电力系统运行安全测试试题及答案

电力系统运行安全测试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.电力系统静态稳定的实用判据是（）。A.发电机功角δ≤90°B.系统频率偏差≤±0.2HzC.母线电压偏差≤±5%D.短路电流周期分量衰减至零2.同步发电机功角特性曲线的最大值出现在（）。A.δ=0°B.δ=90°C.δ=180°D.δ=270°3.中性点直接接地系统中，发生单相接地故障时，零序电流的分布主要取决于（）。A.电源数量B.线路零序阻抗C.变压器中性点接地数量D.负荷大小4.电力系统自动重合闸装置的主要作用是（）。A.提高系统电压水平B.消除短路点电弧，恢复供电C.增加系统备用容量D.降低线路损耗5.操作过电压的持续时间一般为（）。A.几微秒至几毫秒B.几秒至几十秒C.几分钟至几小时D.持续稳定6.变压器长时间过负荷运行时，最可能损坏的部件是（）。A.铁芯B.绕组绝缘C.分接开关D.冷却装置7.电力系统频率的一次调整由（）实现。A.发电机调速器自动调节B.调度中心手动调整C.负荷侧自动减载D.备用电源投入8.继电保护装置的基本要求中，“选择性”是指（）。A.故障时仅切除故障设备B.快速切除故障C.正确反映故障类型D.耐受短路电流冲击9.发电机失磁后，其运行状态会逐渐转为（）。A.同步运行B.异步运行C.空载运行D.短路运行10.中性点不接地系统中，发生单相接地故障时，非故障相电压会升高至（）。A.相电压B.线电压C.1.5倍相电压D.2倍相电压二、多项选择题（每题3分，共15分，错选、漏选均不得分）1.影响电力系统暂态稳定的主要因素包括（）。A.故障类型及持续时间B.发电机励磁系统性能C.系统接线方式D.负荷的频率特性2.防止电力系统谐振过电压的措施有（）。A.选用励磁特性饱和的电压互感器B.在中性点加装消弧线圈C.增大系统阻尼D.避免系统参数匹配产生谐振3.母线差动保护的配置需考虑（）。A.母线连接元件数量B.母线电压等级C.电流互感器变比一致性D.区外故障时的不平衡电流4.影响电力系统电压稳定的因素包括（）。A.无功电源容量B.线路电抗大小C.负荷的电压特性D.发电机有功出力5.电力设备状态检修的主要内容包括（）。A.设备在线监测B.定期预防性试验C.故障诊断与评估D.基于状态的检修策略制定三、填空题（每空1分，共20分）1.发电机并列运行的条件是：电压幅值相等、频率相等、（）一致。2.静态稳定的判据是（）大于零。3.纵联保护的通道类型包括电力线载波、（）、微波和光纤。4.变压器过励磁的主要原因是（）或频率降低。5.操作过电压的能量来源于系统中（）的储存与释放。6.电力系统频率异常的阈值通常为：正常频率（）Hz，事故频率下限（）Hz。7.零序电流的分布仅与（）和中性点接地变压器的位置有关。8.重合闸按动作次数分为（）和多次重合闸。9.发电机失磁后，转子会因感应电流产生（）转矩，进入异步运行。10.中性点不接地系统发生单相接地时，接地电流主要由（）电流构成。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述电力系统静态稳定与暂态稳定的区别。2.说明母线差动保护的基本原理及动作条件。3.列举电力系统中常见的过电压类型，并各举一例。4.简述电力系统频率异常时的处理原则。5.分析变压器长时间过负荷运行的危害及限制措施。五、计算分析题（共25分）1.（8分）某单机无穷大系统中，发电机同步电抗X_d=1.2（标幺值），无穷大母线电压U=1.0（标幺值），发电机电动势E=1.5（标幺值）。计算发电机的功角特性曲线表达式，并求最大功率极限。2.（9分）某110kV输电线路发生三相短路故障，系统等值电抗X_s=0.15（以100MVA为基准的标幺值），线路电抗X_L=0.2（标幺值），变压器电抗X_T=0.1（标幺值）。计算短路点的三相短路电流周期分量有效值（110kV系统基准电流I_j=525A）。3.（8分）某电力系统在额定运行时，发电机功角δ=30°，功率特性曲线斜率dP/dδ=2.5（标幺值/rad）。若系统受到小扰动后，功角变为δ=45°，此时dP/dδ=1.8（标幺值/rad）。判断系统是否保持静态稳定，并说明理由。