2025年电工中级职业技能考试电力系统运行试题卷

2025年电工中级职业技能考试电力系统运行试题卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的字母填在括号内）1.在电力系统中，衡量电能质量的主要指标不包括（）。A.电压B.频率C.功率因数D.线路长度2.一台三相变压器，其连接组别为Yd11，表示其一次绕组接法为（），二次绕组接法为（）。A.星形，三角形B.三角形，星形C.带中性点引出，不带中性点引出D.延边三角形，星形3.电力系统中，用于限制短路电流、保护线路和设备的是（）。A.发电机B.电流互感器C.电压互感器D.熔断器4.当电力系统发生瞬时性故障时，通常采用（）来快速切除故障，保证系统稳定运行。A.自动重合闸装置B.备用电源自动投入装置C.继电保护装置D.调压器5.电力系统正常运行的功率平衡是指（）。A.发电机发出的有功功率等于系统的总有功负荷B.发电机发出的无功功率等于系统的总无功负荷C.发电机发出的视在功率等于系统的总视在功率D.输电线路输送的有功功率等于系统的总无功负荷6.电力系统中，提高功率因数的主要目的是（）。A.减少线路损耗B.增加线路负荷C.提高发电机出力D.降低系统电压7.在电力系统中，电压损失主要是由（）引起的。A.线路电容B.线路电感C.线路电阻和电抗D.发电机内阻8.电力系统中，频率的主要调节手段是（）。A.变压器分接头调节B.电力系统中的旋转备用容量C.用户负荷的自动调节D.电压互感器的二次电压9.电力系统中的备用容量通常分为（）。A.调峰备用、调频备用、事故备用B.线路备用、变压器备用、发电机备用C.全日备用、季节备用、长期备用D.热备用、冷备用、温备用10.倒闸操作必须按照一定的顺序进行，其主要依据是（）。A.操作票的规定B.工作票的要求C.电力系统运行规程D.操作人员的经验二、判断题（请将“正确”或“错误”填在括号内）1.电力系统中，发电厂发出的电能全部用来供给用户的负荷。（）2.并联运行的变压器，其变比必须相等。（）3.电流互感器的二次侧可以像普通变压器一样带负载运行。（）4.电压互感器二次侧的额定电压通常是100V。（）5.继电保护装置的动作时限一般遵循“近后备”和“远后备”的原则。（）6.备用电源自动投入装置（ATS）可以代替所有继电保护装置。（）7.电力系统运行中，负荷功率因数越高，线路损耗越小。（）8.电力系统发生短路故障时，系统电压会瞬间升高。（）9.电力安全工作规程规定，操作人员可以越级汇报工作。（）10.操作票中的操作项目必须填写清楚、准确，不得涂改。（）三、填空题（请将答案填在横线上）1.电力系统是由发电、______、______、用电组成的统一整体。2.三相交流电的相序有______、______、______三种。3.变压器是根据______原理工作的静止电气设备。4.继电保护装置应满足选择性、______、______、灵敏性和可靠性等基本要求。5.电力系统运行中，频率的基准值是______Hz。6.电力系统中的有功功率主要是指______负载消耗的功率。7.电力系统中的无功功率主要是指______负载消耗的功率。8.倒闸操作必须使用______，并严格执行______制度。9.《电力安全工作规程》简称______。10.电力系统发生振荡时，系统频率和电压会______、______。四、简答题1.简述电力系统运行对电压质量的基本要求。2.简述电力系统中无功功率的作用。3.简述电流速断保护的基本原理及其适用范围。4.简述电力系统运行中，为什么要进行负荷预测？5.简述操作票中“模拟预演”的含义及其重要性。五、计算题1.