2025年电力变压器知识考试笔试试题附答案

2025年电力变压器知识考试笔试试题附答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.某三相电力变压器的额定容量为12500kVA，额定电压为110kV/10kV，其高压侧额定电流约为（）。A.66AB.125AC.216AD.345A2.变压器型号为SFPZ10-240000/500，其中“P”代表的冷却方式是（）。A.自然油循环风冷B.强迫油循环风冷C.强迫油循环导向水冷D.自然油循环自冷3.变压器油枕的主要作用是（）。A.增加变压器油的存储量B.调节油量，防止油箱变形C.提高绝缘强度D.加速油循环散热4.一台YN,d11连接组别的变压器，其高低压绕组线电动势的相位差为（）。A.30°B.60°C.90°D.120°5.变压器短路阻抗百分比（Uk%）的大小主要影响（）。A.空载损耗B.电压调整率C.铁芯饱和程度D.绕组绝缘水平6.变压器空载损耗主要由（）组成。A.绕组铜损B.铁芯涡流损耗和磁滞损耗C.漏磁损耗D.介质损耗7.有载分接开关的过渡电阻在切换过程中的作用是（）。A.限制励磁涌流B.避免分接间电弧短路C.降低操作过电压D.平衡绕组电压8.检测变压器绕组变形最常用的方法是（）。A.直流电阻测试B.频响分析法（FRA）C.变比测试D.空载特性试验9.SF6气体绝缘变压器与油浸式变压器相比，最大的优势是（）。A.成本更低B.防火性能好C.冷却效率高D.维护更简单10.测量变压器零序阻抗时，通常采用的试验方法是（）。A.单相电源注入法B.三相电源对称加压法C.短路法D.空载法11.变压器绕组匝间短路故障最有效的检测手段是（）。A.介质损耗因数（tanδ）测试B.局部放电试验C.低电压短路阻抗测试D.油中溶解气体分析（DGA）12.变压器的温升限值主要由（）决定。A.绝缘材料的耐热等级B.冷却介质温度C.绕组导线截面积D.铁芯磁通密度13.110kV变压器中性点经小电抗接地的主要目的是（）。A.限制短路电流B.提高零序保护灵敏度C.降低操作过电压D.改善电压波形14.变压器负载损耗（短路损耗）随负载电流的变化规律是（）。A.与电流成正比B.与电流平方成正比C.与电流立方成正比D.与电流无关15.变压器绕组采用纠结式绕法的主要目的是（）。A.减少漏磁通B.提高抗短路能力C.降低绕组温升D.改善冲击电压分布16.变压器油的击穿电压标准（50Hz、电极间距2.5mm）一般要求不低于（）。A.15kVB.30kVC.45kVD.60kV17.变压器感应耐压试验时，试验电压频率通常为（）。A.50HzB.100HzC.150HzD.200Hz18.变压器并列运行时，若连接组别不同，会导致（）。A.环流过大B.输出电压不平衡C.短路阻抗不匹配D.空载损耗增加19.变压器铁芯采用叠片式结构而不用整体铁芯的主要原因是（）。A.降低成本B.减少涡流损耗C.提高导磁性能D.便于安装绕组20.变压器过励磁运行时，最可能出现的异常现象是（）。A.绕组温度降低B.铁芯噪声增大C.油位显著下降D.分接开关动作频繁二、判断题（每题1分，共10分）1.变压器的变比等于高低压绕组的匝数比。（）2.油浸式变压器必须配置储油柜以调节油量。（）3.短路阻抗百分比相同的变压器才能并列运行。（）4.变压器空载电流主要是有功分量，用于建立主磁通。（）5.绕组热点温度等于顶层油温加绕组对油的温升。（）6.有载分接开关切换时，会短暂断开负载电路。（）7.介质损耗因数（tanδ）测试可以有效发现绕组匝间短路故障。（）8.变压器零序阻抗与绕组连接方式（如Y、D、Z）密切相关。（）9.并列运行的变压器变比允许有不超过0.5%的误差。（）10.过励磁会导致变压器铁芯饱和，空载电流急剧增大。（）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述变压器主磁通与漏磁通的区别（路径、作用、数量级）。2.油浸式变压器的主要组件包括哪些？