2025年电力设备故障诊断与修复专项模拟试题及答案

2025年电力设备故障诊断与修复专项模拟试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1变压器绕组发生匝间短路时，最灵敏的电气量是A.高压侧电流二次谐波B.高压侧电压零序分量C.低压侧电流五次谐波D.铁心接地电流答案：A1.2对SF6断路器进行微水检测，20℃下合格值为A.≤50μL/LB.≤150μL/LC.≤300μL/LD.≤500μL/L答案：B1.3采用超声波法检测GIS局部放电，传感器最佳安装位置为A.盆式绝缘子浇注口B.壳体焊缝C.防爆膜D.接地排答案：A1.4下列哪项不是导致电缆终端头爬电痕迹的直接原因A.硅脂老化B.护层接地不良C.外护套破损进水D.导体温度超限答案：D1.5红外热像检测中，对氧化金属表面发射率一般取A.0.05B.0.25C.0.65D.0.95答案：D1.6同步发电机转子绕组匝间短路故障后，最先出现的电气特征量是A.励磁电流增大B.定子负序电流增大C.轴电压升高D.无功摆动答案：B1.7对500kV线路绝缘子串进行紫外成像检测，最佳时段为A.正午12:00B.日落前1hC.日落后1hD.凌晨2:00答案：C1.8变压器油中溶解气体分析，CO/CO2比值大于7时优先怀疑A.油纸绝缘过热B.裸金属过热C.电弧放电D.铁心多点接地答案：A1.9输电线路采用振动法测导线微风振动疲劳，采样频率应高于A.10HzB.40HzC.100HzD.1kHz答案：C1.10对换流站阀厅红外检测，发现晶闸管散热器热点温升15K，依据DL/T6642021应定级为A.一般缺陷B.严重缺陷C.危急缺陷D.正常答案：B1.11下列哪项试验最能直接反映断路器开断能力劣化A.回路电阻B.分合闸时间C.触头行程曲线D.短路电流开断试验答案：D1.12高压电缆金属护层环流测试，单相值超过负荷电流A.3%B.5%C.10%D.20%答案：C1.13变压器有载分接开关油室与本体油室之间渗漏判断常用A.油中糠醛B.油中水分C.油中甲烷D.油中乙炔答案：A1.14采用振荡波法诊断10kV电缆局放，加压频率一般选A.0.1HzB.20HzC.50HzD.500Hz答案：B1.15下列哪项不是GIS特高频局放定位常用算法A.幅值比较法B.时差法C.波达方向法D.小波熵法答案：D1.16避雷器阻性电流测试，阻性分量增长至初始值A.1.2倍B.1.5倍C.2.0倍D.3.0倍答案：C1.17发电机定子铁心齿部松动，最敏感的离线试验为A.铁心发热试验B.单匝电压试验C.齿压板力矩复测D.铁心损耗试验答案：A1.18对干式变压器绕组进行频响分析，若100kHz处幅值下降>20dB，优先怀疑A.匝间短路B.绕组变形C.铁心松动D.分接引线断股答案：B1.19输电线路采用无人机激光雷达巡检，点云密度宜不低于A.20点/m²B.50点/m²C.100点/m²D.200点/m²答案：B1.20变压器油中金属颗粒分析，铜含量突增可初步判断A.绕组烧损B.铁心片间短路C.有载开关触头磨损D.油泵轴承磨损答案：C2.多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1导致GIS隔离开关触头过热的原因有A.触指弹簧疲劳B.触头镀银层剥落C.SF6气压偏低D.操作连杆变形答案：ABD2.2下列属于电缆本体缺陷的局放特征量有A.放电幅值>1000pCB.相位图谱呈“兔耳”状C.50Hz相关性>90%D.极性效应明显答案：ABCD2.3变压器遭受短路冲击后，需重点检查的项目有A.绕组电容量B.短路阻抗C.频响曲线D.油中乙炔答案：ABCD2.4采用地电波法检测开关柜局放时，干扰源包括A.