2025年电工中级职业技能考试真题模拟卷：电力系统故障分析试题

2025年电工中级职业技能考试真题模拟卷：电力系统故障分析试题考试时间：______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，通常所说的“故障”主要指的是（）。A.系统正常运行状态B.设备计划性停运C.系统中出现异常运行状态或危及安全运行的情况D.系统负荷突然变化2.电力系统中发生短路故障时，通常不会出现的现象是（）。A.故障点电流急剧增大B.故障点电压急剧下降C.系统频率突然升高D.健康部分线路的电流可能增大3.以下哪种故障属于对称故障？（）A.单相接地故障B.两相短路故障C.两相接地故障D.三相短路故障4.短路故障发生时，系统中性点电压通常（）。A.保持不变B.突然升高C.突然降低至接近地电位D.可能升高或降低5.电力系统中，造成设备损坏、引发火灾的主要原因是短路故障的（）。A.故障持续时间短B.故障点电压高C.故障点电流极大D.故障发生突然6.不对称短路故障的分析通常采用的方法是（）。A.网络简化法B.等效电源法C.对称分量法D.电压平衡方程法7.短路电流中，周期分量是指（）。A.非周期性变化的电流分量B.基波正弦交流分量C.衰减很快的电流分量D.衰减很慢的直流分量8.短路电流中，冲击电流主要是指（）。A.短路初始（t=0时）的交流有效值B.短路初始（t=0时）的交流瞬时最大值C.短路稳态时的交流有效值D.短路次暂态时的交流有效值9.在电力系统中，装设限流电器（如电抗器）的主要目的是（）。A.提高系统电压B.增大系统功率C.限制短路电流的大小D.降低系统频率10.电力系统发生故障时，保护装置应（）。A.尽快切除故障点B.延迟切除故障点C.不切除故障点D.优先保证系统电压稳定11.电流保护装置的整定原则通常是（）。A.动作电流按大于系统最大负荷电流整定B.动作电流按小于系统最小负荷电流整定C.动作电流按大于短路电流整定，并考虑可靠系数D.动作电流按等于短路电流整定12.在电力系统中，反映保护装置动作可靠性的参数是（）。A.整定灵敏度B.动作时限C.可靠系数D.返回系数13.电压保护装置通常安装在（）。A.变电站母线上B.发电机出口C.线路始端D.用户进线端14.对于三相短路故障，其正序电流、负序电流、零序电流的相位关系是（）。A.互差90度B.互差180度C.同相位D.无法确定15.在中性点不接地的电力系统中发生单相接地故障时，非故障相的电压会（）。A.等于相电压B.等于线电压C.升高至线电压D.降低至零二、判断题（请将“正确”或“错误”填在括号内）1.电力系统中的故障主要分为短路故障和断路故障两种。（）2.短路故障发生后，系统中的有功功率和无功功率都会显著增加。（）3.任何形式的短路故障都会引起系统电压的急剧下降。（）4.线性电路发生故障时，可以应用叠加原理进行分析。（）5.对称分量法只能用于分析三相短路故障。（）6.短路电流的冲击电流是指短路电流达到稳定值后的最大值。（）7.电力系统中的保护装置都是瞬时动作的。（）8.电流保护的灵敏度是指保护装置在故障时动作的可靠程度。（）9.为了确保保护装置在系统正常运行时不误动，其动作电流必须大于正常运行时的最大负荷电流。（）10.零序电流只有在发生接地故障时才会出现。（）11.电力系统发生故障时，应首先确保人身安全。（）12.故障巡视是指故障发生后，对故障线路和设备进行外观检查的过程。（）13.绝缘子出现闪络是正常现象，不会导致故障。（）14.电流互感器在短路故障时可能出现过饱和现象。（）15.电力系统发生不对称故障时，不会影响系统的对称运行。（）三、简答题1.简述三相短路故障与单相接地故障在现象上的主要区别。2.