一条长度为50km的输电线路，线路参数为：电阻R=0.4Ω/km，电抗X=0.12Ω/km。当线路末端的负荷有功功率P=30MW，功率因数cosφ=0.8时，求线路上的电压损失是多少？（假设线路始端电压U1=110kV）2.一台三相变压器，额定容量S=100kVA，额定电压为U1n/U2n=6000V/400V，试求其额定电流I1n和I2n分别是多少？（不计阻抗电压）六、案例分析题某变电站一台10kV线路的电流速断保护装置动作，将线路跳闸。已知该线路正常负荷电流为300A，保护装置的整定电流为320A，动作时限为0.1s。问：（1）此次跳闸可能是哪些类型的故障引起的？（2）电流速断保护有哪些缺点？（3）为了弥补电流速断保护的缺点，通常会采用哪种保护作为后备？试卷答案一、选择题1.D*解析：电压、频率、功率因数是衡量电能质量的主要指标。线路长度是线路的物理属性，不直接衡量电能质量。2.A*解析：Yd11表示一次绕组接法为星形（Y），二次绕组接法为三角形（d），编号11表示二次侧电压相量超前一次侧电压相量330度（或落后30度）。3.D*解析：熔断器具有熔断特性，能在电流超过规定值时自动切断电路，起到保护线路和设备的作用。发电机是能量转换装置，电流互感器和电压互感器是测量装置。4.C*解析：继电保护装置的任务是快速、有选择地将故障部分从电力系统中切除，防止事故扩大，保证非故障部分继续运行。自动重合闸装置是在线路故障跳闸后，经过一定延时自动重合断路器，主要用于瞬时性故障。5.A*解析：电力系统正常运行时，发电机发出的有功功率必须等于系统中所有用电设备消耗的总有功功率，以实现功率平衡。6.A*解析：提高功率因数意味着减少电路中的无功功率流动。根据P=√3UILcosφ和ΔP=I²R，提高cosφ可以降低线路中的电流I，从而减少线路的有功功率损耗ΔP。7.C*解析：电流通过线路的电阻和电抗时会产生电压降，即电压损失。线路的电容和电感也会对电压产生影响，但电阻和电抗是引起电压损失的主要因素。8.B*解析：电力系统的频率主要取决于发电机的总装机容量与负荷功率之间的平衡关系。调整发电机的输出功率（即调整旋转备用容量）是调节频率的主要手段。9.A*解析：电力系统备用容量通常分为调峰备用（满足日负荷曲线变化）、调频备用（维持频率稳定）和事故备用（应对发电机或线路突然故障）。10.A*解析：倒闸操作必须严格遵守操作票的规定步骤进行，确保操作的正确性和安全性。操作票是规范操作顺序的依据。二、判断题1.错误*解析：电力系统中存在各种损耗（线路损耗、变压器损耗等），因此发电厂发出的电能不可能全部供给用户，一部分能量会以热能等形式损耗掉。2.错误*解析：并联运行的变压器，除了变比（n1/n2）相等外，还要求连接组别相同、电压比（考虑分接头）相等、阻抗电压相等或相近。3.错误*解析：电流互感器二次侧严禁短路运行，因为这将导致二次侧电流过大，可能烧毁互感器或影响保护装置正常工作。二次侧必须可靠接地，并带一定的负载阻抗运行。4.正确*解析：为了便于测量和计算，电压互感器二次侧通常设计为额定电压100V。5.正确*解析：为了保证在靠近故障点时，靠近故障点的保护能先动作；在靠近故障点的保护拒动时，下一级保护能动作；主保护拒动时，后备保护能动作，继电保护动作时限通常遵循“近后备”和“远后备”的原则。6.错误*解析：备用电源自动投入装置（ATS）是在主电源故障时自动切换到备用电源，它不能代替继电保护装置来切除故障。两者功能不同，相互配合。7.正确*解析：线路损耗与电流的平方成正比（ΔP=I²R）。提高功率因数cosφ可以降低线路电流I（P=UIcosφ，I=P/(Ucosφ)），从而减少线路损耗。