2025年電氣工程師考試電氣系統(tǒng)故障分析沖刺押題試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（每題1分，共10分）1.電力系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時，非故障相電壓會升高，這種現(xiàn)象主要是由于（）引起的。A.故障點消耗大量無功B.電源內(nèi)阻抗的影響C.系統(tǒng)中性點電位升高D.故障相電流突然增大2.在采用對稱分量法分析不對稱故障時，計算負(fù)序電流需要用到（）。A.故障點的電壓測量值B.系統(tǒng)的正序阻抗和負(fù)序阻抗C.故障點的電流測量值D.電源的相電壓和線電壓3.電力系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電流的非周期分量最大，其主要原因是（）。A.故障點距離電源較遠(yuǎn)B.系統(tǒng)總阻抗較小C.系統(tǒng)存在較大的感抗D.故障發(fā)生瞬間存在初始余弦電壓4.下列哪種保護方式通常用于反映相間短路的故障？（）A.接地保護B.電流速斷保護C.過電流保護D.差動保護5.在電力系統(tǒng)中，限制短路電流的主要措施之一是（）。A.提高系統(tǒng)電壓等級B.增加系統(tǒng)無功補償容量C.使用高阻抗母線D.減少系統(tǒng)并列運行回路6.電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時，如果接地電阻較小，則（）。A.故障相電流很大，可能導(dǎo)致相間短路B.非故障相電壓接近線電壓C.只有故障相出現(xiàn)保護動作D.非故障相電流會通過大地流向故障點7.對于大容量發(fā)電機，通常采用（）作為其主要的主保護。A.電流速斷保護B.過負(fù)荷保護C.瓦斯保護D.差動保護8.在繼電保護整定計算中，通常將系統(tǒng)在最小運行方式下的阻抗稱為（）。A.系統(tǒng)阻抗B.等效阻抗C.整定阻抗D.最小阻抗9.電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，保護裝置的動作行為直接影響著（）。A.故障點的電弧長度B.系統(tǒng)的頻率變化C.故障切除時間D.非故障線路的負(fù)荷10.故障錄波裝置在電力系統(tǒng)故障分析中主要起到的作用是（）。A.自動切除故障B.記錄故障前后系統(tǒng)的電氣量變化C.限制短路電流D.發(fā)出故障報警信號二、填空題（每空1分，共20分）1.電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，可能導(dǎo)致設(shè)備絕緣損壞、系統(tǒng)振蕩甚至引發(fā)（）。2.根據(jù)短路故障發(fā)生的地點不同，可分為（）短路、（）短路和（）短路。3.計算短路電流時，系統(tǒng)阻抗包括（）阻抗、（）阻抗和（）阻抗。4.電流互感器的飽和可能導(dǎo)致繼電保護（）或（）。5.繼電保護裝置應(yīng)滿足（）、（）、（）和（）四個基本要求。6.對于中性點不接地的電力系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時，非故障相的電壓會升高到接近（）。7.短路電流周期分量有效值的大小與（）成正比，與（）成反比。8.在電力系統(tǒng)中，距離保護通常用于（）和（）的保護。9.繼電保護整定計算中，“近后備”是指（），“遠(yuǎn)后備”是指（）。10.故障分析的主要目的包括確定故障類型、計算故障參數(shù)、分析保護動作行為以及評估（）等。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述對稱分量法在電力系統(tǒng)故障分析中的應(yīng)用原理。2.簡述電流速斷保護和過電流保護在原理、整定和適用范圍上的主要區(qū)別。3.簡述電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，產(chǎn)生電弧的原因及其危害。4.簡述進行電力系統(tǒng)故障分析的一般步驟。四、計算題（每題10分，共30分）1.有一臺變壓器，其額定電壓為110/11kV，短路電壓百分值Uk%=10。試計算當(dāng)系統(tǒng)在額定電壓下發(fā)生三相短路時，變壓器低壓側(cè)的短路電流周期分量有效值是多少？（假設(shè)變壓器高壓側(cè)短路電壓等于其短路電壓百分值）2.電力系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障，故障點距離電源約為10km，系統(tǒng)正序阻抗為0.4Ω/km，負(fù)序阻抗與正序阻抗相等，零序阻抗為3倍正序阻抗。