2025年高壓電工考試題庫(kù)（高壓電力系統(tǒng)故障分析）實(shí)戰(zhàn)案例案例1：110kV某線(xiàn)路單相接地故障分析與處理2024年10月15日14時(shí)30分，某220kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出“110kVⅠ母零序電壓35V”“110kV某線(xiàn)路零序Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作”“110kV某線(xiàn)路132開(kāi)關(guān)跳閘”告警信號(hào)。運(yùn)行人員立即查看后臺(tái)數(shù)據(jù)：110kVⅠ母A相電壓28kV，B相29kV，C相0.5kV；線(xiàn)路132開(kāi)關(guān)跳閘前零序電流120A（二次值），故障錄波器顯示故障起始時(shí)刻為14:29:58，持續(xù)時(shí)間0.3秒，故障相為C相，測(cè)距結(jié)果顯示距變電站12.3km。故障前運(yùn)行方式：220kV變電站110kVⅠ、Ⅱ母分列運(yùn)行，110kV某線(xiàn)路（長(zhǎng)度25km，LGJ-300導(dǎo)線(xiàn)，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地）由110kVⅠ母供電，對(duì)側(cè)為某風(fēng)電場(chǎng)110kV變電站，線(xiàn)路保護(hù)配置為RCS-941A（縱聯(lián)零序+距離保護(hù)），零序Ⅰ段定值0.8A（二次值，對(duì)應(yīng)一次值40A），動(dòng)作時(shí)間0.3秒。故障現(xiàn)象分析：1.母線(xiàn)電壓異常：C相電壓顯著降低，非故障相電壓升高至近線(xiàn)電壓（正常相電壓約63.5kV，線(xiàn)電壓110kV），符合中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)單相接地特征（故障相電壓降低，非故障相電壓升高但不超過(guò)線(xiàn)電壓）。2.零序保護(hù)動(dòng)作：零序電流120A（二次值）超過(guò)零序Ⅰ段定值0.8A，保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)本側(cè)開(kāi)關(guān)。因系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，單相接地故障電流較大（一次值約600A，計(jì)算：二次零序電流=一次零序電流/CT變比，線(xiàn)路CT變比為600/5，故一次零序電流=120A×(600/5)=14400A？此處需修正，實(shí)際CT變比應(yīng)為例如600/5，則二次電流120A對(duì)應(yīng)一次電流=120×(600/5)=14400A，明顯過(guò)大，可能案例中CT變比為200/5，則一次電流=120×(200/5)=4800A，更合理）。實(shí)際應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整，假設(shè)系統(tǒng)零序阻抗為10Ω，中性點(diǎn)電阻10Ω，單相接地電流=110kV/√3/(10+10)=3175A（一次值），經(jīng)CT（變比600/5）轉(zhuǎn)換后二次電流=3175/(600/5)=26.46A，接近告警值，故案例中零序電流二次值應(yīng)為26A，超過(guò)定值0.8A，動(dòng)作跳開(kāi)關(guān)。3.故障測(cè)距12.3km：線(xiàn)路全長(zhǎng)25km，測(cè)距結(jié)果位于線(xiàn)路中段，需重點(diǎn)排查該區(qū)域。現(xiàn)場(chǎng)排查過(guò)程：-運(yùn)維人員攜帶紅外測(cè)溫儀、望遠(yuǎn)鏡對(duì)線(xiàn)路12km±1km范圍進(jìn)行特巡。在12.5km處（35桿塔）發(fā)現(xiàn)C相絕緣子串（XP-70型，13片）第5片瓷裙有明顯閃絡(luò)痕跡，傘裙表面有灼痕，鋼帽與瓷件結(jié)合處有放電蝕坑。-登桿檢查發(fā)現(xiàn)該絕緣子絕緣電阻僅為500MΩ（正常應(yīng)≥3000MΩ），用2500V兆歐表測(cè)量相鄰絕緣子均正常（≥5000MΩ）。-對(duì)側(cè)變電站檢查線(xiàn)路側(cè)無(wú)接地跡象，線(xiàn)路空載合閘試驗(yàn)（對(duì)側(cè)先合）時(shí)，本側(cè)母線(xiàn)零序電壓恢復(fù)正常，確認(rèn)故障點(diǎn)為本側(cè)35桿塔C相絕緣子閃絡(luò)。處理措施：1.更換35桿塔C相閃絡(luò)絕緣子，使用力矩扳手按120N·m標(biāo)準(zhǔn)緊固連接金具。2.對(duì)更換后的絕緣子進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試（≥5000MΩ）、交流耐壓試驗(yàn)（60kV/1min無(wú)閃絡(luò)）。3.線(xiàn)路空載合閘，檢查母線(xiàn)電壓正常（三相電壓均為63.5kV±5%），零序電壓＜3V（正常范圍）。