2025年高压电工职业资格考试：高压电力系统故障分析试题汇编

2025年高压电工职业资格考试：高压电力系统故障分析试题汇编一、单项选择题（每题1分，共20题）1.某110kV中性点直接接地系统发生单相接地故障时，故障相电流主要由（）提供。A.正序网络B.负序网络C.零序网络D.电源电势答案：C解析：中性点直接接地系统中，单相接地故障时零序网络形成通路，零序电流由中性点接地变压器提供，故故障相电流主要包含零序分量。2.以下短路故障中，三相电流对称但数值最大的是（）。A.单相接地短路B.两相短路C.两相接地短路D.三相短路答案：D解析：三相短路属于对称短路，三相电流幅值相等、相位差120°，因正序阻抗最小（无负序、零序阻抗影响），故短路电流最大。3.某220kV线路发生A相金属性接地故障，若故障点正序阻抗Z1=0.1Ω，负序阻抗Z2=0.1Ω，零序阻抗Z0=0.3Ω，则故障点复合序网中附加阻抗为（）。A.Z2+Z0B.(Z2×Z0)/(Z2+Z0)C.Z1+Z2D.Z2∥Z0答案：A解析：单相接地短路的复合序网为正序、负序、零序网络串联，附加阻抗为Z2+Z0（负序阻抗与零序阻抗之和）。4.操作过电压的持续时间通常为（）。A.微秒级B.毫秒级C.秒级D.分钟级答案：B解析：操作过电压由开关操作（如切合空载线路、变压器）引起，能量主要来自系统储能，衰减较快，持续时间一般为几毫秒至几十毫秒。5.某110kV变压器中性点经间隙接地，当系统发生单相接地故障导致中性点电位升高时，间隙击穿的主要作用是（）。A.限制零序电流B.释放过电压能量C.避免变压器中性点绝缘击穿D.启动零序保护答案：C解析：间隙接地用于限制中性点过电压，当电位超过间隙击穿电压时，间隙放电将中性点电位钳制在较低水平，保护变压器中性点绝缘。6.以下关于弧光接地过电压的描述，错误的是（）。A.发生在中性点不接地系统B.由间歇性电弧引起C.过电压幅值与线路长度无关D.可能导致绝缘薄弱点击穿答案：C解析：弧光接地过电压幅值与线路对地电容（即线路长度）、故障点电弧重燃次数等因素相关，线路越长，电容电流越大，过电压可能越高。7.某35kV母线PT二次侧电压为Ua=57V，Ub=57V，Uc=0V，开口三角电压为100V，最可能的故障是（）。A.C相金属性接地B.PT高压侧C相熔断器熔断C.母线三相短路D.线路两相短路答案：A解析：中性点不接地系统中，单相接地故障时故障相电压为0，非故障相电压升高至线电压（约100V），开口三角电压反映零序电压（100V），符合C相接地特征。8.变压器差动保护动作跳闸后，检查发现高压侧A相电流互感器二次侧断线，最可能的误动原因是（）。A.断线导致差流超过定值B.断线导致零序电流增大C.断线导致励磁涌流D.断线导致过负荷答案：A解析：电流互感器二次断线会导致差动保护两侧电流不平衡，差流增大，若超过差动定值则触发跳闸。9.某500kV线路高频保护动作跳闸，故障录波显示两侧电流相位差180°，故障类型最可能是（）。A.正向区内单相接地B.正向区外三相短路C.反向区内两相短路D.反向区外单相接地答案：A解析：高频保护利用两侧电流相位关系判断故障位置，区内故障时两侧电流相位差约180°（反向），区外故障时相位差约0°（同向）。10.以下哪项不是谐振过电压的特点？（）A.频率可能为工频、分频或高频B.过电压幅值与设备参数匹配程度相关C.持续时间短，自动衰减D.可能导致PT熔丝熔断或烧毁答案：C解析：谐振过电压若参数匹配（如PT铁芯饱和引起的铁磁谐振），可能持续存在，不会自动衰减，需采取措施（如投切电容、电阻）消除。11.某220kV线路零序Ⅰ段保护定值按躲过本线路末端单相接地短路电流整定，其灵敏系数应满足（）。A.≥1.3B.≥1.5C.≥2.0D.≥1.25答案：B解析：根据DL/T559-2016，零序Ⅰ段保护灵敏系数（本线路末端故障时的零序电流与定值之比）应≥1.5。12.发电机定子绕组单相接地故障时，若接地电流超过允许值，最严重的后果是（）。A.定子铁芯烧损B.转子绕组绝缘击穿C.励磁系统失磁D.发电机过电压答案：A解析：定子单相接地电流过大时，电弧会灼伤定子铁芯，导致铁芯局部熔毁，修复难度大。13.某110kV变电站母线差动保护动作，检查发现母联断路器未跳闸，故障原因可能是（）。