下载文档原格式
2023 年电气工程师发输变电专业练习题和答案〔 Part12〕共 2 种题型，共 75 题一、单项选择题(共 60 题)1.范围I 的系统中，由于两侧电源的不同步，在非全相分合闸时，在变压器中性点上可消灭接近于〔〕的过电压，如产生铁磁谐振，则会消灭更高的过电压。
A：1.5p.u.；B：1.8p.u.；C：2.Op.u.；D：2.3p.u.。
【答案】：C2.某发电厂 220kV 母线在正常运行方式下电压变动范围为〔225.5~237.6〕kV,在事故运行方式下最低运行电压为 214,5kV。
本电厂 220kV 母线在亊故运行方式到正常运行方式时实际电压偏差范围是〔〕。
A：-2.5%~+8.0%；B：+2.5%~+8.0%；C：-2.5%~+2.5%；D：0%~+8,0%。
【答案】：C3.在A 类电气装置的接地装置设计中，标准规定了接地装置导体的最小尺寸，请依据屋内、屋外两种不同条件下，确定地下敷设的扁钢的最小截面和厚度。
当用于屋外、地下敷设时，扁钢的最小截面和厚度是〔〕。
A：24mm2,3mm；B：24mm2，4mm；C：48mm2,4mm；D：48mm2,6mm。
【答案】：C【解析】：依据 DL/T621-1997P5 第6.1.5 条规定〔见表1〕。
4.计算机系统接地线截面的选择〔承受绝缘锎绞线或电缆为接地线〕。
机柜间链式接地连接线为〔〕。
A：1.5mm2；B：2.5mm2；C：4mm2； D：6mm2。
【答案】：A【解析】：依据 DL/T5136—2023 第13 章选择。
5.范围I 的架空线路和变电所绝缘子串、空气间隙的操作过电压要求的绝缘水平，进确缘协作的根底是〔〕。
A：计算用最大操作过电压；B：最大解列过电压；C：开断空载长线过电压；D：开断空载变压器过电压。
【答案】：A6.当每段发电机容量为 12MW 以下时，发电机电压母线宜承受〔〕接线方式。
A.单母线或单母线分段；B.双母线；C双母线或双母线分段；D.单母线。
接地网•摘要接地网等间距布置存在地电位分布不均匀的问题。
在建220kV新塘变电站采用了不等间距布置，即从地网边缘到中心，均压导体间距按负指数规律增加。
运用GPC接地参数计算程序对两种方法进行分析和计算，结果表明接地网优化设计能显著地改善导体的泄漏电流密度分布，使土壤表面的电位分布均匀，提高安全水平，节省钢材和施工费用。
随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，因此要确保人身和设备的安全，维护系统的可靠运行，不仅要强调降低接地电阻，还要考虑地网上表面的电位分布。
在以往接地设计中，接地网的均压导体都按3m，5m，7m，10m等间距布置，由于端部和邻近效应，地网的边角处泄漏电流远大于中心处，使地电位分布很不均匀，边角网孔电势大大高于中心网孔电势，而且这种差值随地网面积和网孔数的增加而加大。
本文结合在建工程220kV 新塘变电站的接地网设计，阐释了接地网不等间距布置的方法及其合理性。
1接地网优化设计的合理性1.1改善导体的泄漏电流密度分布图1是面积为190m×170m的新塘变电站接地网，在导体根数相同的情况下，分别按10m等间距布置和平均10m不等间距布置。
沿平行导体①、②、③、④、⑤的泄漏电流密度分布曲线见图2。
从图中可见，不等间距布置的接地网，边上导体①的泄漏电流密度较等间距布置的接地网平均低15%左右；对于导体②的泄漏电流密度，这两种布置的接地网几乎相等；对于中部导体③、④、⑤，不等间距布置的接地网的泄漏电流较等间距布置的接地网分别提高了9%，14%和15%。
由此可见，不等间距布置能增大中部导体的泄漏电流密度分布，相应降低了边缘导体的泄漏电流密度，使得中部导体能得到更充分的利用。
1.2均匀土壤表面的电位分布由表1的计算结果可知，不等间距布置的接地网能较大地改善表面电位分布，其最大与最小网孔电位的相对差值不超过0.7%，使各网孔电位大致相等，而等间距地网，其最大与最小网孔电位的相对差值在12.2%以上。