8.错误*解析：电力系统发生短路故障时，由于短路回路阻抗减小，短路电流会急剧增大，导致系统电压（尤其是故障点附近）瞬间下降。9.错误*解析：电力安全工作规程规定，操作必须严格遵守命令和操作票制度，严禁越级汇报或擅自操作。10.正确*解析：操作票中的操作项目必须填写清晰、准确、无歧义，严禁涂改、添写或用铅笔填写，以确保操作安全和正确。三、填空题1.输电，配电*解析：电力系统通常由发电厂（发电）、输电线路（输电）、配电网络（配电）和用户（用电）组成。2.正序，反序，逆序*解析：三相电源的三个相电压（或相电流）到达最大值的先后顺序称为相序，有正序、反序和逆序三种。3.电磁感应*解析：变压器的工作原理是基于电磁感应定律，即变化的磁通在绕组中感应出电动势。4.快速性，灵敏性*解析：除了选择性，继电保护还应满足快速性（尽快切除故障）、灵敏性（能检测到微小故障电流）、可靠性（不误动、不拒动）的要求。5.50*解析：我国标准工业频率为50Hz。6.负载*解析：有功功率主要用于驱动各种用电设备的机械运动、产生热能、光能等。7.调压，滤波，功率因数补偿等负载*解析：无功功率主要消耗在电感性负载（如变压器、电动机）的磁路中，用于建立磁场，以及在电容性负载（如电容器）中用于储存和释放电场能量。也用于调压和补偿功率因数。8.操作票，命令*解析：倒闸操作必须使用操作票，并严格遵循操作命令，确保操作依据和指令明确。9.安规*解析：《电力安全工作规程》的简称通常为“安规”。10.升高，下降*解析：电力系统发生振荡时，各同步发电机之间的功角会周期性变化，导致系统频率和电压围绕额定值上下波动，即频率和电压都会偏离正常值。四、简答题1.电力系统运行对电压质量的基本要求：*电压偏差：用户受电端的电压偏差应在规定范围内，一般不允许超过额定电压的±5%。对电压敏感的用户（如精密电子设备）可能有更严格的要求。*电压波动：电压波动幅度和次数应限制在规定范围内，以保证用电设备的正常运行。*电压闪变：电压闪变是指灯光照度的波动，应限制在允许范围内，以保护照明和视觉舒适。*三相电压不平衡：三相电压的负序分量和零序分量应限制在允许范围内，以防止三相电机过热和产生额外损耗。2.电力系统中无功功率的作用：*维持系统电压水平：无功功率是电压调节的重要组成部分。发电机提供无功功率，电容器补偿无功功率，电抗器消耗无功功率，共同作用以维持系统电压在允许范围内。*保证电力系统稳定运行：无功功率的充足供应是维持电力系统静态稳定和动态稳定的基础。无功不足会导致电压崩溃，系统失稳。*提高功率因数：无功功率补偿可以提高用户的功率因数，减少线路损耗，提高电网传输效率。*支持感性负载运行：电感性负载（如变压器、电动机）需要消耗无功功率来建立工作磁场，无功功率是它们正常工作的必要条件。3.电流速断保护的基本原理及其适用范围：*基本原理：电流速断保护是根据被保护线路发生短路时，短路电流远大于正常负荷电流的原理构成的。当线路发生短路时，短路电流迅速增大，如果该电流大于电流速断保护装置的整定动作电流，且达到一定的动作时限（通常为0秒或极短时限），则保护装置立即动作，发出跳闸信号，断路器跳闸切除故障。*适用范围：电流速断保护结构简单、动作迅速，但保护范围受系统运行方式变化的影响较大（系统运行方式改变时，短路电流可能变化，需要重新整定），且通常只能保护线路的一部分（靠近电源侧）。因此，它通常作为线路主保护或近端故障的保护，适用于电源电压较高、线路较短、短路电流较大的场合，或者作为其他保护（如定时限过电流保护）的后备保护。4.电力系统运行中，为什么要进行负荷预测？*满足发电计划安排：负荷预测是编制发电计划的基础。