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电气工程师考试供配电案例题及答案
题1：某地区拟建一座500kV变电站，站地位于Ⅲ级污秽区，海拔高度不超过1000m，年最高温度为40℃，年最低温度为-25℃。变电站的500kV侧，220kV侧各自与系统相连。3kV侧接无功补偿装置。
该站远景规模为：主变压器4×750MVA，500kV出线6回，220kV出线14回，500kV电抗器两组，35kV电容器组8×60Mvar，35kV电抗器8×60Mvar。
本期建设规模为：主变压器2×750MVA，500kV出线2回，220kV出线6回，每组主变压器各接35kV电容器组2×60Mvar，35kV电抗器2×60Mvar。
主变选用3×250MVA单相自耦无励磁电压变压器。
容量比：250MVA/250MVA/66.7MVA
接线组别：YNaOdll。(2012)
(1)本期的2回500kV出线为架空平行双线路，每回长约为120km，均采用4×LGJ400导线(充电功率1.1Mvar/km)，在初步设计中为补偿充电功率曾考虑在本站配置500kV电抗器作调相调压，运行方式允许两回路公用一组高压并联电抗器。请计算本站所配置的500kV并联电抗器最低容量宜为下列哪一种?
(A)59.4MVA
(B)105.6MVA
(C)118.8MVA
(D)132MVA
(2)如该变电站本期35kV母线的规矩容量1800MVA，每1435kV电容器串联电抗器的电抗率为4.5%，为了在投切电容器组时不发生3次谐波谐振则下列哪组容量不应选用?(列式计算)
(A)119Mvar
(B)65.9Mvar
(C)31.5Mvar
(D)7.89Mvar
参考答案：
(1)答案：[C]
解答过程：根据《电力系统设计手册》式(8-3)有：
(2)答案：[A]
解答过程：根据《并联电容器装置设计规范》(GB50227—2008)第3.0.3条第3款：发生谐振的电容器容量，可按下式计算：
应避开该容量的补偿电容器。
题2：某区域电网中现运行一座500kV变电所，根据负荷发展情况需要扩建，该变电所现状、本期及远景建设规模见表15-1。
(1)500kV线路均采用4×LGJ400导线，本期4回线路总长度为303km，为限制工频过电压，其中一回线路上装有120Mvar并联电抗器;远景8回线路总长度预计为500km，线路充电功率按1.18Mvar/km计算。请问远景及本期工程该变电所35kV侧配置的无功补偿低压电抗器容量为下列哪组数值?
(A)590Mvar、240Mvar
(B)295Mvar、179Mvar
(C)175Mvar、59Mvar
(D)116Mvar、23Mvar
(2)该变电所现有750MVA主变阻抗电压百分比为Uk(1-2)%=14%，本期扩建的2×1000MVA主变电抗电压百分比采用Uk(1-2)%=16%，若三台主变并列运行，它们的负载分布为下列哪种情况?请计算并说明。
(A)三台主变负荷均分布
(B)1000MVA主变容量不能充分发挥作用，仅相当于642MVA
(C)三台主变安容量大小分布负荷
(D)1000MVA主变容量不能充分发挥作用，仅相当于875MVA
(3)请计算本期扩建的两台1000MVA主变满载时，最大无功损耗为下列哪项数?(不考虑变压器空载电流)
(A)105Mvar
(B)160Mvar
(C)265Mvar
(D)320Mvar
(4)该变电所220kV为户外配电装置，采用软母线(JLHA2)型钢芯铝合金绞线，若远景220kV母线最大穿越功率为1200MVA，在环境温度为35℃，海拔高度低于1000m条件下，根据计算选择一下哪种导线经济合理?
(A)2×900mm2
(B)4×500mm2
(C)4×400mm2
(D)4×630mm2
参考答案及解析：
(1)答案：[C]
解答过程：根据《330kv～750kv变电站无功补偿装置设计技术规定》(DL/T5014—2010)条文说明第5.0.7条：按就地平衡原则，变电站装设电抗器的最大补偿容量，一般为其所接线路充电功率的1/2。故远景电抗器的补偿容量为500×1.18/2Mvar=295Mvar，现有一回线路上装有120Mvar并联电抗器，可得低压电抗器的补偿容量为(295-120)Mvar=175Mvar。同理，本期的低压电抗器的补偿容量为(303×1.18/2-120)Mvar≈59Mvar。
(2)答案：[D]
解答过程：根据《电力变压器应用导则》(GB/T13499—2002)第6.3条规定：当两台变压器短路阻抗相等时，这表示在相等的标幺值负载下，它们具有相同的电压降。如果并联运行，它们所承担的负载与各自的额定容量成正比。当并联连接的变压器短路阻抗不相等时，阻抗值低的变压器同阻抗值高的变压器相比，其负载容量占有较高的额定容量百分数，以使两台变压器绝对电压降相等。设Sra、Srb为两台变压器的额定容量，S为它们要承担的负载，各自承担的负载为Sa、Sb，Za、Zb为其短路阻抗电压百分数，则根据式(65)有：
(3)答案：[D]
解答过程：根据《电力系统设计手册》式(10-46)可得：
分析：本题不考虑变压器空载电流，故公式的后半部分不需要带入。
(4)答案：[B]
解答过程：查《导体和电气选择设计技术规定》(DL/T5222—2005)表D.11可得裸导体在不同海拔(1000m以下)高度及环境温度(35℃)下的综合校正系数为0.89。根据最大穿越功率算出220kV母线的工作电流为
4×500mm2的JLHA2型钢芯铝合金绞线的载流量为4×988A=3952A>3538A，满足要求。
题3：某220kV变电所，最终规模为两台180MVA的主变，额定电压为220/110/35kV，拟在35kV侧装设并联电容器进行无功补偿。(2010)
(1)请问本变电所的每台主变的无功补偿容量取哪个为宜?