荧光灯B.架空线路电晕C.主变风扇D.手机信号答案：ABC2.5影响红外测温精度的因素有A.大气衰减B.发射率设置C.测量距离D.风速答案：ABCD2.6同步发电机进相运行能力受限因素有A.定子端部铁心过热B.静态稳定极限C.励磁绕组过热D.厂用电压下降答案：ABD2.7下列试验可评估复合绝缘子老化程度的有A.陡波冲击B.红外热像C.憎水性分级D.扫描电镜答案：BCD2.8对油浸式电流互感器，需进行油中溶解气体分析的故障类型有A.铁磁谐振B.局部放电C.油纸绝缘受潮D.一次绕组断线答案：BC2.9采用超声导波检测架空地线断股，影响因素有A.线夹阻尼B.温度C.张力D.地线表面覆冰答案：ABCD2.10下列属于换流变压器阀侧绕组特殊试验的有A.直流耐压B.极性反转C.谐波损耗D.短路阻抗答案：ABC3.填空题（每空1分，共20分）3.1变压器油中溶解气体三比值编码为102时，故障类型编码对应________。答案：电弧放电3.2采用频率响应法诊断变压器绕组变形，横坐标常用________坐标。答案：对数3.3对110kV交联聚乙烯电缆，变频谐振耐压试验电压为________倍U0。答案：2.03.4GIS特高频局放检测中，若信号主峰在1.1GHz，耦合器宜选________型。答案：锥形3.5输电线路采用分布式光纤测温，空间分辨率一般优于________m。答案：13.6同步发电机负序能力I2²t常用限值为________s。答案：303.7变压器短路阻抗测量偏差超过________%需吊罩检查。答案：23.8采用脉冲电流法测避雷器阻性电流，标准冲击电流为________mA。答案：83.9红外检测发现电流致热型缺陷，温升>________K应列入危急缺陷。答案：553.10电缆金属护层交叉互联接地，护层电压限制器通流容量应大于________kA。答案：403.11干式变压器绕组最高热点温度限值为________℃。答案：1553.12采用振荡波法检测电缆局放，加压次数不少于________次。答案：33.13发电机转子绕组交流阻抗下降>________%应重点跟踪。答案：103.14对500kV线路绝缘子串，紫外成像电晕脉冲数>________次/min判定为严重。答案：1003.15变压器油中糠醛含量超过________mg/L认为绝缘老化严重。答案：43.16GIS隔离开关分合闸线圈直流电阻初值差>________%需更换。答案：103.17采用超声法检测变压器局放，检测带宽常用________kHz。答案：20—1003.18电缆终端头制作时，应力锥定位误差应小于________mm。答案：23.19采用金属磁记忆检测铁心，磁场强度梯度>________A/m²判定缺陷。答案：5003.20换流阀晶闸管级阻尼电容容量偏差>________%需更换。答案：54.简答题（每题8分，共40分）4.1（封闭型）说明变压器绕组频响法“指纹”对比的三项关键指标及其判据。答案：1.幅频曲线相关系数R≥0.98为正常；2.100kHz—600kHz段最大偏移量ΔA≤±0.5dB；3.谐振频率偏移Δf≤±2%。任一项超标即判定绕组存在变形。4.2（开放型）某220kVGIS出线间隔连续两次特高频局放检测幅值增长3倍，但SF6分解物SO2、HF均未检出，请给出可能原因及后续验证方案。答案：可能原因：1.壳体外部悬浮放电；2.传感器自谐振；3.外部雷达干扰。验证：1.更换传感器位置复测；2.采用时差法定位，若信号源在壳体外则排除内部故障；3.屏蔽外部空间信号；4.进行超声复测，若超声无信号则支持外部干扰；5.停电进行耐压及分解物复检。5.