六、案例分析题（20分）某220kV变电站因雷击导致1号主变高压侧断路器跳闸，重合闸动作成功，但30秒后断路器再次跳闸，重合闸未动作。现场检查发现：1号主变绕组温度异常升高，油色谱分析显示氢气（H₂）、甲烷（CH₄）含量显著超标，且存在乙炔（C₂H₂）。问题：1.分析第一次跳闸的可能原因及重合闸成功的意义。2.第二次跳闸后重合闸未动作的可能原因。3.根据油色谱数据判断主变内部故障类型，并说明依据。4.提出防止此类故障的针对性措施。答案及解析一、单项选择题1.A（静态稳定指系统受小扰动后恢复原运行状态的能力，功角δ≤90°是实用判据）2.B（功角特性P=EU/X_d·sinδ，最大值在δ=90°时）3.C（零序电流分布由零序网络决定，与中性点接地变压器数量直接相关）4.B（重合闸主要用于消除瞬时性故障电弧，恢复供电）5.A（操作过电压持续时间短，一般几微秒至几毫秒）6.B（过负荷导致绕组温度升高，绝缘加速老化）7.A（一次调整由发电机调速器自动调节，二次调整由调度干预）8.A（选择性要求仅切除故障设备，避免扩大停电范围）9.B（失磁后转子转速超过同步速，转为异步运行）10.B（中性点不接地系统单相接地时，非故障相电压升至线电压）二、多项选择题1.ABCD（故障类型、励磁性能、接线方式、负荷特性均影响暂态稳定）2.BD（选用励磁特性不饱和的PT可防止谐振；消弧线圈补偿电容电流；避免参数匹配是核心措施）3.ABCD（母线差动保护需考虑元件数量、电压等级、CT变比一致性及区外不平衡电流）4.ABC（电压稳定与无功平衡相关，有功出力主要影响频率）5.ACD（状态检修基于在线监测、诊断评估和状态策略，区别于定期预防性试验）三、填空题1.相位；2.整步功率系数（dP/dδ）；3.导引线；4.电压升高；5.电感、电容元件；6.50±0.2；49.5；7.零序网络结构；8.单相重合闸；9.异步；10.电容四、简答题1.区别：静态稳定指系统受小扰动（如负荷小幅波动）后恢复原状态的能力，分析基于小干扰线性化模型；暂态稳定指系统受大扰动（如短路故障）后维持同步运行的能力，需通过非线性时域仿真分析。2.原理：母线差动保护利用基尔霍夫电流定律，比较母线所有连接元件的电流矢量和（差流）。动作条件：当差流超过整定值（躲过区外故障不平衡电流），判定为母线区内故障，跳开所有连接元件的断路器。3.过电压类型：大气过电压（雷电过电压）：如直击雷或感应雷引起的线路过电压；操作过电压：如断路器分合空载线路引起的过电压；谐振过电压：如电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振；工频过电压：如甩负荷引起的发电机电动势升高。4.处理原则：频率低于49.5Hz时，按轮次启动低频减载装置，切除部分负荷；频率高于50.5Hz时，限制发电机出力或启动高频切机；优先保证主网频率稳定，避免系统解列；故障消除后，逐步恢复被切除的负荷。5.危害：绕组温度超过允许值，绝缘加速老化，缩短变压器寿命；可能导致绕组变形或局部过热。限制措施：监控负荷电流，不超过额定值的1.3倍（油浸式变压器）；加强冷却，投入备用冷却器；缩短过负荷运行时间（如1.3倍时允许60分钟）；调整系统运行方式，转移负荷。五、计算分析题1.功角特性表达式：P=EU/X_d·sinδ=1.5×1.0/1.2·sinδ=1.25sinδ（标幺值）。最大功率极限：当δ=90°时，P_max=1.25（标幺值）。2.总电抗：X_total=X_s+X_L+X_T=0.15+0.2+0.1=0.45（标幺值）。短路电流标幺值：I_k=U/X_total=1.0/0.45≈2.222。实际电流：I_k=I_k×I_j=2.222×525≈1166.5A。3.静态稳定判断：静态稳定的条件是dP/dδ>0。扰动前dP/dδ=2.5>0，系统稳定；扰动后δ=45°时dP/dδ=1.8>0，仍满足稳定条件，因此系统保持静态稳定。六、案例分析题1.第一次跳闸原因：雷击可能导致高压侧线路或设备绝缘闪络，引发短路故障；重合闸成功说明故障为瞬时性（如绝缘子表面电弧），电弧熄灭后绝缘恢复。重合闸意义：快速恢复供电，减少停电损失，提高系统可靠性。2.重合闸未动作原因：第二次跳闸为永久性故障（如主变内部绝缘击穿），重合闸检测到故障持续存在，按逻辑闭锁重合。3.故障类型：主变内部存在高温过热或电弧放电故障。