高级电工近年考试真题题库(含答案解析)

高级电工近年考试练习题题库(含答案解析)一、选择题（每题2分，共20分）1.某10kV配电系统采用中性点不接地运行方式，当发生单相接地故障时，非故障相对地电压会（）。A.升高为线电压B.降低为相电压的1/√3C.保持不变D.升高为相电压的√3倍答案：A解析：中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相的对地电容电流增大，其对地电压由相电压（Uφ）升高为线电压（√3Uφ），因为此时系统线电压保持对称，非故障相电压等于线电压。2.三相异步电动机采用变频调速时，若保持U/f恒定，其（）。A.最大转矩随频率升高而增大B.临界转差率随频率升高而减小C.同步转速与频率成反比D.定子电流随频率降低而减小答案：B解析：U/f恒定时，气隙磁通Φ基本不变。临界转差率s_m=R2/(X20)，其中X20=2πfL2，频率f升高时X20增大，s_m减小。最大转矩T_max=K(U²)/(f²X20)，因U/f恒定，U²/f²=K'f²/f²=常数，X20与f成正比，故T_max与f成反比，频率升高时T_max减小。同步转速n0=60f/p，与频率成正比。频率降低时，若负载转矩不变，转子电流需增大以维持转矩平衡，定子电流也随之增大。3.某PLC程序中使用计数器C200，其设定值为K100，当计数输入信号频率为50Hz时，计数器从0计满的时间为（）。A.2sB.1sC.0.5sD.0.2s答案：A解析：计数器每接收一个脉冲计数值加1，设定值K100需100个脉冲。输入信号频率50Hz，周期T=1/50=0.02s，100个脉冲所需时间=100×0.02=2s。4.变压器差动保护采用比率制动特性的主要目的是（）。A.提高灵敏度B.防止区外故障时误动C.加快动作速度D.简化接线答案：B解析：比率制动特性通过引入制动电流（通常为穿越性电流），使动作电流随制动电流增大而增大。区外故障时，差动回路中存在较大不平衡电流（制动电流大），此时动作电流门槛提高，可防止误动；区内故障时制动电流小，动作电流门槛低，保证灵敏度。5.某380V低压配电系统中，三相负荷不平衡度为25%，可能导致的后果是（）。A.中性线电流为0B.变压器损耗增大C.线路电压损失减小D.保护装置误动答案：B解析：三相负荷不平衡会导致变压器零序电流增大，使变压器铁芯损耗（附加损耗）增加；中性线电流可能超过相线电流（如单相负荷集中时）；线路电压损失因各相电流差异而增大；严重不平衡可能导致保护装置因零序电流误动作，但25%属于一般不平衡（规程要求≤20%），主要后果是损耗增大。6.变频器的加速时间设置过短，可能引发的问题是（）。A.电机堵转B.过电压故障C.过电流故障D.欠电压故障答案：C解析：加速时间过短，电机转速上升快，所需转矩大，定子电流迅速增大，超过变频器过流保护阈值（通常为额定电流的1.5-2倍），触发过电流故障。过电压多因减速时间过短（能量回馈），欠电压多因电源电压波动或负载突增。7.某10kV真空断路器的额定短路开断电流为25kA，其动稳定电流应为（）。A.25kAB.31.5kAC.40kAD.50kA答案：B解析：动稳定电流（峰值耐受电流）一般为额定短路开断电流的2.5倍（考虑短路电流峰值系数√2×1.8≈2.55），25kA×2.5≈62.5kA？此处需修正：实际中，额定短路开断电流为有效值，动稳定电流为峰值，标准值通常取额定开断电流的2.5倍（如25kA对应63kA峰值），但可能题目考察标准配置，例如常见10kV断路器25kA开断电流对应动稳定电流63kA（峰值），但选项中无此数值，可能题目设定为1.6倍（如31.5kA为25kA×1.26倍？可能题目存在误差，正确应为动稳定电流≥√2×1.8×开断电流有效值≈2.55×25≈63.75kA，可能题目选项设置错误，暂选B为近似值）。8.异步电动机的转子绕组若采用深槽式结构，主要目的是（）。A.提高功率因数B.增大启动转矩C.降低温升D.减小噪声答案：B解析：深槽转子利用“集肤效应”，启动时转子频率高（f2=sf1），转子电流集中在槽口，有效导体截面积减小，转子电阻R2增大，启动转矩Tst=K(U1²R2)/(f1(R2²+(X20)²))增大；正常运行时转子频率低（s≈0.02-0.05），集肤效应消失，电流分布均匀，R2减小，铜损降低，效率提高。9.某PLC的输入模块为DC24V/2A，若外接传感器电源为DC24V/1A，可能出现的问题是（）。A.输入信号无法检测B.模块电源过载C.传感器损坏D.程序运行卡顿答案：A解析：输入模块的公共端（COM）需与传感器电源共地，若传感器电源容量（1A）小于模块所需电流（2A），当多个输入点同时动作时，传感器电源无法提供足够电流，导致输入信号电压低于模块动作门槛（通常≥15V），出现信号无法检测的情况。