电力系统运行安全专业试题集与答案详解

电力系统运行安全专业试题集与答案详解一、单项选择题（每题2分，共20分）1.电力系统静态稳定是指系统受到（）后，不发生非周期性失步，自动恢复到初始运行状态的能力。A.大干扰B.小干扰C.短路故障D.切机操作答案：B2.以下哪项不属于继电保护装置的基本要求？（）A.选择性B.经济性C.速动性D.可靠性答案：B3.电力系统发生不对称短路时，最严重的负序分量出现在（）故障中。A.单相接地B.两相短路C.两相接地短路D.三相短路答案：C4.低频减载装置的基本轮动作频率通常设置为（）。A.49.5~49.0HzB.48.5~48.0HzC.47.5~47.0HzD.46.5~46.0Hz答案：A5.以下哪种过电压属于内部过电压？（）A.直击雷过电压B.感应雷过电压C.操作过电压D.雷电侵入波过电压答案：C6.电力系统频率的一次调整是通过（）实现的。A.发电机调速器B.自动发电控制（AGC）C.低频减载装置D.同步发电机励磁调节答案：A7.变压器的瓦斯保护主要用于反应（）。A.绕组相间短路B.绕组匝间短路C.油箱内部故障D.引出线短路答案：C8.电力系统暂态稳定分析中，等面积定则用于判断（）。A.静态稳定极限B.暂态稳定是否破坏C.电压稳定水平D.频率稳定裕度答案：B9.以下哪种措施不能提高电力系统静态稳定？（）A.增加输电线路串联电容补偿B.减少发电机励磁电抗C.降低系统运行电压D.采用快速励磁调节装置答案：C10.电力系统黑启动是指（）。A.系统全停后利用外部电源恢复供电B.系统全停后利用自身具备自启动能力的机组恢复供电C.紧急情况下快速切除故障负荷D.发电机失磁后的快速灭磁操作答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分。每题至少2个正确选项，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.发电机励磁系统特性C.系统接线方式D.负荷特性答案：ABCD2.以下属于操作过电压的有（）。A.空载线路合闸过电压B.切除空载变压器过电压C.谐振过电压D.雷电过电压答案：AB3.电力系统安全自动装置的主要功能包括（）。A.低频/低压减载B.自动重合闸C.切机/切负荷D.备用电源自投答案：ACD4.变压器差动保护的不平衡电流可能由（）引起。A.变压器励磁涌流B.电流互感器变比误差C.变压器带负荷调压D.线路分布电容电流答案：ABC5.提高电力系统动态稳定的措施包括（）。A.安装电力系统稳定器（PSS）B.采用快速励磁系统C.增加系统阻尼D.减少输电线路电阻答案：ABC三、填空题（每题2分，共20分）1.电力系统静态稳定储备系数的计算公式为\(K_p=\frac{P_{\text{max}}P_0}{P_0}\times100\%\)，其中\(P_{\text{max}}\)是______，\(P_0\)是______。答案：最大功率极限；初始运行功率2.继电保护的“四性”要求是选择性、速动性、灵敏性和______。答案：可靠性3.电力系统发生三相短路时，短路电流周期分量的大小由______决定。答案：系统等值阻抗4.架空线路的防雷措施主要包括架设避雷线、降低杆塔接地电阻、装设______和加强绝缘。答案：避雷器5.电力系统频率的二次调整是通过______实现的。答案：自动发电控制（AGC）6.变压器的过电流保护通常作为______保护，动作时限按______原则整定。答案：后备；阶梯型7.电力系统电压稳定是指系统在正常运行或受到干扰后，维持______在合理范围内的能力。答案：所有母线电压8.低频减载装置的特殊轮用于防止______，其动作频率一般低于基本轮。答案：频率过度下降9.发电机失磁保护的主要判据包括______和______。答案：机端低电压；转子低励磁电流10.电力系统黑启动过程中，优先恢复的设备是______和______。答案：厂用电源；重要联络线四、简答题（每题6分，共30分）1.简述电力系统低频减载装置的工作原理。答案：低频减载装置通过实时监测系统频率，当频率因有功缺额下降至整定值时，按预先设定的轮次和延时切除部分负荷，以恢复有功平衡。基本轮按频率分级（如49.5Hz、49.0Hz等），每级切除一定负荷，延时0.5~1.5秒；特殊轮动作频率更低（如48.5Hz以下），延时更长（数秒至数十秒），用于防止频率过度下降。