各组件的核心功能是什么？3.感应耐压试验的目的和试验方法是什么？为什么需要采用倍频电源？4.变压器并列运行的基本条件有哪些？若不满足会导致什么后果？5.列举三种检测变压器绕组变形的方法，并说明其基本原理。四、计算题（每题8分，共32分）1.一台三相油浸式变压器，额定容量S=6300kVA，额定电压U1N/U2N=35kV/10.5kV，联结组为Yd11。计算高低压侧的额定电流（线电流）。2.某变压器在75℃时的负载损耗Pk75=56kW，实测运行时绕组平均温度为90℃，铜的电阻温度系数α=0.004/℃（以20℃为基准）。计算该温度下的负载损耗Pk90。3.一台YN,d11变压器，高压侧零序阻抗Z0H=15Ω，低压侧零序阻抗Z0L=3Ω（已折算到高压侧）。计算该变压器零序等值阻抗（考虑铁芯磁路为三相三柱式）。4.某110kV变压器额定电压为110kV（±8×1.25%）/10kV，额定频率50Hz。当系统电压升至118kV、频率降至48Hz时，计算过励磁倍数，并判断是否超过允许值（允许过励磁倍数一般不大于1.1）。五、案例分析题（每题14分，共28分）1.某110kV变压器油色谱分析显示：总烃（CH4+C2H4+C2H6+C2H2）含量为150μL/L（注意值为150μL/L），其中C2H2=5μL/L（注意值为5μL/L），H2=200μL/L（注意值为150μL/L）。（1）根据三比值法（GB/T7252-2019）判断故障类型；（2）提出下一步应采取的检测措施及处理建议。2.某220kV变压器运行中差动保护动作跳闸，检查发现高压侧B相绕组直流电阻比其他相高12%。（1）分析可能的故障原因；（2）说明需进一步验证的试验项目及判断依据；（3）提出故障处理的技术措施。参考答案一、单项选择题1.A（高压侧额定电流I1N=S/(√3U1N)=12500/(1.732×110)≈66A）2.B（S-三相，F-油浸风冷，P-强迫油循环，Z-有载调压）3.B（油枕通过体积变化调节油量，保持油箱内始终充满油，防止空气进入）4.A（YN,d11表示高压侧Y联结带中性点，低压侧Δ联结，线电动势相位差30°×11=330°，等效为-30°）5.B（短路阻抗越大，负载电流引起的电压降越大，电压调整率越高）6.B（空载损耗主要是铁芯损耗，包括涡流损耗和磁滞损耗）7.B（过渡电阻在分接切换时短接两个分接头，避免电弧短路）8.B（频响分析法通过比较绕组频率响应曲线的变化判断变形）9.B（SF6为不燃气体，防火性能优于油浸式）10.A（零序阻抗测量需注入零序电流，采用单相电源注入中性点）11.D（匝间短路会产生乙炔（C2H2）等特征气体，DGA最敏感）12.A（绝缘材料的耐热等级（如A级105℃、H级180℃）决定了允许温升）13.A（中性点小电抗可限制单相接地短路电流，避免开关开断能力不足）14.B（负载损耗=I²R，与电流平方成正比）15.D（纠结式绕法通过改变匝间电容分布，改善冲击电压下的电位梯度）16.C（GB50150-2016规定，110kV及以上变压器油击穿电压≥40kV，通常要求≥45kV）17.C（感应耐压需考核纵绝缘，倍频（如150Hz）可减少铁芯饱和，降低试验电压）18.A（连接组别不同会导致二次侧线电动势相位差，产生环流）19.B（叠片式铁芯通过绝缘层分割，减少涡流损耗）20.B（过励磁导致铁芯饱和，励磁电流增大，硅钢片振动加剧，噪声增大）二、判断题1.×（变比=电动势比=匝数比×（1-漏阻抗影响），实际运行中变比略小于匝数比）2.×（小型变压器（如S9-100kVA及以下）可能采用全密封结构，无储油柜）3.×（并列运行要求短路阻抗百分比偏差≤10%，而非完全相同）4.×（空载电流主要是无功分量（励磁电流），有功分量仅占约10%）5.√（热点温度=顶层油温+绕组对油的温升（一般为10~15℃））6.×（有载分接开关通过过渡电阻保持电路连续，不会断开负载）7.×（tanδ主要反映绝缘介质损耗，匝间短路需通过短路阻抗或频响法检测）8.