对接地设计问题的分析研讨摘要:接地,是一种为保护人身安全、用电安全的措施。
大庆石化各厂区变电所多而杂,接地网作为隐蔽工程维护困难等特点;在设计过程中,要从短路电流和接地电阻的关系、接地装置布置方式比选、地网表面电位、合适的埋设深度等方面认识和把握接地问题。
关键词:接地网布置方式短路电流1、背景接地,是以保护人身安全为目的的一种用电安全措施。
若电工设备因绝缘损坏、意外情况等而使金属外壳带电时,形成相线对中性线的单相短路,则线路上的保护装置(自动开关或熔断器)迅速动作,切断电源,从而使设备的金属部分不致于长时间存在危险的电压,这就保证了人身安全。
大庆石化各厂区变电所接地网是一项隐蔽工程,具有维护困难等方面的特点。
因此在设计过程中, 要从短路电流和接地电阻的关系、接地装置布置方式比选、地网表面电位、合适的埋设深度等方面认识和把握接地问题。
2、接地短路电流分析2.1 接地电阻要求与接地实质《交流电气装置的接地》一书中对接地电阻值有具体规定,一般情况下的规定通常要小于等于0.5Ω;在高土壤电阻率地区,当要求接地装置做到规定的接地电阻在技术经济上很不合理时,大接地短路电流系统接地电阻可以为R不大于5Ω, 但应采取相应措施;规程规定,主要是以发生接地故障时,接地电位的升高不超过2kV进行控制,其次以接地电阻不大于0.5Ω和5Ω进行设计。
实际中人们往往认为,接地电阻测量值不大于0.5Ω即为合格,大于0.5Ω就是不合格,而没有认清其真正的机理,忽视短路电流的大小,这是不恰当的。
接地实质是指在变电所发生接地短路时,故障点电势升高;因此接地实质主要是为了设备、人身的安全,起作用的是电势而不是电阻本身。
接地电阻是衡量接地网是否合格的一个重要参数, 但不是唯一的参数。
2.2 短路电流的正确分析当系统发生接地故障时,产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点:(1)经设备接地引下线流入变压器中性点;(2)经地网入地后通过大地流回系统中性点;(3)经架空-地线-塔杆系统。
变电站入地短路电流的计算摘要：我国的经济正在如火如荼的快速发展之中，变电站入地短路电流的问题关系着变电站的安全，引起了相关设计人员的重视，变电站的入地短路电流作为接地电流的设计基础，其接地网的电压、接地的引线等都与短路电流息息相关。
变电站导入电流的计算问题关系着变电站的电气设计，如果计算出现失误，引发短路故障，则会使电流超出负荷，引起温度上升，绝缘层发生破坏引起电动力较强，从而破坏设备，造成财产经济损失。
因此，本文将结合实例，对变电站的入地短路电流的计算做出探讨。
关键词：变电站;短路电流;入地短路电流1 前言变电站接地网设计的目的是保障人们的生命财产以及设备安全，在进行变电站的地网设计方案优化中，变短站入地短路电流的计算时接地网的设计基础，其中主变中性点电流、避雷线分流系数在规划时也存在明确的计算方法，在工程设计中常常用估算的方法，导致接地设计的计算误差较大，引发安全隐患，对此，在接地计算时应该考虑均压问题，确定接地计算的详细布置方案，并展开对接地网材料的选择，找出最适合工程的最优接地设计方案。
所以，作为变电站设计的基本内容，值得引起相关设计人员的重视。
短路电流一般是指电力系统在正常运行时出现了异常，如相和相、地与地的异常连接，设计人员对短路电流的计算就显得尤为重要，其能帮助确定电路的连接方式以及保护整个继电系统。
随着我国电网规模的不断扩大，电网的容量也在不断上升，所以经常会发生短路电流的故障。
为了保障电力系统的安全运行，保护电气设备的相关工作人员免受伤害，必须在接地网设计时进行入地短路电流的计算，其也是接地网设计的前提。
2 入地短路电流的概念入地短路电流就是由短路故障引起的电流向土壤中扩散，导致电位升高的现象。
值得注意的是短路电流只有一小部分电流入地，而不是全部的电流入地。
这种现象的发生不仅导致了接地电位升高影响了电位差，而且对地面的引线和导体都造成破坏。
