2026年电力变压器故障试题(含答案)

2026年电力变压器故障试题(含答案)一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某110kV变压器油色谱分析显示氢气（H₂）含量150μL/L（注意值150μL/L），甲烷（CH₄）30μL/L，乙烷（C₂H₆）10μL/L，乙烯（C₂H₄）5μL/L，乙炔（C₂H₂）未检出，最可能的故障类型是（）。A.高温过热（＞700℃）B.中温过热（300-700℃）C.局部放电D.低能量火花放电答案：C解析：根据三比值法（改良电协研法），H₂为主（占总烃60%以上），且C₂H₂未检出，符合局部放电特征（放电能量密度较低，主要分解H₂和CH₄）。2.运行中变压器铁芯多点接地故障的典型特征是（）。A.油中乙炔（C₂H₂）含量急剧升高B.铁芯对地绝缘电阻低于100MΩC.绕组直流电阻三相不平衡率＞2%D.顶层油温与环境温差超过50℃答案：B解析：正常铁芯应单点接地，多点接地会导致铁芯对地绝缘电阻显著降低（通常＜100MΩ）；A为电弧放电特征，C为绕组或分接开关故障，D为冷却系统异常或严重过热。3.某220kV变压器空载合闸时出现励磁涌流，导致差动保护误动，最可能的原因是（）。A.绕组匝间短路B.铁芯剩磁过大C.分接开关接触不良D.套管末屏接地不良答案：B解析：励磁涌流大小与铁芯剩磁方向和大小直接相关，剩磁过大时涌流峰值可达额定电流8-10倍，可能导致差动保护误动；A会导致负载时电流异常，C影响负载损耗，D引发局部放电。4.变压器绕组变形的最直接检测方法是（）。A.油中溶解气体分析（DGA）B.频响分析法（FRA）C.直流电阻测试D.空载损耗试验答案：B解析：频响分析法通过比较绕组频率响应曲线的变化，可灵敏检测绕组轴向/径向变形；DGA反映内部放电或过热，直流电阻检测匝间短路或接触不良，空载损耗反映铁芯损耗。5.分接开关切换过程中，过渡电阻烧断的主要现象是（）。A.油色谱中一氧化碳（CO）含量升高B.切换瞬间高压侧电流出现尖峰C.绕组直流电阻三相偏差超过5%D.分接位置指示与实际位置不符答案：C解析：过渡电阻烧断会导致切换后绕组匝数突变，直流电阻差值显著增大（正常偏差≤2%）；A为固体绝缘过热，B为正常切换暂态，D为机械卡阻。6.变压器套管末屏接地不良的典型局放特征是（）。A.特高频（UHF）信号集中在工频负半周B.超声波信号呈连续周期性C.油中氢气（H₂）和甲烷（CH₄）比例接近1:1D.红外测温显示套管中部温度异常答案：A解析：末屏悬浮放电属于典型的尖端放电，UHF信号多集中在工频负半周（电场畸变方向）；B为悬浮电位放电，C为低能放电，D为导电回路接触不良。7.运行中变压器发生出口三相短路时，最易受损的部件是（）。A.高压绕组中部B.低压绕组端部C.铁芯夹件D.分接开关触头答案：B解析：出口短路时，低压绕组承受的径向电动力最大（电流大、匝数多），端部机械支撑较弱，易发生绕组变形或匝间绝缘击穿。8.某变压器油中微水含量为35mg/L（20℃），对于220kV变压器，该值（）。A.正常（注意值≤30mg/L）B.接近注意值，需跟踪C.超标，需干燥处理D.严重超标，立即停运答案：C解析：220kV变压器油中微水注意值为≤20mg/L（500kV≤15mg/L，110kV≤30mg/L），35mg/L已超标，可能降低绝缘强度，需干燥。9.变压器铁芯穿心螺栓绝缘损坏的主要危害是（）。A.导致铁芯多点接地，局部过热B.引起绕组对地绝缘击穿C.增大空载损耗，降低效率D.造成分接开关误动作答案：A解析：穿心螺栓绝缘损坏会使铁芯通过螺栓形成额外接地点，构成多点接地回路，产生环流导致局部过热；B为绕组主绝缘故障，C为铁芯硅钢片短路，D为机械故障。10.变压器绕组匝间短路的早期检测最有效的方法是（）。A.空载电流测试B.短路阻抗测试C.局部放电测试（超声波法）D.油中溶解气体分析答案：D解析：匝间短路初期，绝缘纸受热分解产生CO、CO₂（固体绝缘过热），同时局部放电产生H₂、CH₄，DGA可早期发现；A、B需短路严重到一定程度才会变化，C需放电量足够大。11.某35kV变压器冷却风扇全停后，顶层油温30分钟内从55℃升至75℃，此时应（）。A.继续运行，加强监视B.降低负载至额定容量的70%C.立即停运变压器D.