√（零序阻抗与绕组连接方式（Y、D、Z）及铁芯结构（三相三柱/五柱）有关）9.√（并列运行变比允许偏差≤0.5%，否则会产生环流）10.√（过励磁时铁芯饱和，励磁电抗下降，空载电流（感性电流）急剧增大）三、简答题1.主磁通与漏磁通的区别：路径：主磁通沿铁芯闭合，同时交链高低压绕组；漏磁通主要沿空气或油闭合，仅交链自身绕组。作用：主磁通传递能量（电磁感应的核心）；漏磁通产生漏抗压降，影响变压器性能（如电压调整率）。数量级：主磁通占总磁通的99%以上，漏磁通仅占1%左右。2.油浸式变压器主要组件及功能：铁芯：导磁回路，构成主磁通路径（由硅钢片叠装，减少涡流损耗）。绕组：导电回路，通过电磁感应传递电能（分为高压、低压绕组，采用铜或铝导线绕制）。油箱：容纳铁芯、绕组和变压器油，提供机械支撑（内壁涂防锈漆，外壁焊散热片或冷却器）。冷却装置：包括散热器、风扇、油泵（强迫油循环时），加速油循环散热，控制绕组温度。保护装置：油枕（调节油量）、气体继电器（轻瓦斯报警、重瓦斯跳闸）、压力释放阀（超压时泄压）、温度计（监测顶层油温）。3.感应耐压试验的目的和方法：目的：考核变压器主绝缘（绕组对地、绕组间）和纵绝缘（匝间、层间、段间）的耐电强度，发现制造或运行中产生的绝缘缺陷。方法：对低压绕组施加2~3倍额定电压（频率提高至100~400Hz，避免铁芯饱和），高压绕组感应出相应高电压，持续时间按120×额定电压/试验电压（秒）计算（最小15秒）。倍频原因：提高频率可减少铁芯磁通密度（Φ=U/(4.44fN)），避免铁芯饱和导致励磁电流过大，同时缩短试验时间（与频率成反比）。4.并列运行基本条件及后果：条件：①变比相同（允许偏差≤0.5%）；②连接组别相同；③短路阻抗百分比相同（允许偏差≤10%）；④容量比≤3:1（避免负载分配不均）。后果：①变比不同：二次侧产生环流，增加损耗；②连接组别不同：二次侧电动势相位差，产生大环流（可能烧毁绕组）；③短路阻抗不同：负载分配与阻抗成反比，阻抗小的变压器过载。5.绕组变形检测方法及原理：频响分析法（FRA）：向绕组注入10Hz~1MHz的扫频信号，测量输入阻抗的频率响应曲线。绕组变形（如位移、扭曲）会改变匝间电容和电感，导致曲线特征（如谐振频率、幅值）变化。低电压短路阻抗法：在绕组短路状态下施加低电压，测量短路阻抗。绕组变形会改变漏抗，导致短路阻抗值或三相不平衡度超过允许范围（如≥3%）。电容量法：测量绕组对地、绕组间的电容量。变形会改变绕组几何尺寸，导致电容量变化（如偏差≥5%）。四、计算题1.高低压侧额定电流计算：高压侧（Y联结）线电流I1N=S/(√3U1N)=6300/(1.732×35)≈103.9A低压侧（Δ联结）线电流I2N=S/(√3U2N)=6300/(1.732×10.5)≈346.4A2.负载损耗温度修正：负载损耗与温度的关系为Pkθ=Pk75×[(235+θ)/(235+75)]（铜的电阻温度系数基准为235℃）。代入θ=90℃：Pk90=56×[(235+90)/(235+75)]=56×(325/310)≈58.71kW3.零序等值阻抗计算（三相三柱式铁芯）：三相三柱式铁芯无法形成零序磁通闭合路径（零序磁通需经油箱壁闭合，磁阻大），因此低压侧（Δ联结）零序电流无法流通，零序等值阻抗等于高压侧零序阻抗。Z0=Z0H=15Ω（注：若为三相五柱式铁芯，低压侧Δ绕组可提供零序电流通路，Z0=Z0H+Z0L）4.过励磁倍数计算：过励磁倍数K=U/(f×UN/fN)=(U/f)/(UN/fN)UN=110kV，fN=50Hz，U=118kV，f=48HzK=(118/48)/(110/50)=(2.458)/(2.2)=1.117结论：过励磁倍数1.117>1.1，超过允许值。五、案例分析题1.油色谱异常分析：（1）三比值法判断：特征气体比值：C2H2/C2H4=5/（总烃-其他）假设C2H4=50μL/L，则比值=5/50=0.1（编码0）；CH4/H2=（假设CH4=30μL/L）30/200=