应用题（共50分）5.1计算题（10分）一台120MVA、220/121/38.5kV三绕组变压器，短路阻抗高中、高低、中低分别为10%、18%、6%。若38.5kV侧出口三相短路，系统基准容量100MVA，220kV侧系统阻抗0.05pu，求220kV侧提供的短路电流（kA）。答案：1.换算阻抗标幺值：Z高中=0.10×(100/120)=0.0833pu；Z高低=0.18×(100/120)=0.15pu；Z中低=0.06×(100/120)=0.05pu。2.等效星形：Z高=(0.0833+0.15−0.05)/2=0.0917pu；Z低=0.05pu；Z中=0.0417pu。3.总阻抗：Z=0.05+0.0917+0.05=0.1917pu。4.短路电流：I=1/0.1917×100/(√3×220)=1.38kA。答案：1.38kA5.2分析题（15分）某500kV线路OPGW连续3年雷击断股记录分别为0、2、5次，线路地处雷电密度Ng=4次/km²·a，地线保护角−10°，档距450m，接地电阻10Ω。请用雷电绕击模型分析断股增长原因并提出降雷措施。答案：1.绕击率计算：采用EGM模型，绕击率Pa≈0.8%，属正常范围；但接地电阻偏大，反击概率Pr随电阻增大呈线性上升。2.断股增长主因：反击导致地线电流>20kA，铝股熔断。3.措施：1.接地电阻降至4Ω以下；2.加装线路避雷器30组；3.采用连续接地地线；4.安装并联间隙防弧角；5.采用60kA级OPGW。预期断股率降至<0.5次/100km·a。5.3综合题（25分）某220kV变电站1号主变油色谱在线监测装置报警：总烃=485μL/L，C2H2=18μL/L，H2=180μL/L，CO=950μL/L，CO2=5200μL/L，三比值编码202，负荷率65%，运行6年。请完成：（1）判断故障类型及严重程度；（2）给出离线验证试验清单；（3）若吊罩发现低压绕组围屏内侧有电弧灼痕，面积约3cm×2cm，深度<1mm，提出修复方案；（4）估算修复后重新投运的油色谱控制指标。答案：（1）编码202对应“高能量放电兼过热”，总烃>500μL/L临界，C2H2突增，判定为严重缺陷。（2）离线清单：1.油中金属颗粒；2.糠醛；3.绕组电容及介损；4.频响；5.短路阻抗；6.空载损耗；7.耐压前局部放电；8.红外热像；9.铁心接地电流。（3）修复：1.清除碳化，用绝缘板加环氧补强；2.更换围屏2层；3.真空注油干燥48h，残压<50Pa；4.热油循环脱气至总烃<50μL/L；5.局放试验1.5Um下<100pC。（4）投运控制指标：总烃≤100μL/L，C2H2=0，H2≤50μL/L，CO≤300μL/L，CO2≤3000μL/L，前3个月每周跟踪，无增长后恢复月周期。6.论述题（20分）题目：结合“双碳”背景下新能源高比例接入，论述电力设备故障诊断技术面临的挑战与发展趋势，要求给出数据、案例及技术路线图，字数≥600字。答案：新能源占比2025年将达35%，随机波动使设备承受频繁启停与谐波叠加。以蒙东某风电汇集站为例，220kV主变一年内经受112次冲击合闸，油中C2H4年增长率达120%，传统三比值误判率升高至28%。挑战：1.谐波过热与低频振荡耦合，特征气体边界模糊；2.电力电子开关频率宽，局放信号被噪声淹没，SNR<−5dB；3.分布式电源反向送电，导致电缆金属护层环流峰值达负荷电流18%，常规10%判据失效；4.高海拔、低温场景，SF6液化压力下降，微水阈值需动态修正。发展趋势：（1）多物理场融合：将油色谱—超声—红外—振动数据通过贝叶斯网络融合，误判率降至<5%。（2）边缘AI：在监测装置嵌入TinyML模型，实现毫秒级局放模式识别，功耗<0.5W。（3）数字孪生：建