A.母联断路器控制电源失电B.母线区外故障C.母线保护定值过小D.电流互感器极性接反答案：A解析：母差保护动作后，母联断路器未跳开，可能因控制电源失电导致断路器拒动，需检查控制回路保险、二次接线等。14.雷电过电压侵入变电站时，最有效的防护设备是（）。A.避雷针B.避雷线C.避雷器D.接地装置答案：C解析：避雷器（如氧化锌避雷器）可将侵入波过电压限制在设备绝缘耐受水平以下，是变电站内防护雷电过电压的核心设备。15.变压器铁芯多点接地故障的特征是（）。A.绕组直流电阻增大B.油中乙炔气体含量升高C.空载损耗降低D.铁芯接地电流异常增大答案：D解析：铁芯正常时仅一点接地，多点接地会形成环流，导致铁芯接地电流显著增大（可能达安培级），同时油中可能出现CO、CO₂等气体。16.某35kV线路发生两相短路故障，故障相电流为1000A，系统零序电流为（）。A.1000AB.500AC.333AD.0A答案：D解析：两相短路属于不对称短路，但无零序分量（零序电流仅在三相不对称且有零序通路时存在），故零序电流为0。17.高压断路器合闸电阻的作用是（）。A.限制合闸涌流B.降低操作过电压C.提高分闸速度D.增大接触电阻答案：B解析：合闸电阻在断路器主触头合闸前先投入，通过电阻分压限制切合空载线路时的操作过电压幅值，主触头合闸后电阻被短接。18.以下哪种故障会导致变压器瓦斯保护轻瓦斯动作？（）A.绕组匝间短路B.铁芯局部过热C.油位严重降低D.二次回路短路答案：B解析：铁芯局部过热会产生少量气体（如CO），气体聚集到瓦斯继电器内使轻瓦斯接点闭合；绕组匝间短路通常触发重瓦斯动作；油位降低可能导致气体继电器内出现气体，但属机械故障；二次回路短路与瓦斯保护无关。19.某220kV线路距离保护Ⅰ段定值按80%线路阻抗整定，当线路全长为50km（每公里阻抗0.4Ω），则Ⅰ段动作阻抗为（）。A.16ΩB.20ΩC.24ΩD.32Ω答案：A解析：线路总阻抗=50×0.4=20Ω，Ⅰ段动作阻抗=20×80%=16Ω。20.电力系统发生振荡时，距离保护可能误动的原因是（）。A.测量阻抗进入动作区B.零序电流增大C.负序电压降低D.频率偏移过大答案：A解析：系统振荡时，母线与故障点间的测量阻抗随功角变化周期性摆动，若摆动轨迹进入距离保护动作区（如阻抗圆），可能导致误动，需通过振荡闭锁装置防止。二、多项选择题（每题2分，共10题）1.中性点非直接接地系统（不接地或经消弧线圈接地）发生单相接地故障时，可能出现的现象有（）。A.故障相电压降低，非故障相电压升高至线电压B.零序电流与线路长度成正比（经消弧线圈接地时补偿后除外）C.三相线电压保持对称D.保护立即跳闸切除故障答案：ABC解析：中性点非直接接地系统单相接地时，线电压仍对称（不影响负荷供电），故障相电压降低，非故障相升高至线电压；零序电流由各线路对地电容电流构成，线路越长电容电流越大；保护通常发出告警信号，允许带故障运行1-2小时，不立即跳闸。2.变压器纵差动保护需考虑的不平衡电流来源包括（）。A.电流互感器变比误差B.变压器励磁涌流C.变压器带负荷时的负荷电流D.电流互感器二次回路接触电阻答案：ABD解析：不平衡电流主要由CT变比误差、励磁涌流（含非周期分量）、CT二次负载差异（接触电阻）等引起；负荷电流是正常运行电流，差动保护应不反应。3.以下过电压类型中，属于内部过电压的有（）。A.直击雷过电压B.操作过电压C.谐振过电压D.感应雷过电压答案：BC解析：内部过电压包括操作过电压（如切合空载线路）、谐振过电压（如铁磁谐振）；雷电过电压（直击雷、感应雷）属于外部过电压。4.某110kV线路零序保护动作跳闸，可能的故障原因有（）。A.线路单相接地B.线路两相短路C.断路器三相不同期合闸D.线路断线（单相）答案：ACD解析：零序保护反应零序电流，单相接地、三相不同期（产生零序电流）、单相断线（破坏三相平衡）均会产生零序电流；两相短路无零序分量，零序保护不动作。5.高压电力电缆故障类型包括（）。A.低阻接地故障（电阻<100Ω）B.高阻接地故障（电阻>10kΩ）C.断线故障（导体断开）D.闪络故障（电压作用下击穿，电压降低后绝缘恢复）答案：ABCD解析：电缆故障按性质分为低阻/高阻接地、断线、闪络（如试验时瞬时击穿）等类型。6.发电机失磁故障的现象包括（）。