启动备用冷却器答案：B解析：风扇全停时，自然冷却下顶层油温上升速率应≤1℃/min（规程要求），30分钟升20℃（速率0.67℃/min），可降低负载至70%额定容量继续运行，若速率超过1℃/min则需停运。12.变压器有载分接开关油室与本体油室连通的主要风险是（）。A.分接开关油污染本体油B.本体油进入分接开关导致动作卡阻C.降低分接开关绝缘水平D.增大本体油微水含量答案：A解析：分接开关切换时产生电弧，会分解油产生游离碳、金属颗粒等杂质，若油室连通，杂质进入本体油会降低整体绝缘性能；B、C、D为次要风险。13.变压器绕组直流电阻测试时，采用大电流（如10A）测试的主要目的是（）。A.缩短充电时间，提高测试效率B.消除接触电阻影响，提高精度C.模拟负载电流，检测动态接触性能D.避免绕组电感影响，稳定读数答案：B解析：绕组直流电阻较小（如110kV变压器高压绕组约0.1-1Ω），测试电流过小（如1A）时，引线接触电阻（约0.001Ω）占比大，误差显著；大电流可降低相对误差，提高精度。14.变压器铁芯硅钢片间绝缘损坏的直接后果是（）。A.铁芯涡流损耗增大，局部过热B.绕组对地绝缘电阻降低C.分接开关动作电压升高D.油中乙炔含量异常升高答案：A解析：硅钢片间绝缘损坏会导致涡流回路增大，涡流损耗（与厚度平方成正比）显著增加，引起铁芯局部过热；B为绕组主绝缘问题，C为分接开关机械问题，D为电弧放电。15.某变压器油色谱出现“三比值”编码为102（C₂H₂/C₂H₄=0.5-2，CH₄/H₂=0.1-1，C₂H₄/C₂H₆≥3），对应的故障类型是（）。A.低能放电（火花放电）B.高能放电（电弧放电）C.中温过热（300-700℃）D.高温过热（＞700℃）答案：B解析：根据三比值法，编码102对应高能放电（电弧放电），特征气体为C₂H₂（乙炔）和H₂（氢气）为主，C₂H₄（乙烯）次之。二、判断题（每题1分，共10分）1.变压器绕组变形后，其短路阻抗值一定会增大。（）答案：×解析：绕组轴向压缩可能导致短路阻抗增大，径向扩张可能导致短路阻抗减小，具体取决于变形类型。2.铁芯多点接地故障会导致变压器空载损耗增大。（）答案：√解析：多点接地形成环流，增加铁芯损耗，表现为空载损耗（P₀）上升。3.变压器油中微水含量随温度升高而降低，因此测试微水时应在高温状态下进行。（）答案：×解析：油中微水溶解度随温度升高而增加，低温时微水易析出（以游离水形式存在），因此应在常温下测试更能反映真实状态。4.有载分接开关切换过程中，过渡电阻的作用是限制切换瞬间的环流。（）答案：√解析：过渡电阻串联在切换回路中，可将环流限制在额定电流的1.5-2倍，避免电弧过大。5.变压器套管介损（tanδ）测试值超标，一定是套管本身绝缘劣化导致的。（）答案：×解析：末屏接地不良、套管表面脏污（受潮）也会导致介损增大，需结合其他试验（如末屏绝缘电阻）综合判断。6.变压器轻瓦斯保护动作的原因只能是内部产生气体。（）答案：×解析：油位降低（如漏油）、气体继电器密封不良进气、变压器加油后空气未排尽也会导致轻瓦斯动作。7.绕组匝间短路故障会导致变压器空载电流增大。（）答案：√解析：匝间短路使有效匝数减少，励磁电抗降低，空载电流（I₀）增大。8.变压器冷却器控制回路故障导致部分冷却器停运，应立即降低负载至额定容量的50%。（）答案：×解析：部分冷却器停运时，应根据顶层油温及负载情况调整，一般允许在额定负载下运行（若油温未超85℃），或按厂家规定执行。9.分接开关触头烧蚀会导致绕组直流电阻三相不平衡率增大。（）答案：√解析：触头烧蚀引起接触电阻增大，导致对应分接位置的直流电阻值异常，三相偏差超过2%。10.变压器油中乙炔（C₂H₂）含量超过5μL/L（220kV及以上），说明存在电弧放电故障，必须立即停运。（）答案：×解析：注意值为5μL/L（220kV及以上），若含量稳定且增长缓慢，可跟踪分析；若短时间内急剧上升（如＞10μL/L），则需停运。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述变压器绕组变形的主要原因及检测方法。答案：主要原因：①出口短路或近区短路冲击（电动力导致绕组位移、扭曲）；②运输或安装过程中机械碰撞；③长期运行中的热膨胀累积。