所以，计算入地短路电流非常重要。
如果计算出来的结果相对较小，就说明了地网电阻无法满足需求，短路故障的发生就会导致造成安全隐患。
常规变电站二次等电位网敷设要求说明一、十八项反措中二次等电位接地网敷设原则根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）》第15.7.3要求，变电站等电位接地网敷设原则如下：1．应采取有效措施防止空间磁场对二次电缆的干扰，宜根据开关厂和一次设备安装的实际情况，敷设与厂、站主接地网紧密连接的等电位接地网、等电位接地网应满足以下要求：图1：二次接地铜网平面布置图2．应在主控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于100 mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。
3．在主控室、保护室柜屏下层的电缆室（或电缆沟道）内，按柜屏布置的方向敷设100 mm2的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接(目字结构)，形成保护室内的等电位接地网。
保护室内的等电位接地网与厂、站主接地网只能存在唯一连接点，连接点位置宜选择电缆竖井处，为保证连接可靠，连接线必须用至少4根以上、截面不小于50mm2的铜缆（排）构成共点接地。
图2：主控室二次铜缆敷设图4．分散布置的保护就地站、通信室与集控室之间，应使用截面不少于100 mm2的铜缆（排）可靠连接，连接点应设在室内等电位接地网与厂、站主接地网连接处。
5．静态保护和控制装置的屏柜下部应设有截面不小于100mm2的接地铜排。
屏柜上装置的接地端子应用截面不小于4mm2的多股铜线和接地铜排相连。
接地铜排应用截面不小于50mm2的铜缆与保护室内的等电位接地网相连6．沿二次电缆的沟道敷设截面不少于100 mm2的铜排（缆），并在保护室（控制室）及开关场的就地端子箱处与主接地网紧密连接，保护室（控制室）的连接点宜设在室内等电位接地网与厂、站主接地网连接处。
图3：电缆沟铜缆示意图7．开关场的就地端子箱内应设置截面不少于100 mm2的裸铜排，并使用截面不少于100 mm2的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。
图4：开关场就地端子箱铜缆示意图8．保护装置之间、保护装置至开关场就地端子箱之间联系电缆以及高频收发信机的电缆屏蔽层应双端接地，并使用截面积不小于4mm2的多股铜质软导线可靠连接到等电位接地网的铜排上。
变电站接地设计（补充）变电站接地网是变电站设备的重要部分，首先它为变电站内各种电气设备提供公共参考地，更重要的，在系统发生接地故障时起到快速泄放故障电流，改善地网金属导体和场区地表地电位分布的作用，保障故障状态下一、二次设备和人员安全。
实际工程中，一般是统一敷设一接地网，称主接地网，而在避雷针和避雷器附近下面，再加设一组集中的防雷接地体，加强泄放雷电流之用，从而构成发电厂、变电站完整的接地装置。
表征变电站地网的主要电气参数有：接地电阻、接触电势、跨步电势、接地电位升和转移电势。
一、地网设计的步骤和方法（一）调查土壤特性土壤电阻率是决定地网参数的重要参数。
在发电厂、变电站选址后，用物探法和电探法测量土壤电阻率的分布情况，并重视站区土壤电阻率随季节的变化情况，然后经过对实测数据的分析处理获得设计时所需要的土壤电阻率。
除此之外还应调查站区土壤对普通钢、镀锌钢等金属材料的腐蚀情况，为地网设计选择正确的金属材料和截面提供依据。
（二）入地故障电流的计算在接地网设计中首先按下面两式算出流经接地装置的入地短路电流I值，然后取下面两式中较大的I值。
当短路故障发生在地网内时，在流经接地点的短路电流I max 中，由电站提供的那部分电流（I n ）可以通过接地线直接流回电源中性点，不会在地网接地电阻上形成压降。
