电厂电气系统故障分析考试题库

电厂电气系统故障分析考试题库一、单项选择题（每题1分，共20分）1.电力系统中最常见的故障类型是下列哪一种？A.三相短路B.两相短路C.单相接地短路D.断线故障答案C解析统计表明，单相接地短路约占全部短路故障的65%～80%，是电力系统中最常见的故障类型。2.发电厂中，用于切除故障设备、保证无故障部分继续运行的最主要设备是？A.隔离开关B.断路器C.熔断器D.负荷开关答案B3.发生三相短路时，短路电流中包含的分量为？A.只有基波周期分量B.周期分量和非周期分量C.正序、负序和零序分量D.只有非周期分量答案B解析三相短路为对称短路，只有正序分量，但暂态过程中包含周期分量与衰减的非周期分量。4.发电机突然发生三相短路瞬间，定子绕组中出现的冲击电流最大值可达额定电流的多少倍？A.2～3倍B.5～8倍C.10～15倍D.20～25倍答案C解析发电机端三相短路时，冲击电流最大值通常可达额定电流的10～15倍。5.中性点不接地系统中发生单相接地故障时，非故障相电压将升高至线电压的多少倍（即升至线电压）？A.0.577B.1C.3D.3答案C解析中性点不接地系统单相接地时，非故障相对地电压由相电压升高至线电压，即升高为原来的3倍。6.下列哪种保护是发电机定子绕组及其引出线相间短路的主保护？A.过电流保护B.纵联差动保护C.过负荷保护D.负序电流保护答案B7.变压器差动保护的动作原理基于比较哪两侧的电流？A.高压侧与低压侧电压B.高压侧与低压侧电流的大小和相位C.励磁电流与负荷电流D.一次侧与二次侧的功率答案B8.距离保护第I段的保护范围通常为本线路全长的多少？A.50%左右B.70%～75%C.80%～85%D.100%答案C解析距离I段为无时限速断保护，为避免超出线路末端造成误动，保护范围一般为本线路全长的80%～85%。9.发电厂升压变压器出口发生三相短路时，对变压器危害最大的是？A.油箱过热B.绕组产生的巨大电动力C.绝缘油老化D.铁芯饱和答案B解析短路电流产生的电动力与电流平方成正比，巨大的冲击电流会在绕组中产生极大的电动力，可能导致绕组变形甚至损坏。10.发电机失磁后，一般表现为？A.机端电压升高、无功升高B.机端电压下降、无功下降并吸收无功C.频率升高D.有功功率突然增大答案B11.电力系统发生两相短路时，短路电流中存在的序分量是？A.正序和零序B.正序和负序C.负序和零序D.只有正序答案B12.电流互感器二次侧开路时会产生什么后果？A.无任何影响B.二次侧产生高电压，危及设备与人身安全C.一次电流减小D.互感器精度提高答案B13.发电机纵联差动保护与变压器纵联差动保护相比，后者必须特殊考虑的问题是？A.不平衡电流B.励磁涌流C.过电压D.频率变化答案B解析变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，会产生很大的励磁涌流，可能导致差动保护误动，因此变压器差动保护必须采取涌流闭锁措施。14.发电厂母线故障时，下列哪种保护动作最快？A.发电机过流保护B.变压器后备保护C.母线差动保护D.线路距离保护答案C15.下列关于隔离开关的操作规定，正确的是？A.可以拉合负荷电流B.可以拉合故障电流C.不能接通或断开负荷电流D.任何情况下都可操作答案C16.电力系统稳定性的主要分为哪两类？A.静态稳定与动态稳定B.暂态稳定与动态稳定C.静态稳定与暂态稳定D.频率稳定与电压稳定答案C17.发电机定时限过电流保护的动作时限一般比相邻元件保护动作时限？A.相同B.大一个时间级差ΔC.小一个时间级差D.无配合要求答案B18.变压器瓦斯保护中，重瓦斯保护动作于？A.发信号B.跳闸C.仅切换电源D.调节分接头答案B解析轻瓦斯发信号，重瓦斯跳闸，是变压器内部故障的主保护。19.故障录波器在电力系统中的主要作用是？A.计量电量B.