检测方法：①频响分析法（FRA）：比较绕组频率响应曲线（1kHz-1MHz）的变化；②低电压短路阻抗法：测量短路阻抗值与出厂值的偏差（＞3%视为异常）；③电容量测量：对比三相绕组间、绕组对地电容量（偏差＞5%可能变形）。2.分析变压器铁芯多点接地故障的危害及处理措施。答案：危害：①接地回路产生环流（可达数安），导致铁芯局部过热（温度＞800℃）；②过热使油分解产生H₂、CH₄、C₂H₄等气体（DGA异常）；③长期过热加速绝缘老化，可能引发铁芯与绕组间绝缘击穿。处理措施：①检测铁芯接地电流（正常＜100mA，超标则为多点接地）；②采用交流法（220V/1A）定位接地点；③若为金属性接地，可通过电容放电烧断接地点；若为非金属性接地（如油泥），需吊芯清理。3.某110kV变压器油色谱显示总烃（THC）=120μL/L（注意值150μL/L），C₂H₂=8μL/L（注意值5μL/L），H₂=200μL/L，试判断故障类型并说明依据。答案：故障类型：低能放电（火花放电）。依据：①C₂H₂（乙炔）存在且超过220kV以下变压器注意值（5μL/L），是放电特征气体；②H₂（氢气）含量较高（＞150μL/L），符合放电分解H₂的特性；③总烃未严重超标，说明放电能量较低；④三比值法（C₂H₂/C₂H₄=8/（假设C₂H₄=2）=4，CH₄/H₂=（假设CH₄=30）/200=0.15，C₂H₄/C₂H₆=2/（假设C₂H₆=1）=2），编码可能为102（高能放电），但结合总烃值较低，更可能是低能放电（如分接开关触头接触不良、铁芯悬浮电位放电）。4.简述变压器有载分接开关切换异常的常见现象及原因。答案：常见现象：①切换过程中声音异常（异响、卡阻）；②分接位置指示与实际位置不符；③切换后绕组直流电阻偏差增大；④油色谱中C₂H₂、H₂含量升高。原因：①触头烧蚀（接触电阻增大）；②机械传动部件磨损（如齿轮、连杆）；③过渡电阻烧断或接触不良；④油室油劣化（绝缘强度降低，电弧熄灭困难）；⑤控制回路故障（如限位开关失效、电机电源中断）。5.变压器套管末屏接地不良的检测方法有哪些？答案：检测方法：①末屏绝缘电阻测试（正常＞1000MΩ，接地不良时＜1000MΩ）；②介损（tanδ）测试（末屏悬浮时，套管整体tanδ增大）；③特高频（UHF）局放检测（末屏放电产生特高频信号，定位在套管根部）；④红外测温（末屏接触不良时，连接处温度升高）；⑤油色谱分析（长期放电产生H₂、CH₄等气体）。四、案例分析题（每题15分，共30分）案例1：某220kV主变（型号SFSZ11-180000/220），运行中轻瓦斯保护动作，取油样检测：H₂=280μL/L（注意值150），CH₄=85μL/L，C₂H₆=20μL/L，C₂H₄=12μL/L，C₂H₂=0μL/L，CO=180μL/L（注意值300），CO₂=1200μL/L（注意值10000）。红外测温显示铁芯夹件温度65℃（环境温度25℃），铁芯接地电流1.2A（正常＜0.1A）。问题：（1）判断故障类型及依据；（2）提出下一步检测措施；（3）制定处理方案。答案：（1）故障类型：铁芯多点接地导致的局部过热。依据：①铁芯接地电流1.2A（远超过0.1A），说明存在多点接地回路；②油色谱中H₂（280）、CH₄（85）、C₂H₄（12）升高，符合过热分解特征（H₂/总烃≈60%，CH₄为主，C₂H₄次之）；③红外测温铁芯夹件温度65℃（温升40℃，超过正常＜30℃），验证局部过热；④C₂H₂未检出，排除电弧放电。（2）下一步检测措施：①使用铁芯接地电流在线监测装置持续跟踪电流变化；②采用交流法（220V/1A）定位接地点（测量各铁芯拉板、夹件对地电压，电压突变点为接地点）；③测量铁芯与夹件间绝缘电阻（正常＞1000MΩ，降低则为金属性接地）；④检查铁芯接地引下线是否存在接触不良（可能导致环流）。（3）处理方案：①若为金属性多点接地（如铁芯拉板与夹件短路），采用电容放电法（1000μF电容充电至200V，对铁芯放电烧断接地点）；②若为非金属性接地（如油泥、铁锈堆积），需吊芯清理铁芯表面杂质，恢复单点接地；③处理后复测铁芯接地电流（应＜0.1A），油色谱跟踪3个月，确认气体含量稳定下降；④加强运行中红外测温（每周1次）和油色谱检测（每月1次），直至数据正常。案例2：某35kV配电变压器（型号S13-2000/35），用户反映低压侧电压波动大，三相电压不平衡（A相22