由于避雷线的存在，由系统提供的短路电流（I max-I n）中的一部分可以经避雷线及杆塔的接地电阻回路返回系统，不会在电站的接地电阻上形成压降。
因此，经地网入地而造成地网电位升高的短路电流只有：当短路故障发生在地网外时，显然此时流经大地经地网返回的短路电流将由电站本身提供。
同样，由于避雷线的存在，在短路电流的I n 分量中将有一部分以避雷线为回路直接返回电源中性点，此时经地网返回的电流为：I max ——接地短路点的最大接地短路电流；I n ——流经变电站接地中性点的最大接地短路电流；K e ——为短路时，与变电所接地网相连的所有避雷线的分流系数。
变电站接地网存在的问题及设计改进措施变电站接地网是维护变电站安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施，接地装置的用途为工作接地、保护接地、雷电保护接地、防静电接地，变电站接地装置贯彻全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。
因变电所的接地网不但要满足工频短路电流的要求，还要满足雷电冲击电流的要求，以前由于接地网的缺陷而造成的主设备损坏、变电所停运等事故，给电网的稳定运行带来了极大的危害。
因此，为了保证变电所接地网的可靠安全性，针对玉林市农村电网改造工程中的发现的变电站接地网存在的问题进行整改设计，以及今后在接地网设计与改造方面应该注意的问题，主要就如下几方面进行分析。
标签：变电站；接地网；问题1 设备的接地与地网之间的连通1.1 存在问题（1）变电站在扩建时因节省投资的原因没有扩建新的接地网，只是把新增设备的接地线直接接在电缆沟内的接地带与原地网连接，而电缆沟内阴暗潮湿，易受到腐蚀，接地带连接可靠性就差，因腐蚀而致使断开，连接的设备接地就失去了与接地网的连接。
（2）设备的接地引下线与地网焊接不合格，焊接头焊口长度不够，且大多为点焊，经过长期的锈蚀造成电气上的开路的腐蚀，从焊口处开路。
（3）接地网水平接地体的接头处焊接不合格，经过长期的锈蚀造成电气上的开路的腐蚀形成电气上的开路。
（4）对一些不要求采用专门铺设的接地线接地的设备是利用混凝士构件的内筋接地，而这些混凝士构件在施工时又没有进行可靠的电气连接和试验，从而造成了开路。
1.2 设计及改进措施（1）变电所扩建时，要扩建新的接地网。
新扩建的地网与原地网应多点可靠连接，各焊接头焊口质量要严格把关，对焊口要进行相应的防腐处理。
（2）对利用混凝士构件的内筋接地的设备，在施工时要对混凝士构件进行可靠的电气连接和试验。
（3）设备接地引下线要定期进行防腐处理和维护，对最容易被锈蚀的接地引下线地下近地面10～20cm处，可在此段套一段绝缘，如塑料等，预防腐蚀。
广东科技2014.12.第24期
变电站接地网不等间距和等间距布置比较
夏显增
（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东梅州514000）
0引言
变电站主接地网一般采用水平接地极为主，垂直接地极为辅的复合接地方式，因为在降低接地网电阻、平衡整体电场分布和控制跨步电压、接触电势方面，水平接地极起主要作用，垂直接地极主要起泄流作用。
变电站接地网水平接地极的布置
方式，可以分为：水平地极等间距布置法和不等间距布置法两
种。
接地网水平地极等间距布置法（间距一般取5~7m ）为传统的布置方式，大多变电站接地网都采用本方式进行布置，但这种布置方式存在一个较大的缺点：接地网中心区域和边缘区域的地面电位分布不均匀，边缘区域大于中心区域，这将导致接地网区域接触电势相差较大，而且这种不均匀程度会随地网面积增大、网孔数量的增多而加大，存在因地面电位分布不均匀造成的运行风险，设计时必须考虑在这类接地网的边缘区域采取辅助安全措施。
接地网水平地极不等间距布置法，按设计计算结果，采用地网中心区域间距大、网格疏，边缘区域间距小、网格密的方式，有规律地从中心至边缘逐渐减小水平地极间距、加大网格密度。