准确预测负荷大小和变化趋势，可以合理安排发电机组的启停、出力调整，确保发电量满足负荷需求，避免缺电或发电过剩。*保障系统安全稳定运行：根据负荷预测结果，可以合理安排系统的备用容量（调峰、调频、事故备用），确保在负荷高峰或发生故障时，系统能够保持电压和频率稳定，防止大面积停电事故。*提高经济运行水平：通过负荷预测，可以优化发电机的组合运行方式，减少发电机组在低效率区运行的时间，降低发电成本，提高能源利用效率。*合理调度输配电资源：负荷预测有助于预测网络中的潮流分布和电压水平，为合理安排输电线路和变压器的运行方式、进行网络规划和调度提供依据。5.简述操作票中“模拟预演”的含义及其重要性：*含义：模拟预演是指在正式操作前，不实际操作开关和设备，而是对照操作票，在模拟图、操作盘或现场对操作顺序、操作步骤、操作设备进行模拟操作的过程。检查操作逻辑是否正确、操作设备是否与票面一致、操作过程是否存在风险等。*重要性：模拟预演是操作票制度中的一个关键环节，其重要性体现在：*发现错误：可以提前发现操作票填写错误、操作顺序错误、操作设备错误等问题。*熟悉操作：帮助操作人员熟悉操作流程，提高操作熟练度和准确性。*识别风险：有助于识别潜在的操作风险和危险点，提前制定防范措施。*防止误操作：通过模拟操作，检验操作逻辑和执行步骤，是防止误操作、确保操作安全的重要措施。严格执行模拟预演是保障电气操作安全的重要制度。五、计算题1.解：*线路总电阻R=0.4Ω/km*50km=20Ω*线路总电抗X=0.12Ω/km*50km=6Ω*负荷功率P=30MW=30*10^6W*功率因数cosφ=0.8*线路末端电压U2=110kV=110*10^3V*线路始端电压U1=110kV=110*10^3V（题目假设条件，通常始端电压高于末端电压）*负荷无功功率Q=P/tanφ=P/(1/cosφ*√(1-cos²φ))=P*cosφ/sinφ=P/tan(acosφ)*或者Q=√(S²-P²)=√((P/cosφ)²-P²)=P*sinφ=P/tan(acosφ)*Q=30*10^6*(0.6)/0.8=22.5*10^6VAR（或Q=30*10^6*tan(acos(0.8))=22.5*10^6VAR）*线路末端电流I2=P/(U2*cosφ)=30*10^6/(110*10^3*0.8)=341.8A*线路损耗功率ΔP_line=3*I2²*R=3*(341.8)²*20=7.03*10^6W=7.03MW*线路损耗无功功率ΔQ_line=3*I2²*X=3*(341.8)²*6=2.11*10^7VAR=21.1MVAR*线路始端功率P1=P+ΔP_line=30+7.03=37.03MW*线路始端无功Q1=Q+ΔQ_line=22.5+21.1=43.6MVAR*线路始端电压U1'=√(U1²+(Q1-P1*tanφ)²)（此处假设P1为有功，Q1为无功，U1为端电压）*更准确的计算应为：线路端电压降ΔU=√(ΔP_line²+ΔQ_line²)（假设功率因数为cosφ）*ΔU=√((7.03*10^6)²+(21.1*10^6)²)=22.4*10^6V=22.4kV*线路始端电压U1=U2+ΔU=110+22.4=132.4kV（此结果与假设U1=110kV矛盾，说明需更精确计算或修正假设）*更精确计算：ΔU=I2*√(R²+X²)=341.8*√(20²+6²)=341.8*21.6=7.38kV*线路始端电压U1=U2+ΔU=110+7.38=117.38kV*电压损失=(U1-U2)/U2*100%=(117.38-110)/110*100%=7.38/110*100%≈6.70%