2.分析变压器励磁涌流的特点及对差动保护的影响。答案：励磁涌流特点：①数值大（可达额定电流的6~8倍）；②含有大量二次谐波（占基波的20%~60%）；③波形存在间断角（约80°~140°）。影响：励磁涌流会导致差动保护误动，因此差动保护需采用二次谐波制动、间断角鉴别等方法避开涌流。3.说明提高电力系统暂态稳定的主要措施。答案：①快速切除故障（缩短故障持续时间）；②采用自动重合闸（恢复线路供电）；③装设强行励磁装置（提高发电机电动势）；④切机/切负荷（减少功率不平衡）；⑤采用电气制动（故障时投入制动电阻）；⑥加强系统联系（如增加输电线路、串联电容补偿）。4.比较电力系统静态稳定与暂态稳定的区别。答案：静态稳定是系统受小干扰（如负荷轻微波动）后恢复平衡的能力，分析方法为小干扰法；暂态稳定是系统受大干扰（如短路故障）后保持同步的能力，分析方法为时域仿真或等面积定则。静态稳定关注平衡状态的小扰动稳定性，暂态稳定关注大扰动后的动态过程。5.简述220kV线路主保护的配置原则及常用保护类型。答案：配置原则：双重化（两套独立主保护）、速动性（故障后20~30ms内动作）、选择性（区分本线路与相邻线路故障）。常用保护类型：①光纤电流差动保护（利用光纤通道比较两侧电流）；②距离保护（反应故障点距离，配合零序保护）；③纵联方向保护（比较两侧功率方向）。五、应用题（共25分）（一）计算题（8分）某单机无穷大系统中，发电机电抗\(X_d''=0.2\)（标幺值），变压器电抗\(X_T=0.1\)，线路电抗\(X_L=0.3\)（双侧），系统电压\(U=1.0\)（标幺值），发电机电动势\(E''=1.2\)（标幺值）。初始运行功率\(P_0=1.0\)（标幺值）。（1）计算最大功率极限\(P_{\text{max}}\)；（2）计算静态稳定储备系数\(K_p\)，并判断是否满足要求（通常要求\(K_p\geq15\%\)）。答案：（1）总电抗\(X_{\Sigma}=X_d''+X_T+X_L/2=0.2+0.1+0.15=0.45\)（标幺值）。最大功率极限\(P_{\text{max}}=\frac{E''\cdotU}{X_{\Sigma}}=\frac{1.2\times1.0}{0.45}\approx2.667\)（标幺值）。（2）静态稳定储备系数\(K_p=\frac{2.6671.0}{1.0}\times100\%=166.7\%\)。由于\(166.7\%\geq15\%\)，满足静态稳定要求。（二）分析题（9分）某220kV线路发生A相接地短路故障，线路配置光纤电流差动保护和零序电流保护。请分析：（1）故障后哪些保护会动作？（2）若断路器拒动，后备保护如何动作？（3）如何验证保护动作的正确性？答案：（1）主保护：光纤电流差动保护（反应两侧电流差，直接跳开本线路两侧断路器）；零序电流保护（反应接地故障的零序电流，若差动保护拒动时作为后备）。（2）若本线路断路器拒动，线路对侧的零序过流保护（延时）或相邻上一级变压器的零序后备保护（如220kV母线零序保护）会动作，跳开上一级断路器，隔离故障。（3）验证方法：①检查故障录波器数据，确认故障类型（A相接地）、故障电流大小及相位；②核对保护装置动作报告，确认差动保护差流值、零序电流值是否达到整定值；③检查断路器分闸时间，确认是否在保护动作时限内跳闸；④模拟故障试验（如用继保测试仪注入故障电流），验证保护逻辑正确性。（三）综合题（8分）某地区电网因雷击导致220kV主变（三绕组变压器）高压侧A相套管闪络，造成主变跳闸，110kV母线失压，部分10kV负荷停电。假设你是调度员，需完成以下操作：（1）简述事故处理的主要步骤；（2）提出防止类似事故的技术措施。答案：（1）事故处理步骤：①确认故障信息：核对主变保护动作信号（如差动保护、瓦斯保护）、断路器跳闸状态、110kV母线电压及负荷损失情况；②隔离故障设备：断开主变各侧断路器及隔离开关，验电并装设接地线；③恢复失压母线供电：优先用备用电源（如相邻变电站110kV线路）对110kV母线充电，检查无故障后恢复10kV负荷供电（按重要性分级，优先恢复医院、交通枢纽等）；④故障原因分析：检查主变A相套管闪络痕迹、避雷器动作记录、接地电阻测试结果，确认雷击是直接原因；⑤汇报与记录：向上级调度汇报事