案例分析题
【2013年第4题】题1～5：某110／10kV变电所，变压器容量为2×25MVA，两台变压器一台工作一台备用。变电所的计算负荷为17000kVA。变电所采用室外布置，10kV设备采用室内布置。变电所所在地的海拔高度为2000m，户外设备运行的环境温度为—25～45℃，且冬季时有冰雪天气，在最大运行方式下10kV母线的三相稳态短路电流有效值为20kA(回路的总电阻小于总电抗的三分之一)。请回答以下问题，并列出解答过程。
单选题
若110／10kV变电所10kV出线间隔采用10kV真空断路器，断路器在正常环境条件下额定电流为630A。周围空气温度为40℃时的允许温升为20℃，请确定该断路器在本工程所在地区环境条件下及环境温度5℃时的额定电流和40℃时的允许温升为下列哪组数值?
【正确答案】
A
【答案解析】依据《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222—2005第5．0．3条：
(1)断路器在本工程所在地区环境条件下及环境温度5℃时的额定电流：
I′r=Ir[1+(40—5)×0．5％]=630×[1+(40—5)×0．5％]=740(A)；
(2)40℃时的允许温升：
(1)断路器在本工程所在地区环境条件下及环境温度5℃时的额定电流：
I′r=Ir[1+(40—5)×0．5％]=630×[1+(40—5)×0．5％]=740(A)；
(2)40℃时的允许温升：
单选题
110／10kV变电所10kV供电线路中，电缆总长度约为32km，无架空地线的钢筋混凝土电杆架空线路10km，若采用消弧线圈经接地变压器接地，使接地故障点的残余电流小于或等于10A。请确定消弧线圈的容量(计算值)应为下列哪项数值?
【正确答案】
C
【答案解析】本题考查消弧线圈容量的选择，但是本题存在争议，主要有以下几种方法以供参考：
方法一：
(1)电缆和架空线的单相接地电容电流：依据《工业与民用配电设计手册(第三版)》式(4-41)，
电缆：IC1=0．1Url=0．1×10×32=32(A)
架空线：IC2=2．7Url×10—3=2．7×10×10×10—3=0．27(A)
总接地电容电流为：IC=IC1+IC2=32．27(A)
(2)确定消弧线圈容量：依据《导体和电器选择设计技术规定》DL／T5222—2005公式(18．1．4)，Q=
=251．53(kVA)，此时对应的答案为C。
方法二：
在方法一中，没有考虑电力设备增加的电容电流以及题干中的将故障点残余电流限制在10A以下的条件，而消弧线圈容量计算公式明确说明IC为电网回路的电容电流，因此应该考虑电力设备增加的电容电流，在考虑上述两个条件时，可进行以下计算：
(1)电容电流计算：考虑变电所中电力设备增加的电容电流，IC=(1+0．16)×(IC1+IC2)=1．16×32．27=37．432(A)；
(2)消弧线圈容量计算：通过分析消弧线圈容量公式可以看出，消弧线圈的容量其实就是电感电流与电感电压的乘积，因此可将公式表示为：Q=
，其中IL=KIC为消弧线圈提供的电感电流。通过脱谐度公式v=
可以推导出：IL=(1—v)IC。
根据题干要求限制故障点残余电流为10A以下，因此可以确定出脱谐度的范围，即：
v=
=±0．267(取±是因为可以过补偿也可以欠补偿)，所以此时对应的电感电流为：IL=(1一v)IC=
×37．432=27．438～47．426(A)，此时对应的消弧线圈容量为：Q=
=158．42～273．82(kVA)，因此选择251．53kVA，答案为C。
(3)可以进行验证，当Q=251．53kVA时，对应的电感电流IL=
方法一：
(1)电缆和架空线的单相接地电容电流：依据《工业与民用配电设计手册(第三版)》式(4-41)，
电缆：IC1=0．1Url=0．1×10×32=32(A)
架空线：IC2=2．7Url×10—3=2．7×10×10×10—3=0．27(A)
总接地电容电流为：IC=IC1+IC2=32．27(A)