简述对称分量法的基本思想及其在分析不对称故障中的应用意义。3.简述电流保护装置的基本工作原理及其主要接线方式。4.在电力系统故障处理中，为什么首先要确保人身安全？5.简述电力系统发生故障后进行故障巡视的主要目的和注意事项。四、计算题1.某电力系统简化为一台变压器供电，变压器型号为SL7-630/10，额定电压10/0.4kV，变比为10:0.4。系统在变压器低压侧（0.4kV侧）发生三相短路，已知变压器高压侧（10kV侧）短路容量为100MVA。试计算：（1）变压器低压侧的三相短路容量；（2）变压器低压侧的短路电流周期分量有效值（假设变压器阻抗角为70度，忽略线路阻抗）。2.在中性点不接地的电力系统中，某线路发生A相接地故障，测量发现B相电压为100∠150°V（相电压），C相电压为100∠-30°V（相电压）。试求故障点的零序电压U₀和各相故障相电压（用对称分量法计算）。3.有一台额定电压为380V，额定电流为60A的三相交流电动机，采用瞬时电流速断保护。已知在电动机额定电流下，保护装置的返回系数为0.85。为确保保护装置在电动机发生三相短路时可靠动作，且在正常负荷时不误动，试计算该保护装置的瞬时动作电流整定值应是多少？（假设不考虑可靠系数，仅考虑返回系数）五、综合题1.简述电力系统中性点运行方式（不接地、接地、消弧线圈接地）对单相接地故障时系统电压、继电保护配置及运行维护的影响。试卷答案一、选择题1.C2.C3.D4.C5.C6.C7.B8.B9.C10.A11.C12.C13.A14.C15.B二、判断题1.错误2.错误3.正确4.正确5.错误6.错误7.错误8.错误9.正确10.正确11.正确12.正确13.错误14.正确15.错误三、简答题1.解析思路：对比三相短路和单相接地故障发生时，系统中的电压、电流变化及设备表现。答案：三相短路故障时，故障点电压为零，非故障点电压不变；故障点电流（对称）很大，非故障点电流不变。单相接地故障时（中性点不接地系统），故障相电流可能很大（电容电流），非故障相电压升高（线电压），非故障相电流很小（电容性电流）。故障点设备可能严重损坏，非故障点设备可能承受过高电压。2.解析思路：阐述对称分量法的基本原理（正序、负序、零序分量的定义和合成）及其解决不对称问题的能力。答案：对称分量法是将一组不对称的三相量分解为正序、负序和零序三个对称分量之和。其基本思想是利用叠加原理，认为不对称系统的电压、电流可以看作是三组对称的正序、负序、零序系统的叠加。通过分析各序分量，可以将复杂的非对称故障问题转化为三个简单的对称问题分别进行分析，从而简化计算，解决不对称故障的分析问题。3.解析思路：描述电流保护装置根据电流大小动作的原理，并提及常见的电流互感器接入方式。答案：电流保护装置的基本工作原理是：当流过保护装置的电流（通常是经电流互感器变换后的电流）达到或超过预先整定的动作电流值时，保护装置发出信号或跳闸命令，切除故障。常见的接线方式有：电流互感器与保护装置的完全星形接线、不完全星形接线（或称V形接线）、电流互感器与保护装置的三角形接线等。4.解析思路：强调电力系统安全规程的首要原则是人身安全，并说明故障可能带来的危险。答案：因为电力系统故障可能导致设备损坏、产生电弧、出现危险的触电风险或过电压，严重威胁人身安全。因此，在故障处理过程中，必须将人身安全放在首位，采取必要的安全措施，防止发生人身伤亡事故。5.解析思路：说明故障巡视的目的在于查找故障点、评估设备状况，并强调巡视中的安全注意事项。答案：主要目的是检查故障线路和设备的外观损伤情况，如断线、烧伤、放电痕迹等，初步判断故障范围和性质，为后续的抢修提供依据。