試定性分析故障前后系統(tǒng)各相電壓的變化情況。3.某線路采用電流速斷保護和過電流保護。已知電流速斷保護的動作電流整定為8kA，返回系數(shù)為0.85；過電流保護的動作電流整定為4kA，時限為1.5s。試分析當(dāng)在線路上發(fā)生一個持續(xù)時間為2s的故障時，這兩種保護是否會發(fā)生動作？并說明理由。五、分析題（每題15分，共30分）1.某變電站內(nèi)，一臺變壓器發(fā)生故障，保護裝置動作并跳閘，同時故障錄波裝置記錄到了故障時的電流和電壓波形。請簡述如何利用故障錄波圖和繼電保護信息分析故障類型、故障相別以及可能的故障原因。2.在中性點接地的電力系統(tǒng)中，如果發(fā)生單相接地故障，為什么通常不立即切除故障線路，而是允許短時運行？這種運行方式存在哪些風(fēng)險？應(yīng)采取哪些措施來限制故障影響？---試卷答案一、單項選擇題1.C2.B3.D4.B5.B6.D7.D8.C9.C10.B二、填空題1.系統(tǒng)崩潰2.輸電線路、變壓器、母線3.電阻、電抗、導(dǎo)納4.誤動、拒動5.選擇性、快速性、靈敏性、可靠性6.線電壓7.系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)阻抗8.輸電線路、變壓器9.本線路后備保護+相鄰線路后備保護、相鄰線路后備保護10.故障影響三、簡答題1.解析思路：對稱分量法基于對稱性原理，將不對稱的故障電流或電壓分解為正序、負(fù)序和零序三個相互對稱的分量。通過計算這三個序分量，可以建立序網(wǎng)圖，分別計算各序分量的電流和電壓，最終合成得到故障點的總電流和電壓，從而簡化了不對稱故障的分析計算過程。2.解析思路：電流速斷保護反應(yīng)故障電流的幅值，動作速度快，通常不帶時限或帶很短時限（如0.1s），整定值較高，保護區(qū)末端動作可靠性低，適用于瞬時性故障或作為主保護。過電流保護也反應(yīng)故障電流幅值，但動作速度較慢（通常0.5s或1s以上），整定值較低，按階梯原則整定，可靠性高，通常作為后備保護。3.解析思路：短路故障時，巨大的故障電流流過導(dǎo)體，產(chǎn)生電動力和高溫，當(dāng)溫度和電動力超過導(dǎo)體及周圍絕緣材料的承受能力時，會燒穿絕緣，形成電弧。電弧產(chǎn)生弧光和高溫，進一步加劇絕緣損壞，可能引發(fā)相間短路、接地短路或設(shè)備爆炸等嚴(yán)重事故。4.解析思路：故障分析的一般步驟包括：確定故障類型和相別；選擇合適的分析方法（如對稱分量法）；建立相應(yīng)的序網(wǎng)圖；進行故障計算，求取故障參數(shù)（如電流、電壓）；分析保護裝置的動作行為；評估故障對系統(tǒng)和設(shè)備的影響；分析故障原因，提出防止措施。四、計算題1.解析思路：根據(jù)題意，高壓側(cè)短路電壓百分值等于短路阻抗，即Zk=Uk%*(Ue2/Sne)。計算系統(tǒng)總阻抗Zs=Ls*Xs=10km*0.4Ω/km=4Ω。由于是三相短路，短路電流周期分量有效值Ik=Ue/√3*Zs=110kV/√3*4Ω≈15.79kA。低壓側(cè)額定電壓為11kV，則低壓側(cè)短路電流周期分量有效值Ik'=Ik*(Ue'/Ue)=15.79kA*(11kV/11kV)=15.79kA。2.解析思路：A相接地故障，故障相A相電壓為零。正序網(wǎng)絡(luò)中，故障點電位為零，電源正序電壓U+加在故障點到無窮大電源之間的正序阻抗上，故障點正序電壓U+=I_fault*Z_line*X_line。非故障相B、C相，故障前后電壓會升高，電壓升高倍數(shù)與非故障序電壓有關(guān)。零序網(wǎng)絡(luò)中，零序電流從故障點經(jīng)大地流回，流過整個系統(tǒng)的零序阻抗。故障點零序電壓U0=I_fault*Z0_line*X0_line。非故障相B、C相電壓會升高，升高的倍數(shù)與零序電流和零序阻抗有關(guān)。定性分析：故障相電壓最低（為零），非故障相電壓升高。3.解析思路：電流速斷保護動作電流整定8kA，大于故障電流（假設(shè)大于8kA），且速度快，故障持續(xù)2s，保護應(yīng)動作。過電流保護動作電流4kA，小于故障電流（假設(shè)大于4kA），時限1.5s，故障持續(xù)2s，保護應(yīng)動作。因此，兩種保護均會動作。五、分析題1.解析思路：利用故障錄波圖分析：觀察電流電壓波形是否對稱，判斷故障相別。觀察故障電流是否出現(xiàn)非周期分量，判斷故障類型（如短路）。觀察故障前后電流電壓變化規(guī)律，計算故障參數(shù)。結(jié)合繼電保護信息：分析保護動作順序和時間，判斷故障發(fā)生位置和范圍。綜合錄波圖和保護信息，可以較全面地分析故障類型、相別、位置、原因等。2.解析思路：中性點接地系統(tǒng)單相接地時，故障