A.定子电流增大B.转子电压降低（或为零）C.有功功率基本不变，无功功率变为负值（进相）D.机端电压升高答案：ABC解析：失磁后发电机从系统吸收无功，定子电流增大，转子电压因励磁回路故障降低；有功由原动机决定，基本不变；机端电压因无功不足而降低。7.母线故障的特征包括（）。A.母线电压消失B.连接在母线上的所有线路、变压器电流增大C.母线保护动作跳闸D.故障录波显示故障点位于母线范围内答案：ACD解析：母线故障时，母线电压降低或消失，故障线路电流增大，非故障线路电流可能减小（因电源被切断）；母线保护应动作切除故障。8.以下关于短路电流计算的描述，正确的有（）。A.需考虑系统最大运行方式（短路电流最大）B.零序网络仅在中性点接地系统中存在C.对称分量法可将不对称故障分解为正序、负序、零序分量D.短路电流周期分量幅值随时间衰减答案：ABC解析：短路电流周期分量（交流分量）幅值由系统阻抗决定，不随时间衰减；非周期分量（直流分量）因电感电流不能突变而产生，随时间衰减。9.高压断路器拒分故障的可能原因有（）。A.分闸线圈烧毁B.操作机构卡涩C.控制回路保险熔断D.SF₆气体压力过低（闭锁分闸）答案：ABCD解析：分闸线圈故障、机构卡涩、控制电源中断（保险熔断）、SF₆压力低（闭锁）均会导致断路器无法分闸。10.以下关于电力系统振荡与短路的区别，正确的有（）。A.振荡时三相电流、电压对称，短路时可能不对称B.振荡时电流、电压呈周期性变化，短路时突变后基本稳定C.振荡时系统频率可能偏移，短路时频率基本不变D.振荡时保护可能误动，短路时保护应正确动作答案：ABCD解析：振荡是系统功角周期性摆动，三相量对称变化；短路是突然发生的故障，可能伴随不对称分量；振荡时频率可能波动，短路时频率由系统惯性维持；振荡可能导致距离保护误动，需闭锁。三、判断题（每题1分，共10题）1.三相短路时，故障点正序电压为0，负序、零序电压也为0。（）答案：×解析：三相短路为对称故障，负序、零序分量为0，但正序电压（故障点电压）降低，不为0（金属性短路时为0）。2.消弧线圈的作用是补偿中性点不接地系统单相接地时的电容电流，使故障点电弧自熄。（）答案：√解析：消弧线圈提供感性电流补偿容性电流，减小故障点残流，促进电弧熄灭。3.变压器瓦斯保护能反应油箱内部所有故障（如绕组短路、铁芯过热、油位降低）。（）答案：√解析：瓦斯保护通过检测气体和油流变化，可反应油箱内的各种故障（包括轻微故障），是变压器主保护。4.线路距离保护Ⅲ段主要用于本线路末端故障的近后备和下一级线路的远后备。（）答案：√解析：距离Ⅲ段整定值较大（按躲过最大负荷阻抗），动作时间较长，作为本线末端和下一级线路的后备保护。5.操作过电压的幅值与系统额定电压无关，仅与操作方式有关。（）答案：×解析：操作过电压幅值通常用倍数表示（如2.5p.u.），与系统额定电压相关（额定电压越高，过电压绝对值越大）。6.发电机定子绕组匝间短路时，机端负序电压会显著升高。（）答案：√解析：匝间短路破坏三相对称性，产生负序分量，机端负序电压升高。7.高压电抗器匝间短路故障时，零序电流保护可能动作。（）答案：×解析：电抗器匝间短路若为同一相，三相仍对称，无零序分量；若涉及两相，可能产生负序分量，但零序保护不反应。8.母线差动保护的差流是指所有连接元件电流的矢量和。（）答案：√解析：母差保护基于基尔霍夫电流定律，正常运行或区外故障时差流约为0，区内故障时差流等于故障电流。9.雷电过电压的幅值与线路绝缘水平无关，仅由雷电流大小决定。（）答案：×解析：线路绝缘水平（如绝缘子串长度）影响耐雷水平，绝缘越强，能耐受的雷电流越大，过电压幅值越低。10.电力系统发生频率崩溃的主要原因是有功功率严重不平衡（缺额过大）。（）答案：√解析：频率崩溃通常因有功电源不足，频率持续下降导致发电机低频保护动作，进一步减少电源，形成恶性循环。四、案例分析题（共2题，每题20分）案例1：某110kV变电站主变跳闸故障分析背景：某110kV变电站主接线为单母线分段，1主变（容量50MVA，110kV/10kV，YNd11接线，中性点直接接地）带10kVⅠ段母线运行，2主变热备用。2025年3月15日10:30，监控系统报“1主变差动保护动作”“110kV侧断路器跳闸”“10kV侧断路器跳闸”，现场检查1主变外观无明显异常，油位、油温正常，瓦斯继电器无气体。