注意事项包括：巡视人员必须穿着合格的个人防护用品（如绝缘鞋、绝缘手套等），携带必要的工具和仪器，注意观察环境，避免靠近故障点或受损设备，防止再次发生触电或爆炸等事故。四、计算题1.解析思路：利用变压器变比和短路容量关系，计算低压侧短路容量，再根据短路容量计算短路电流。变压器变比平方与容量成反比。答案：（1）变压器高压侧短路容量S₁=100MVA，变比n=10/0.4=25。变压器低压侧短路容量S₂=S₁*(n²)=100*(25²)=100*625=62500MVA=62.5MV·A。（2）低压侧三相短路电流周期分量有效值I_k²=S₂/(√3*U_n²)=62.5*10^6/(1.732*(0.4*10^3)²)=62.5*10^6/(1.732*160*10^3)=62.5*10^6/277.12*10^3≈225.4A。2.解析思路：利用已知相电压求出正序、负序电压，然后利用零序电压与正序电压关系求零序电压，最后合成故障相电压。答案：（1）设故障相A相电压为U_A'=0V（故障点电位参考点）。B相电压U_B'=100∠150°V。C相电压U_C'=100∠-30°V。正序电压U_A1=(U_B'+U_C')/2∠-30°=(100∠150°+100∠-30°)/2∠-30°=[100*(cos150°+j*sin150°)+100*(cos(-30°)+j*sin(-30°))]/2∠-30°=[100*(-√3/2+j*√3/2)+100*(√3/2-j*√3/2)]/2∠-30°=[(-50√3+j*50√3)+(√3/2-j*√3/2)]/∠-30°=[-50√3/2+j*50√3/2+50√3/2-j*50√3/2]/∠-30°=[j*50√3/2]/∠-30°=j*25√3/∠-30°=25√3*∠60°=25√3∠60°V。负序电压U_A2=-U_A1=-25√3∠60°V。零序电压U_A0=(U_A'+U_B'+U_C')/3=(0+100∠150°+100∠-30°)/3=[100*(-√3/2+j*√3/2)+100*(√3/2-j*√3/2)]/3=[-50√3+j*50√3+50√3-j*50√3]/3=0V。（2）故障相A相电压U_A'=U_A1+U_A2+U_A0=25√3∠60°-25√3∠60°+0=0V。（注意：计算结果为0V，与设定故障点A相电位为0V一致。若题目意图是计算故障点A相相对于地的电压，则需重新设定参考点或检查题目数据。若题目意图是计算B相或C相的电压，则需以A相电位为参考进行计算。按题目要求计算合成电压，结果为零。）3.解析思路：根据保护选择性原则，瞬时电流速断保护动作电流应大于电动机额定电流下的最大可能故障电流（此处简化为额定电流），并考虑返回系数以保证可靠返回。答案：设电动机额定电流为I_n=60A。保护装置的返回系数K_r=0.85。瞬时动作电流整定值I_op=I_n/K_r=60A/0.85≈70.59A。为确保可靠动作，应取整数值，通常向上取整。故保护装置的瞬时动作电流整定值可整定为71A。五、综合题1.解析思路：分别阐述不同中性点运行方式下单相接地故障时电压、电流特点，以及对应保护配置和运行影响。答案：（1）不接地系统：故障时，故障点电流很小（主要为本相对地电容电流），非故障相电压升高至线电压。正常运行时，系统对地没有电流通路。保护配置上，一般不装设专门的接地保护，靠零序电压保护（灵敏度不足）或利用其他保护（如过流保护）的感应。运行维护中，需定期检测设备绝缘，对绝缘不良设备及时处理，防止发展成相间短路。适用于电压等级较低、线路长度较短、接地电流较小的系统。（2）接地系统（直接接地）：故障时，故障点电流很大（接近相电压除以线路阻抗），非故障相电压接近相电压。保护配置上，必须装设灵敏的零序电流保护或零