发电厂电气系统在线测试题

发电厂电气系统在线测试题发电厂电气系统作为电力生产的核心环节，其安全稳定运行关乎电网可靠供电与能源高效转换。本套在线测试题围绕电气系统的设备原理、接线形式、保护配置、运行维护等核心模块设计，旨在帮助电力工程技术人员、院校相关专业学生检验知识掌握程度，厘清易混淆概念，强化实践应用能力。试题涵盖选择题、判断题、简答题、综合分析题四大类，解析部分结合行业标准（如DL/T系列规程）与工程实践经验，力求实现“以考促学、以学促用”的效果。一、单项选择题（每题4分，共20分）1.发电厂中，发电机励磁系统的核心作用是（）A.调节发电机输出电压与无功功率B.控制发电机转速以维持频率稳定C.直接参与有功功率的并网调节D.保护发电机免受短路电流冲击*解析：*励磁系统通过改变励磁电流调节发电机的端电压和无功输出（A正确）。转速由原动机（如汽轮机、水轮机）调节（排除B）；有功功率调节依赖原动机功率输入（排除C）；短路保护由继电保护装置实现（排除D）。知识点依据《电力系统继电保护原理》中发电机励磁调节的基本功能。2.下列电气主接线形式中，可靠性最高且便于扩建的是（）A.单母线分段接线B.双母线带旁路接线C.3/2断路器接线（一个半断路器接线）D.桥形接线*解析：*3/2断路器接线中，每条回路经两台断路器连接，母线故障或断路器检修时，回路仍可通过另一断路器供电，可靠性极高且扩建时仅需增加断路器和回路即可（C正确）。双母线带旁路虽可靠，但扩建需改造母线（排除B）；单母线分段和桥形接线可靠性低于前者（排除A、D）。参考《发电厂电气部分》主接线可靠性分析章节。3.变压器差动保护的动作原理基于（）A.变压器两侧电流的相位差恒定B.正常运行时两侧电流大小相等、相位相反（或按变比折算后）C.短路时两侧电流出现突变D.变压器油温与电流的关联特性*解析：*差动保护通过比较变压器两侧电流（折算后）的大小和相位，正常时两侧电流平衡（大小相等、相位差由接线组别决定，如Yd11接线相位差30°，折算后相位一致，电流大小相等），故障时平衡被打破，保护动作（B正确）。相位差恒定是正常运行特性，非保护动作直接原理（排除A）；电流突变是过流保护的触发条件（排除C）；油温与电流关联是过负荷保护的参考（排除D）。依据《电力变压器保护设计规范》。4.发电厂厂用电系统的中性点接地方式，通常不采用的是（）A.中性点直接接地B.中性点经消弧线圈接地C.中性点不接地D.中性点经高电阻接地*解析：*厂用电系统多为低压（如380V）或中压（如6kV），低压系统常采用直接接地（A常用）；中压厂用电若为小接地电流系统，可采用不接地或经消弧线圈接地（B、C常用）；高电阻接地多用于发电机中性点（如防止弧光接地过电压），厂用电较少采用（D符合题意）。参考《火力发电厂厂用电设计技术规定》。5.断路器的分闸时间是指（）A.从操作机构动作到触头分离的时间B.从接到分闸命令到触头分离的时间C.从触头分离到电弧熄灭的时间D.从接到分闸命令到电弧熄灭的总时间*解析：*分闸时间（固有分闸时间）指从接到分闸命令到触头开始分离的时间（严格定义为“从分闸线圈通电到触头刚分离的时间”，选项B表述最接近）。触头分离到电弧熄灭是燃弧时间，总时间为分闸时间+燃弧时间（排除C、D）；操作机构动作到触头分离的表述不准确，因为分闸命令触发操作机构动作（排除A）。依据《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》。二、判断题（每题3分，共15分）1.发电厂母线的主要作用是汇集和分配电能，因此母线的载流量只需考虑长期工作电流即可。（）*解析：*错误。母线除需满足长期工作电流（热稳定），还需校验短路时的动稳定和热稳定（即短路电流作用下的机械强度和温度升高），否则短路时母线可能因过热或机械力变形损坏。2.发电机的“三次谐波电压”保护可用于检测定子绕组的匝间短路故障。（）*解析：*正确。正常运行时，发电机定子绕组三次谐波电压在中性点和机端的分布有规律；匝间短路时，三次谐波电压的分布被破坏，保护可据此动作。参考《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》。3.电气系统中，“防误操作闭锁装置”仅需在断路器和隔离开关处设置，熔断器无需考虑。（）*解析：*错误。防误操作需覆盖所有可能误操作的电气设备，包括熔断器（如更换熔断器时需防止带负荷操作，需与隔离开关等配合闭锁）。依据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中防误操作相关条款。4.变压器的“瓦斯保护”属于主保护，可反应油箱内部的匝间短路、铁芯故障等。（）*解析：*正确。瓦斯保护（气体保护）是变压器的主保护之一，轻瓦斯反应油中气体含量变化，重瓦斯反应油流速度（内部故障时油分解产气、油流冲击），可检测匝间短路、铁芯烧损、油面降低等油箱内故障。5.厂用电快切装置的“并联切换”方式，要求工作电源与备用电源必须同相位、同频率、同电压。（）*解析：*正确。并联切换需先合上备用电源，再断开工作电源，因此必须满足同期条件（同相、同频、同压），否则会产生环流，损坏设备。