(A)15000kvar
(B)40000kvar
(C)63000kvar
(D)80000kvar
(2)本变电所每台主变装设电容器组容量确定后，将分组安装，下面确定分组原则哪一条是错误的?
(A)电压波动
(B)负荷变化
(C)谐波含量
(D)无功规划
(3)本所35kV母线三相短路容量为700MVA，电容器组的串联电抗器的电抗率为5%，请计算发生三次谐波谐振的电容器容量是多少?
(A)42.8Mvar
(B)74.3Mvar
(C)81.7Mvar
(D)113.2Mvar
(4)若该所并联电容器接入电网的背景谐波为5次以上，则并联电抗器的电抗率是( )。
(A)1%
(B)5%
(C)12%
(D)13%
(5)若本所每台主变安装单组容量为3相35kV，12000kvar的电容器两组，若电容器采用单星形接线，每相由10台电容器并联两台电容器串联而成，请计算单台电容器容量为( )。
(A)500kvar
(B)334kvar
(C)200kvar
(D)250kvar
参考答案及解析：
(1)答案：[B]
解答过程：根据《并联电容器装置设计规范》(GB50227—2008)第3.0.2条及其条文说明，电容器的安装容量可按变压器容量的10%～30%确定，即180×1000×(10%～30%)=(18000～54000)kvar。故选B为正确答案。
(2)答案：[D]
解答过程：根据《并联电容器装置设计规范》(GB50227—2008)第3.0.3条及条文说明，变电所装设无功补偿电容器的总容量确定以后，将分组安装，分组的主要原则是根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定，与无功规划无关，故选D为正确答案。
(3)答案：[A]
解答过程：根据《并联电容器装置设计规范》(GB50227—2008)第3.0.3条及式(3.0.3)可知，发生三次谐波谐振的电容器容量为
故本题选A为正确答案。
(4)答案：[B]
解答过程：根据《并联电容器装置设计规范》(GB50227—2008)第5.5.2.2条，该所并联电容器接入电网的背景谐波为5次以上，则并联电抗器的电抗率是4.5%～6.O%。
(5)答案：[C]
解答过程：依题意，每相电容器有两个串段，采用单星形接线形式，即每相电容器为2×10=20台，而每相电容器容量12000/3=4000kvar，可知单台电容器容量4000/20=200kvar。
题4：500kV变电所，750MVA，500/220/35kV主变两台，拟在35kV侧装安装并联补偿电容器组。(2009)
(1)电容器补偿容量不宜选( )。
(A)150Mvar
(B)300Mvar
(C)400Mvar
(D)600Mvar
(2)为限制3次及以上谐波，电容器组的串联电抗应该选( )。
(A)1%
(B)4%
(C)13%
(D)30%
(3)三相35kV60000kvar的电容器4组，双星形连接，每相先并后串，由两个串段组成，每段10个单台电容器，则单台电容器的容量为( )。
(A)1500kvar
(B)1000kvar
(C)500kvar
(D)250kvar
(4)本所35kV三相4组，双星形连接，先并后串，由二个串段组成，每段10个单台334kvar电容器并联，其中一组串12%的电抗器，这一组电容器的额定电压接近( )。
(A)5.64kV
(B)10.6kV
(C)10.75kV
(D)12.05kV
(5)4组三相35kV60000kvar电容器，每组串12%电抗，当35kV母线短路容量为下面( )时，可不考虑电容器对母线短路容量的助增。
(A)1200MVA
(B)1800MVA
(C)2200MVA
(D)3000MVA
参考答案及解析：
(1)答案：[D]
解答过程：根据《并联电容器装置设计规范》(GB50227—2008)第3.0.2条：当不具备计算条件时，电容器的安装容量可按变压器容量的10%～30%确定。即安装并联电容器的容量容量范围为750×2×(10%～30%)Mvar=(150～450)Mvar。故本题选D。
(2)答案：[C]
解答过程：根据《并联电容器装置设计规范》(GB50227—2008)第5.5.2.2条：串联电抗器的电抗率的选择，当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为3次及以上时，宜取12%;或由《电力工程电气设计手册电气一次部分》表9-23，为抑制3次谐波，电抗率取12%～13%。故本题选C。
(3)答案：[C]
解答过程：1)每相容量60000/3=20000kvar;2)每相二个串段组成，每段10个单台电容器，所以单星形每相2×10=20台，双星形连接每相有40台;3)单台电容器容量20000/40kvar=500kvar。
(4)答案：[D]
解答过程：由《并联电容器装置设计规范》(GB50227—2008)第5.2.2.3条，串联电抗器引起的电容器运行电压升高，接入串联电抗器后，电容器运行电压按式(5.2.2)
计算：
故本题选D。
(5)答案：[D]
解答过程：根据《导体和电器选择设计技术规定》(DL/T5222—2005)附录F的F.7条，对于采用(12～13)%串联电抗器的电容器装置满足Qc/Sd<10%时，可以不考虑其对短路电流的影响，由此可得
Sd>Qc/10%=60Mvar×4/10%=2400Mvar
故选D为正确答案。
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