记录故障前后电气量波形，用于故障分析C.自动切除故障D.调节系统频率答案B20.微机保护中，采样频率的选择应满足什么定理的要求？A.叠加定理B.戴维南定理C.采样定理（奈奎斯特定理）D.基尔霍夫定律答案C二、多项选择题（每题2分，共20分）1.电力系统短路故障可能引起的后果包括？A.短路点产生电弧烧毁设备B.短路电流的热效应使设备发热损坏C.短路电流的电动力使设备变形损坏D.系统电压下降，影响用户正常工作答案ABCD2.发电机定子绕组内部故障包括？A.相间短路B.匝间短路C.单相接地D.断线答案ABCD3.下列属于发电机主保护的有？A.纵联差动保护B.匝间短路保护C.定子接地保护D.过励磁保护答案ABCD解析发电机主保护包括纵差保护（相间短路）、匝间保护、定子接地保护等；过励磁保护也是发电机重要的保护之一。4.变压器励磁涌流的主要特点有？A.含有大量高次谐波，以二次谐波为主B.含有大量非周期分量C.波形出现间断D.幅值可达额定电流的6～8倍答案ABCD5.发电机失磁后对电力系统的影响包括？A.从系统中吸收大量无功，导致系统电压下降B.可能引起系统电压崩溃C.可能造成发电机过电流D.可能导致发电机异步运行答案ABCD6.电流互感器的误差来源包括？A.励磁电流B.铁芯饱和C.二次负载过大D.一次电流倍数过大答案ABCD7.下列关于断路器操作的说法，正确的有？A.断路器可以断开负荷电流B.断路器可以断开短路电流C.断路器可以断开空载线路的充电电流D.断路器可以断开空载变压器的励磁电流答案ABCD8.故障分析中常用的对称分量法，可将不对称故障分解为哪些序分量？A.正序分量B.负序分量C.零序分量D.直流分量答案ABC9.厂用电系统发生故障时，可能造成的后果有？A.锅炉给水中断B.汽轮机真空下降C.锅炉灭火D.发电机跳闸停机答案ABCD10.继电保护装置的基本要求是？A.选择性B.速动性C.灵敏性D.可靠性答案ABCD三、判断题（每题1分，共15分）1.电力系统发生短路故障时，电网电压会大幅下降。答案正确2.发电机发生匝间短路时，机端电流一定会明显增大。答案错误解析匝间短路时，短路环内产生很大的环流，但机端相电流变化可能不大，因此需要专门的匝间短路保护。3.变压器差动保护可以反映变压器的任何内部故障，包括轻微的匝间短路。答案错误解析差动保护对匝间短路等轻微内部故障的灵敏度可能不足，通常还需配置瓦斯保护等作为补充。4.距离保护是利用短路时电压与电流的比值（测量阻抗）来反映故障位置的保护。答案正确5.发电机采用自并励励磁方式时，机端三相短路后励磁电压不会立即消失。答案错误解析自并励方式励磁电源取自机端，机端三相短路时励磁电压迅速衰减为零，会出现励磁电动势消失的严重问题。因此需要采取相应的保护与措施。6.高压断路器在跳闸后可以立即重合闸，无需考虑任何条件。答案错误解析自动重合闸需考虑故障点消弧时间、断路器灭弧介质恢复时间等条件。7.中性点经消弧线圈接地系统中，发生单相接地后仍可继续运行一定时间。答案正确8.发电机失磁保护应延时动作，不应瞬时跳闸。答案正确解析失磁后发电机尚可短时异步运行，为了利用异步功率并给运行人员处理时间，失磁保护通常带时限动作。9.电流互感器的一次电流与二次电流之比等于其匝数比的反比。答案正确10.发电机定子绕组单相接地时，故障点电流可能很小，不会对铁芯造成损害。答案错误解析故障点电弧会烧伤铁芯，且故障电流虽小但持续存在，长时间运行会扩大损坏范围。因此大型发电机必须装设定子接地保护。11.对于220kV及以上电压等级的输电线路，一般需要配置两套独立的继电保护装置。答案正确12.变压器空载合闸时的励磁涌流可能会引起差动保护误动作。答案正确13.电气设备发生短路故障后，系统频率会立即下降。答案错误解析短路故障主要引起电压下降和电流增大；频率下降主要与有功功率缺额有关。14.发电机在运行中失去励磁后，仍然可以向系统输出有功功率。