相对水平地极等间距布置法，采用不等间距布置法的接地网整体电位分布更均匀，均压效果更好，能更好地减小运行风险。
本文就接地网水平地极等间距布置法和不等间距布置法进行分析比较研究。
1接地网电流分布密度比较
大量研究结果表明，接地网中心区域的水平接地极散流能力约为边缘区域的1/4~1/2。
那么，当接地网采用水平地极等间距布置法时，理论上，在接地体长度相同的情况下，边缘区域的电场强度将为中心区域的2~4倍，电场分布明显不均匀，不利于安全运行。
当采用水平地极不等间距布置法时，通过科学计算，合理布置水平地极间距、密度，由接地网中心区域向边缘区域有规律逐渐减小水平地极间距，加大网格密度。
不等间距布置法能有效改善接地网电流分布密度分布，使整体场强更均匀，更有利于安全运行。
2接地网地面电位分布比较
通过仿真模拟实验，分别对采用水平地极等间距布置法和不等间距法布置法的接地网的地面电位分布进行分析统计：当水平地极平均间距都为10m 时，采用等间距布置法的接地网和采用不等间距布置法的接地网边缘网格中心线上的地面电位分布曲线分别如图1和图2所示。
对比图1和图2，可知：相对水平地极等间距布置法，采用不等间距布置法的接地网中心区域网孔电压相对较提高，但边
角网孔的电压相对比较低，接地网各个区域网格中心线上的地面电位分布相对均匀，网孔中心的接触电压差异相对均匀，因此，有利于电网安全运行。
另一方面，接地网的最大接触电压和跨步电压是否在允许范围内，是考核接地网是否合格的重要指标。
由图1和图2可以看出，接地网采用水平地极不等间距布置法，接触电压和跨步电压最大值相对等间距布置法，数值都较低。
因此，在高土壤电阻率地区建设的变电站，接地网采用水平地极不等间距布置法布置，有利于制订更加合理经济的降阻方案。
3接地网接地电阻比较
在相同面积、相同土壤电阻率情况下，接地网水平地极采用等间距布置法和不等间距法布置时的电阻进行仿真建模统计研究，图3为一组接地网采用等间距与不等间距布置时，对接地电阻影响的统计曲线。
图3曲线为对设定规模为150×150m 2，土壤电阻率为
200Ω·m ，水平接地极选择准20圆钢，水平地极埋深为0.6m 时
的接地网进行建模。
分别对该接地网采用水平地极等间距布置
摘要：对变电站接地网水平地极采用不等间距布置法和等间距布置法进行比较研究，结果表明：与等间距布置法相比，不等间距布置法能使接地网电流分布密度、整体场强更均匀，接地电阻受地极间距影响小，而且整体投资更少、更经济。
关键词：接地网；水平地极；等间距布置法；不等间距布置法
图1等间距布置法布置时边角网格中心线上的地面电位分布曲线
-30-20-10
10
20
30
4050
60
70
80
90100110120130140150160170180190200210220（m ）
1009080706050403020100
-30-20-10
10
20
30
4050
60
70
80
90100110120130140150160170180190200210220（m ）
1009080706050403020100
图2
不等间距布置法布置时边角网格中心线上的地面电位分布曲线
图3等间距与不等间距布置对接地电阻影响统计曲线
53
广东科技2014.12.第24期
法和不等间距布置法两种情况下，不同的平均间距L 和接地网电阻R 之间的变化统计曲线。
由图3可以看出，两种布置方法的接地网电阻都随水平地极间距的变小、网格的变密集而变小，当平均间距小于7.5m 时，两种布置方法所得到地网电阻值已经很接近。
此外，图3曲线中，水平地极等间距布置法的R-L 曲线倾斜角度明显大于不等间距布置法的R-L 曲线，说明等间距布置法接地电阻的大小受水平地极间距影响较大。
通过以上分析可知：当接地网水平地极间距小于7.5m 时，等间距布置和不等间距布置法所得到的地网接地电阻值很接近；但是，水平地极不等间距法布置地网，受地极间距影响较小。