10.电力系统的频率调整中，一次调频由（）完成。A.同步发电机的调速器B.自动发电控制（AGC）C.调度中心指令D.负荷侧需求响应答案：A解析：一次调频是由发电机调速器自动响应频率变化（Δf），通过改变原动机出力（如汽轮机汽门开度）来调整有功功率，属于有差调节；二次调频由AGC系统通过调整调频机组出力实现无差调节；三次调频是经济调度，由调度中心指令分配负荷。二、判断题（每题1分，共10分）1.高压验电器使用前只需在有电设备上试验一次即可确认良好。（）答案：×解析：高压验电器使用前应在有电设备上试验确认良好，使用中还需在被验电设备的所有可能来电侧分别验电（如线路两端、变压器高低压侧），防止漏验。2.异步电动机的转差率s=0时，转子电流为0。（）答案：√解析：s=(n0-n)/n0，s=0时n=n0（同步转速），转子与旋转磁场无相对运动，转子导体不切割磁感线，感应电动势和电流为0。3.PLC的扫描周期主要由用户程序长度决定，与输入输出模块数量无关。（）答案：×解析：扫描周期包括输入采样、用户程序执行、输出刷新三个阶段。输入输出模块数量影响输入采样和输出刷新时间（需逐个读取/写入），因此模块数量越多，扫描周期越长。4.变频器的制动电阻功率选择过小会导致电阻过热损坏。（）答案：√解析：制动电阻的功率需满足制动时的能量消耗，若功率过小，单位时间内散热能力不足，电阻温度超过允许值（通常≤150℃），会导致绝缘老化或烧毁。5.变压器的空载损耗主要是铜损，负载损耗主要是铁损。（）答案：×解析：空载损耗（P0）是铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗（铁损），与电压有关；负载损耗（Pk）是绕组中的电阻损耗（铜损），与电流平方成正比。6.剩余电流动作保护器（RCD）的额定剩余动作电流越小，保护灵敏度越高，但越容易误动作。（）答案：√解析：额定剩余动作电流IΔn越小（如30mA），能检测到更小的漏电流，灵敏度高；但系统正常泄漏电流可能接近IΔn（如潮湿环境），易因干扰误动。7.同步电动机采用异步启动时，需在励磁绕组中串入电阻，防止感应过电压。（）答案：√解析：异步启动阶段，旋转磁场与转子有相对运动，励磁绕组会感应出高电压（频率f2=sf1，启动时s=1，f2=f1），串入5-10倍励磁绕组电阻可限制电流和电压，避免绝缘击穿。8.10kV电缆的外护套破损后，只要绝缘层未受损，仍可继续运行。（）答案：×解析：外护套（通常为聚乙烯或聚氯乙烯）的作用是防潮、防机械损伤。破损后水分侵入，会导致金属屏蔽层（如铜带）腐蚀，进而影响绝缘性能，需及时修复。9.微机型保护装置的采样频率越高，对故障信号的还原能力越强，因此采样频率越高越好。（）答案：×解析：采样频率需满足奈奎斯特采样定理（≥2倍最高信号频率），电力系统故障信号主要频率为基波（50Hz）和低次谐波（如100Hz、150Hz），通常采样频率取400-1200Hz（每周波8-24点）。过高的采样频率会增加计算量和硬件成本，实际中需综合考虑。10.电动机的星-三角降压启动适用于正常运行时为三角形接法的电动机，启动电流可降低为全压启动的1/3。（）答案：√解析：星接时每相绕组电压为Uφ=U线/√3（全压为U线），启动电流I星=Uφ/(Z)=(U线/√3)/Z=IΔ/√3（Δ接时IΔ=U线/Z），线电流I线星=I星=IΔ/√3，而Δ接线电流I线Δ=√3IΔ，故I线星=I线Δ/3，即启动电流降为1/3。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述高压断路器的“防跳”功能及实现方法。答案：防跳功能是防止断路器在手动或自动重合闸时，因控制开关（或重合闸装置）未复归、合闸回路故障等原因，导致断路器在分闸后立即再次合闸，形成“分-合”循环跳跃，损坏设备。实现方法：①电气防跳：利用防跳继电器（TBJ），当合闸命令持续存在时，分闸后TBJ启动并自保持，断开合闸回路；②机械防跳：通过操动机构的机械锁扣，在分闸后阻止合闸挚子再次扣合，需等合闸命令解除后才能再次合闸。实际中多采用电气防跳为主，机械防跳为辅。2.分析三相异步电动机运行中出现“嗡嗡”声且无法启动的可能原因及排查步骤。答案：可能原因：①电源缺相（一相断电）；②定子绕组匝间短路或接地；③转子笼条断裂或开焊；④负载过重（堵转）；⑤轴承卡死。排查步骤：①测量电源电压（线电压、相电压），确认是否缺相；②用兆欧表检测定子绕组对地绝缘，用万用表测量三相绕组直流电阻（偏差≤2%），判断是否短路；③断开负载，空试电机，若能启动则为负载问题；④用断笼侦察器或直接观察转子笼条（如铸铝转子）是否有断裂痕迹；⑤检查轴承是否灵活，有无卡阻现象。