答案正确解析失磁后发电机转入异步运行状态，可继续向系统输出一定的有功功率，但需从系统吸收大量无功。15.互感器二次回路应有且只能有一个接地点。答案正确四、简答题（每题5分，共15分）1.简述对称分量法的基本思想。答案对称分量法将一组不对称的三相电气量分解为三组对称的序分量：正序分量（A-B-C相序）、负序分量（A-C-B相序）和零序分量（三相大小相等、相位相同）。对于三相对称的电力系统，各序分量独立满足电路定律，可分别计算后再叠加，从而将不对称故障的分析转化为对称电路的分析。2.简述发电机纵联差动保护的原理及保护范围。答案发电机纵联差动保护比较发电机中性点侧与机端侧同相电流的大小和相位。正常运行时两侧电流相等，差动回路中不平衡电流很小，保护不动作。当保护范围内（发电机定子绕组及引出线）发生相间短路时，两侧电流不等，差动电流增大，超过整定值后保护瞬时动作跳闸。保护范围为发电机中性点至机端电流互感器之间的定子绕组及引出线。3.变压器差动保护中，不平衡电流是如何产生的？应采取哪些措施减小不平衡电流？答案不平衡电流产生的主要原因包括：(1)变压器两侧电流互感器变比与变压器变比不完全匹配；(2)变压器两侧电流互感器型号不同引起的误差；(3)变压器励磁涌流及外部故障时电流互感器饱和；(4)变压器调压分接头改变引起的变比变化。主要措施：(1)采用平衡线圈或数字补偿精确匹配两侧电流；(2)选用同型号、同特性的电流互感器；(3)采用带比率制动特性的差动保护；(4)利用二次谐波闭锁或波形间断原理识别并闭锁励磁涌流。五、案例分析题（每题15分，共30分）1.某发电厂一台300MW汽轮发电机，采用单元接线接入220kV系统。某日运行中，发电机纵联差动保护动作、主断路器跳闸、灭磁开关跳闸，汽轮机紧急停机。事后检查发现，发电机A相引出线套管处有明显的短路放电痕迹，B、C两相套管完好。请回答：(1)初步判断发生了什么故障？为什么纵联差动保护能正确动作？(2)故障点流过的短路电流性质是什么？写出该故障类型的序分量特征。(3)该故障若未被及时切除，可能造成哪些后果？答案：(1)初步判断为发电机A相引出线套管处发生单相接地短路故障（A相对外壳放电）。故障点位于发电机纵联差动保护范围之内（机端电流互感器至中性点电流互感器之间），差动保护感受到差动电流超过整定值，故正确动作跳闸。(2)故障点流过的是单相接地短路电流。该故障为不对称故障，采用对称分量法分解后，短路电流中包含正序、负序和零序分量。其中零序分量的大小与系统中性点接地方式有关。对于大接地电流系统，单相接地短路电流数值很大。(3)若故障未被及时切除，可能造成的后果：①故障点电弧高温将烧毁套管绝缘，甚至引燃附近设备，扩大事故；②非故障相电压可能升高，对绝缘薄弱环节构成威胁；③负序电流在转子表面感应出100Hz涡流，可能烧伤转子本体；④系统电压下降，威胁系统稳定运行，可能造成发电机与系统失步。2.某220kV升压站一条出线发生C相永久性单相接地故障。线路配置距离保护和自动重合闸。故障过程记录如下：故障发生后，线路保护瞬间动作跳开C相断路器，重合闸动作成功合闸，但合闸后约0.5秒保护再次动作，三相跳闸，故障录波显示C相仍有故障电流。请回答：(1)该线路采用的是哪种重合闸方式？为什么第一次单相跳闸后重合闸可以动作？(2)为什么重合后保护会再次动作并三相跳闸？(3)根据故障发展过程，分析可能的故障原因，并说明此类故障对系统的影响。答案：(1)该线路采用的是综合重合闸方式中的单相重合闸。线路发生单相接地故障时，保护选相跳开故障相（C相），非故障相继续运行，重合闸经延时后对故障相进行重合。第一次跳闸后，若故障点电弧已经熄灭且绝缘恢复，重合闸即可成功。(2)重合后保护再次动作，说明故障点仍然存在，即属于永久性故障。C相重合于永久性接地故障，保护再次检测到故障电流后，按重合闸后加