因此，选用水平地极不等间距法布置更加合理。
4投资经济性比较
由于端部效应和邻近效应的影响，接地网在边缘区域的的散流密度约为中心区域的2~4倍。
那么，在水平地极等间距法布置的接地网中，靠近中心区域的水平地极利用率则相对较低；而在水平地极不等间距法布置的接地网中，采用中心疏、边缘密的布置形式，可以取得相近的散流效果，能节省材料，经济性较佳。
在某220kV 变电站接地网改造工程中（该站接地网规模约为120×80m 2），对水平地极等间距法和不等间距法布置改造接地网方案进行对比分析：采用水平地极等间距布置法，地极间距约5m ，改造后的地网水平地极（准20圆钢）用量约4040m ；当采用水平地极不等间距布置法，经校验计算，只需按平均间距约9m 布置水平接地极，就能达到相近的安全指标，满足安全运行要求，但改造后的地网水平地极（准20圆钢）用量只需约
2440m ，为等水平地极间距布置法的60.4%。
该变电站采用水平接地极等间距布置法和不等间距布置法的地网平面布置方案如图4~图5所示。
显然，该变电站采用水平接地极不等间距布置法较经济，该改造工程接地网最终也是图5方案（水平地极不等间距布置法）实施的。
根据以上变电站接地网改造方案比较实例，可以看出：相同规模的接地网，需达到的安全指标接近时，采用水平地极不等间距布置法所需的材料用量明显少于采用等间距布置法，经济性较佳。
另外，由于在接地网电流分布密度比较中，接地网水平地极等间距布置时，边缘区域的电场强度将为中心区域的2~4倍，电场分布明显不均匀，此时，为确保运行安全，必须在边缘
区域采取辅助安全措施，增加工程投资。
在接地网地面电位分布比较中，接地网采用水平地极不等间距布置法，接触电压和跨步电压最大值都比采用等间距布置法要小，因此，在较高土壤电阻率区域建设的变电站接地网，采用水平地极不等间距布置法，有利于实施更加合理、经济的降阻方案。
根据以上分析，可以得出：接地网采用水平地极不等间距布置法，更节约工程投资，经济性佳。
5结论
根据以上分析比较结果，表明：相对接地网水平地极等间距布置法，采用不等间距布置法时，接地网电流分布密度分布、整体场强更均匀，接地电阻受地极间距影响小，而且整体投资更少、更经济。
6结束语
本文通过多方面对接地网水平地极等间距布置法和不等间距布置法进行比较分析研究，结果表明：接地网水平地极不等间距布置法更科学、合理、经济，因此，建议在工程建设中进一步推广应用。
参考文献：
［1］王洪泽.对一个变电站不等间距接地网设计经济效益的重新估价
［J ］.电力建设，1996（4）.
［2］DL/T 621-1997中华人民共和国电力行业标准［S ］.［3］解广润.电力系统接地技术［M ］.北京：水利电力出版社，1991.［4］何金良，曾嵘．电力系统接地技术［M ］．北京：科学出版社，2007［5］孙旭，王琦.变电站接地网优化设计［J ］.广东电力，1999（12）.［6］石巍，贺文涛.变电站接地网的优化设计［J ］.中国农村水利水电，
2002（7）.
［7］高延庆，何金良，曾嵘.发、变电站接地网安全性能分析［J ］.中国电
力，2008（8）.
［8］彭敏放，俞东江，何怡刚，等.变电站接地电网的研究综述［J ］.黑龙
江电力，2004，26（3）：240~242.
作者简介：夏显增（1980~），男，工程师，研究生，从事电力工程设计和项目管理工作。
图4某220kV 变电站接地网平面布置方案（水平地极等间距布置
）
图5某220kV 变电站接地网平面布置方案（水平地极不等间距布置）
电力建设输配电技术
54
变电站接地网不等间距和等间距布置比较
作者：夏显增
作者单位：广东电网有限责任公司梅州供电局,广东梅州,514000
刊名：
广东科技
英文刊名：GuangDong Science & Technology
年，卷(期)：2014(24)
引用本文格式：夏显增变电站接地网不等间距和等间距布置比较[期刊论文]-广东科技 2014(24)。