(2)确定消弧线圈容量：依据《导体和电器选择设计技术规定》DL／T5222—2005公式(18．1．4)，Q=
=251．53(kVA)，此时对应的答案为C。方法二：
在方法一中，没有考虑电力设备增加的电容电流以及题干中的将故障点残余电流限制在10A以下的条件，而消弧线圈容量计算公式明确说明IC为电网回路的电容电流，因此应该考虑电力设备增加的电容电流，在考虑上述两个条件时，可进行以下计算：
(1)电容电流计算：考虑变电所中电力设备增加的电容电流，IC=(1+0．16)×(IC1+IC2)=1．16×32．27=37．432(A)；
(2)消弧线圈容量计算：通过分析消弧线圈容量公式可以看出，消弧线圈的容量其实就是电感电流与电感电压的乘积，因此可将公式表示为：Q=
，其中IL=KIC为消弧线圈提供的电感电流。通过脱谐度公式v=可以推导出：IL=(1—v)IC。根据题干要求限制故障点残余电流为10A以下，因此可以确定出脱谐度的范围，即：
v=
=±0．267(取±是因为可以过补偿也可以欠补偿)，所以此时对应的电感电流为：IL=(1一v)IC=×37．432=27．438～47．426(A)，此时对应的消弧线圈容量为：Q==158．42～273．82(kVA)，因此选择251．53kVA，答案为C。(3)可以进行验证，当Q=251．53kVA时，对应的电感电流IL=
单选题
若110／10kV变电所的10kV系统的电容电流为35A，阻尼率取3％。试计算当脱谐率和长时间中性点位移电压满足规范要求且采用过补偿方式时，消弧线圈的电感电流取值范围为下列哪项数值?
【正确答案】
D
【答案解析】依据《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222—2005第18．1．7条及式(18．1．7)，
(1)计算脱谐度的范围：由U0=
可得：
本题采用过补偿，取v= —0．0441，同时由DL/T5222—2005第18．1．7条，脱谐度一般不大于10％(绝对值)，即脱谐度范围为：—10％≤v≤—4．4％；
(2)计算电感电流取值范围：v=
(1)计算脱谐度的范围：由U0=
可得：本题采用过补偿，取v= —0．0441，同时由DL/T5222—2005第18．1．7条，脱谐度一般不大于10％(绝对值)，即脱谐度范围为：—10％≤v≤—4．4％；
(2)计算电感电流取值范围：v=
单选题
110／10kV变压器10kV出线经穿墙套管引入室内。试确定穿墙套管的额定电压、额定电流宜为下列哪组数值?
【正确答案】
A
【答案解析】(1)确定穿墙套管的额定电压，依据《导体和电器选择设计技术规定》DL／T5222—2005第21．0．4条，有冰雪时，宜采用高一级电压的产品，选用20kV；
(2)确定额定电流：依据《工业与民用配电设计手册(第三版)》式(5-2)，高压电器及导体的额定电流式不应小于该回路的最大持续工作电流，即Ir≥I；
(3)再依据《电力工程电气设计手册(电气一次部分)》表6-3，I=1．05×
(2)确定额定电流：依据《工业与民用配电设计手册(第三版)》式(5-2)，高压电器及导体的额定电流式不应小于该回路的最大持续工作电流，即Ir≥I；
(3)再依据《电力工程电气设计手册(电气一次部分)》表6-3，I=1．05×
单选题
110／10kV变压器10kV出线经穿墙套管引入室内，三相矩形母线水平布置，已知穿墙套管与最近的一组母线支撑绝缘子的距离为800mm，穿墙套管的长度为500mm，相间距离为300mm，绝缘子上受力的折算系数取1。试确定穿墙套管的最小弯曲破坏负荷为下列哪项数值?
【正确答案】
C
【答案解析】依据《工业与民用配电设计手册(第三版)》表5-10：
(1)作用在穿墙套管上的作用力：
Fc=
×(2．55×20)2×10—2=976(N)
(2)穿墙套管最小弯曲破坏负荷，由Fc≤0．6Fph，可知Fph≥
(1)作用在穿墙套管上的作用力：
Fc=
×(2．55×20)2×10—2=976(N)(2)穿墙套管最小弯曲破坏负荷，由Fc≤0．6Fph，可知Fph≥