参考《厂用电快速切换装置技术规范》。三、简答题（每题15分，共45分）1.简述发电厂电气系统故障处理的基本原则，并说明“先隔离故障，后恢复供电”的操作逻辑。*参考答案：*故障处理基本原则包括：①保人身安全：优先采取措施防止触电、电弧灼伤等事故；②保设备安全：避免故障扩大损坏更多设备；③保电网稳定：防止故障引发系统振荡、大面积停电；④快速恢复供电：在安全前提下，缩短停电时间。“先隔离故障，后恢复供电”的逻辑：故障发生后，首先通过继电保护、人工判断等方式定位故障点，利用断路器、隔离开关等将故障设备/区域与系统隔离（如拉开故障回路的断路器，拉开两侧隔离开关），防止故障电流持续作用；随后，通过倒闸操作、投入备用电源等方式，恢复非故障区域的供电，优先保障重要负荷（如机组辅机、监控系统）的供电，再逐步恢复其他负荷。*解析：*该原则体现了“安全第一，统筹兼顾”的思路，隔离故障是为了切断故障源，避免次生灾害；恢复供电需遵循“先重要、后次要”的顺序，参考《电力系统事故处理规程》。2.分析发电机定子绕组单相接地故障的危害，并说明中小型发电机（≤100MW）常用的接地保护配置及原理。*参考答案：*危害：①接地电流若为容性（发电机对地电容电流），可能在故障点产生电弧，灼烧定子铁芯和绕组绝缘；②若接地故障发展为匝间短路或相间短路，将严重损坏发电机；③接地时，非故障相对地电压升高（若中性点不接地，升高至线电压），威胁绝缘。中小型发电机常用保护：基波零序电压保护（+三次谐波电压保护，或加时限跳闸）。原理：正常时，发电机中性点与机端的基波零序电压较小；单相接地时，故障点零序电压升高，保护检测到零序电压超过整定值（通常取5V~10V）时动作，发信号或跳闸（根据接地电流大小，若接地电流≤5A，可发信号；若>5A，需跳闸）。部分机组还会配置三次谐波电压保护，利用接地时三次谐波电压分布的变化辅助判断。*解析：*依据《发电机定子绕组接地保护设计技术要求》，中小型发电机接地电流较小（多为电容电流），基波零序电压保护灵敏度较高；大型发电机常采用注入式零序电流保护。3.对比屋外配电装置与屋内配电装置的优缺点，说明发电厂中两种装置的典型应用场景。*参考答案：*屋外配电装置：优点：①占地面积大，但单位面积投资低（无需建厂房）；②通风散热好，设备运行条件优；③扩建方便，可逐步增加间隔；④便于观察设备运行状态。缺点：①受气候影响大（如雨雪、风沙易导致绝缘事故）；②设备露天布置，需加强防污、防腐；③操作、维护需在户外，环境恶劣时不便。应用：适用于电压等级高（如220kV及以上）、占地面积宽松、气候条件较好的发电厂，如大型火力发电厂的升压站、水电厂的户外开关站。屋内配电装置：优点：①不受气候影响，绝缘事故少；②设备布置紧凑，占地面积小；③操作、维护环境好，便于管理；④电磁干扰小，对周边环境影响低。缺点：①建筑投资高，建设周期长；②通风散热要求高，需配置空调或通风系统；③扩建需改造厂房，难度大。应用：适用于电压等级较低（如10kV~66kV）、占地面积紧张、气候条件恶劣（如高海拔、多雨雪）的发电厂，如热电厂的厂用电配电装置、小型水电站的户内开关室。*解析：*参考《发电厂电气设计手册》中配电装置部分，选型需综合考虑电压等级、场地条件、投资成本等因素。四、综合分析题（20分）某火力发电厂#1机组厂用电系统采用6kV单母线分段接线，正常时分段断路器断开，两段母线分别由#1、#2高厂变供电。运行中#1高厂变低压侧断路器（QF1）突然跳闸，备用电源自投装置（BZT）未动作，#1段母线失电，导致多台辅机停运。请分析可能的故障原因及处理步骤。*参考答案：*故障原因分析：1.BZT装置故障：如装置电源消失、逻辑回路故障（如分段断路器位置信号错误、备用电源电压检测故障）、出口回路断线等，导致自投命令未发出。2.备用电源异常：#2高厂变低压侧断路器（QF2）拒动，或#2段母线电压异常（如#2高厂变故障、#2段母线短路），BZT因备用电源不满足条件（电压低、频率异常）而闭锁。3.QF1跳闸原因：#1高厂变低压侧或#1段母线发生短路故障，保护正确动作跳闸；或QF1本身故障（如机构卡涩、二次回路误动）导致误跳闸。处理步骤：1.紧急处置：检查机组运行状态，若辅机停运影响机组安全（如锅炉灭火、汽轮机断油），按事故停机流程操作，防止机组损坏。2.故障定位：检查BZT装置：查看装置面板信号（如“备用电源电压正常”“分段断路器分位”等信号是否正确），测试装置电源、出口回路；检查#2高厂变及#2段母线：测量#2段母线电压，检查QF2状态（是否合闸到位、有无保护动作）；检查#1高厂变及#1段母线：查看#1高厂变保护动作情况（如过流、差动保护是否动作），测量#1段母线绝缘（确认是否短路故障）。3.恢复供电：若为BZT装置故障，且#2段母线正常，手动合上QF2对#1段母线送电（需确认#1段母线无短路，且满足同期条件）；若为#1高厂变或#1段母线故障，隔离故障点（如拉开#1高厂变低压侧隔离开关），再通过QF2送电；若为QF1误动，检查断路器无异常后，可试送QF1，或通过QF2送电。4.后续处理：故障消除后，恢复辅机运行，排查BZT装置故障原因（如更换损坏的继电器、修复二次回路），对QF1进行检修试验，防止再次误