>Qc/10%=60Mvar×4/10%=2400Mvar

故選D為正確答案。

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