故障录波数据：-110kV侧电流：Ia=8.5kA（A相），Ib=0.2kA（B相），Ic=0.3kA（C相），相位：A相电流超前电压30°；-10kV侧电流：Ia=0.5kA（A相），Ib=4.8kA（B相），Ic=4.7kA（C相），相位：B、C相电流滞后电压35°；-差动保护差流：A相3.2kA，B相4.5kA，C相4.6kA（定值为2.5kA）。其他信息：-110kV系统最大运行方式下，1主变110kV侧短路电流为12kA；-10kV母线PT电压：Uab=10.5kV，Ubc=10.4kV，Uca=10.3kV（正常）；-10kV出线开关均未跳闸，各出线电流正常。问题：1.分析1主变差动保护动作的可能原因；2.指出故障录波数据中的异常点；3.提出进一步检查的步骤。答案及解析：1.可能原因分析：差动保护动作说明差流超过定值，可能原因包括：-主变内部故障（如绕组相间短路、匝间短路）；-电流互感器（CT）二次回路故障（如断线、极性错误）；-差动保护装置误动（如定值错误、元件损坏）。结合录波数据：110kV侧仅A相电流显著增大（8.5kA），10kV侧B、C相电流显著增大（4.8kA、4.7kA），且相位关系与YNd11接线（110kV侧Y接，10kV侧d接，相位差30°）匹配（110kV侧A相电流超前电压30°，10kV侧B、C相电流滞后电压约35°，接近理论相位差），表明两侧电流存在相位对应关系，符合主变内部故障特征（如10kV侧B、C相绕组与110kV侧A相绕组间发生短路）。2.故障录波异常点：-110kV侧仅A相电流大，B、C相电流小（非对称）；-10kV侧B、C相电流大，A相电流小（非对称）；-差动保护三相差流均超过定值（B、C相差流更大）。3.进一步检查步骤：-测量主变绕组直流电阻：对比三相电阻值，若B、C相（10kV侧）或A相（110kV侧）电阻异常，可确认绕组短路；-检查CT二次回路：测试110kV侧A相CT、10kV侧B/C相CT的变比、极性，确认是否存在断线或接线错误；-油色谱分析：检测油中溶解气体（如乙炔、氢气），若含量超标，说明内部有电弧放电；-校验差动保护定值：核对定值单，确认差流定值、比率制动系数是否正确；-检查保护装置：查看故障记录，确认是否存在装置采样异常（如AD转换错误）。案例2：220kV线路操作过电压故障分析背景：某220kV线路（长度120km，导线型号LGJ-400）计划停电检修，运维人员于9:00断开线路侧断路器（无合闸电阻），断开后线路空载。10:15恢复送电时，合断路器过程中监控系统报“线路B相过电压保护动作”“断路器跳闸”，现场检查线路无明显放电痕迹，避雷器（Y10W-200/520）动作计数器示数增加1次。故障录波数据：-合闸前线路B相电压：130kV（相对地）；-合闸瞬间B相电压峰值：450kV（系统额定线电压为252kV，最高运行电压288kV）；-断路器合闸时间：A相10ms，B相12ms，C相11ms（三相不同期合闸）。其他信息：-系统等值电源电抗Xs=0.1Ω（100MVA基准）；-线路每公里对地电容C0=0.012μF/km；-过电压保护定值：相电压峰值>3.5p.u.（以最高运行电压为基准）。问题：1.计算合闸瞬间B相过电压倍数，判断是否超过定值；2.分析过电压产生的原因；3.提出防范此类过电压的措施。答案及解析：1.过电压倍数计算：系统最高运行电压Umax=288kV（线电压），相电压峰值Um=√2×(288/√3)=235kV（√2×相电压有效值）。合闸瞬间B相电压峰值450kV，过电压倍数=450/235≈1.91p.u.？（注：此处可能存在数据矛盾，实际操作过电压倍数通常为2.5-3.5p.u.，可能题目中Umax取额定线电压252kV，则相电压有效值=252/√3=146kV，峰值=√2×146=206kV，倍数=450/206≈2.18p.u.，仍可能低于定值。需重新核对题目数据。）（修正：题目中过电压保护定值为“相电压峰值>3.5p.u.”，以系统额定电压为基准，220kV系统额定相电压=220/√3=127kV，峰值=√2×127=179kV，3.5p.u.=3.5×179=626kV。若录波峰值450