3.说明PLC梯形图中“立即输入/输出”指令的作用及应用场景。答案：作用：立即输入（I）指令直接从输入模块读取当前信号状态，不等待输入采样阶段；立即输出（O）指令直接将结果写入输出模块，不等待输出刷新阶段，减少信号响应延迟。应用场景：①需要快速响应的场合（如急停信号、高速计数输入）；②避免因扫描周期导致的信号丢失（如短脉冲输入）；③在用户程序执行过程中实时修改输出状态（如精确控制电磁阀动作时间）。4.简述变频器参数设置中“转矩提升”和“载波频率”的调整原则。答案：转矩提升（V/f曲线补偿）：①轻载时（如风机、泵类），减小转矩提升值，避免磁路过饱和导致电流增大；②重载启动时（如皮带机、破碎机），增大转矩提升值（5%-10%），补偿定子绕组电阻压降，保证启动转矩；③矢量控制模式下，转矩提升由变频器自动调整，无需手动设置。载波频率：①提高载波频率（如从4kHz升至8kHz）可减小电机噪声和电流谐波，但会增加变频器损耗（IGBT开关损耗），降低效率；②降低载波频率可减少损耗，但电机噪声增大，适用于对噪声不敏感的场合（如工业风机）；③根据电机功率选择：小功率电机（≤15kW）可选较高载波频率（8-12kHz），大功率电机（≥30kW）选较低（2-4kHz）。5.分析10kV线路零序电流保护与相间电流保护的配合关系。答案：①动作电流配合：零序电流保护的动作电流（I0.op）应大于线路最大不平衡零序电流（考虑CT误差、三相负载不平衡），同时小于相间电流保护的最小动作电流（Iφ.op.min），避免零序保护在相间故障时误动；②动作时间配合：零序保护的动作时间（t0）应小于相间保护的时间（tφ），因零序电流在单相接地故障时更敏感，需快速切除故障；③灵敏度配合：零序保护的灵敏系数（Ksen0=故障零序电流/I0.op）应≥1.5（近后备）或1.2（远后备），相间保护的灵敏系数（Ksenφ=故障相电流/Iφ.op）≥1.3-1.5，两者需覆盖不同故障类型（零序保护针对单相接地，相间保护针对相间短路）。四、案例分析题（每题15分，共30分）案例1：某机械加工厂10kV配电系统主接线为单母线分段，两台S11-1000kVA变压器（变比10/0.4kV，Uk=4%）并列运行。某日，1变压器低压侧出线柜（带800kVA负荷）的塑壳断路器（额定电流1250A，长延时脱扣电流1000A，短延时脱扣电流5000A，动作时间0.3s）频繁跳闸，跳闸时电流表显示A相电流1150A，B相1180A，C相1220A，母线电压380V正常。问题：（1）分析断路器跳闸的可能原因；（2）提出排查及处理措施。答案：（1）可能原因：①长延时脱扣器整定电流（1000A）过小，实际运行电流（约1200A，三相平均）超过整定值，导致长延时保护动作；②负荷侧存在三相不平衡（C相电流偏高），中性线电流增大（In=√(Ia²+Ib²+Ic²-IaIb-IbIc)≈√(1150²+1180²+1220²-1150×1180-1180×1220)≈200A），可能引发零序电流干扰；③断路器长延时特性曲线误差（如实际动作时间小于0.3s）；④负荷侧有周期性冲击负载（如焊机、冲压机），导致电流波动超过整定值。（2）排查及处理措施：①测量各相电流及中性线电流，确认是否存在持续过负荷（1200A超过1000A整定值20%）；②检查负荷侧设备，是否有新增负载或设备效率下降（如电机老化导致电流增大）；③用钳形电流表监测24小时电流曲线，确认是否为持续过负荷或冲击负载；④若确认过负荷，调整长延时脱扣电流（建议1.2倍额定电流，即1250A×1.2=1500A，但需不超过断路器额定电流1250A，故实际应校核变压器负载率：1000kVA变压器额定电流Ie=1000/(√3×0.4)=1443A，当前负载电流1200A对应负载率≈83%，未超过变压器额定电流，因此断路器整定值偏低）；⑤重新整定长延时脱扣电流为1250A（断路器额定电流），短延时电流调整为6×1250=7500A（原5000A可能偏低），动作时间0.3s不变；⑥检查中性线连接是否牢固，必要时对负荷进行三相平衡调整（如将部分C相负载转移至A、B相）。案例2：某污水处理厂使用西门子S7-1200PLC控制三台潜水排污泵（M1-M3），要求：①液位低于低水位（L）时，所有泵停止；②液位在L-H之间时，M1运行；③液位在H-HH之间时，M1、M2运行；④液位≥HH时，M1-M3全运行；⑤每台泵累计运行时间均衡（偏差≤2小时）；⑥具有过载保护（热继电器FR1-FR3常闭触点输入）。问题：（1）设计I/O分配表（输入输出各4点以上）；（2）绘制梯形图逻辑（重点体现液位控制和均衡切换）。答案：（1）I