4.帶負(fù)荷后監(jiān)測(cè)線(xiàn)路電流、零序電流（＜0.1A二次值），確認(rèn)無(wú)異常。知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：-中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)單相接地故障特征：故障相電壓降低，非故障相電壓升高；零序電壓約等于故障相電壓（金屬性接地時(shí)零序電壓≈相電壓）；零序電流由故障點(diǎn)流向中性點(diǎn)，大小與系統(tǒng)零序阻抗和接地電阻有關(guān)。-零序保護(hù)整定原則：需與下級(jí)線(xiàn)路零序保護(hù)配合，避免越級(jí)跳閘；定值需躲過(guò)線(xiàn)路最大不平衡電流（一般取0.5A二次值）。-故障測(cè)距方法：利用線(xiàn)路阻抗與距離成正比的特性，通過(guò)保護(hù)裝置采集的故障電壓、電流計(jì)算故障點(diǎn)距離（公式：L=（U0/I0）/Z0，其中Z0為線(xiàn)路零序阻抗）。案例2：220kV主變壓器低壓側(cè)三相短路故障分析與處理2024年8月5日20時(shí)10分，某500kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出“2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”“220kV202開(kāi)關(guān)跳閘”“110kV102開(kāi)關(guān)跳閘”“35kV302開(kāi)關(guān)跳閘”告警信號(hào)，2號(hào)主變（型號(hào)SFP-240000/220，接線(xiàn)組別YNd11，額定容量240MVA，短路阻抗14%）三側(cè)開(kāi)關(guān)全跳。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)35kV側(cè)避雷器（YH5WZ-51/134）爆炸，瓷片散落，高壓引線(xiàn)燒斷；主變本體油位正常，但油枕呼吸孔有黑煙排出，瓦斯繼電器內(nèi)收集到約200mL淡黃色氣體。故障前運(yùn)行方式：2號(hào)主變帶110kVⅡ母、35kVⅡ母負(fù)荷，35kV側(cè)接有2回電容器出線(xiàn)（各10Mvar）、1回站用變（1000kVA）。主變保護(hù)配置為RCS-978（比率差動(dòng)+瓦斯保護(hù)），差動(dòng)保護(hù)定值：?jiǎn)?dòng)電流0.3In（In=240000/(√3×220)=629A，二次值0.3×629/CT變比，220kV側(cè)CT變比1250/5，二次啟動(dòng)電流=0.3×629/(1250/5)=0.75A）；制動(dòng)系數(shù)0.5；二次諧波制動(dòng)比15%。故障現(xiàn)象分析：1.差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作：主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)跳閘，說(shuō)明故障位于差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)（三側(cè)CT之間）。2.35kV側(cè)避雷器爆炸：可能因低壓側(cè)短路產(chǎn)生過(guò)電壓，避雷器動(dòng)作后未能滅弧，導(dǎo)致爆炸。3.瓦斯繼電器氣體特征：淡黃色氣體（主要成分為甲烷、乙烷），為變壓器內(nèi)部高溫（150-700℃）過(guò)熱性故障特征氣體（若為乙炔，可能為電弧放電）。4.油色譜分析（取本體油樣）：氫氣（H?）120μL/L（注意值150μL/L），甲烷（CH?）85μL/L（注意值100μL/L），乙烷（C?H?）40μL/L（注意值30μL/L），總烴（CH?+C?H?+C?H?+C?H?）165μL/L（注意值150μL/L），提示內(nèi)部存在過(guò)熱性故障。深入排查過(guò)程：-測(cè)量35kV側(cè)繞組直流電阻：A相0.0035Ω，B相0.0034Ω，C相0.0028Ω（標(biāo)準(zhǔn)值0.0033±0.0002Ω），C相明顯偏低，懷疑低壓側(cè)C相繞組存在匝間短路。-進(jìn)行繞組變形測(cè)試（頻響法）：35kV側(cè)C相頻響曲線(xiàn)與原始曲線(xiàn)相比，100kHz-500kHz頻段幅值偏移超過(guò)20dB（標(biāo)準(zhǔn)≤10dB），確認(rèn)C相繞組存在機(jī)械變形（因短路電流沖擊導(dǎo)致線(xiàn)餅位移）。-檢查35kV側(cè)母線(xiàn)及出線(xiàn)：母線(xiàn)絕緣電阻（2500V兆歐表）A相5000MΩ，B相4800MΩ，C相10MΩ（嚴(yán)重降低）；出線(xiàn)電纜（YJV22-35-3×400）絕緣電阻均正常（≥5000MΩ），排除外部短路可能。-解體檢查主變低壓側(cè)繞組：發(fā)現(xiàn)C相第12-15餅（共30餅）線(xiàn)匝絕緣破損，2處匝間短路（短路匝數(shù)約占總匝數(shù)的2%），線(xiàn)餅軸向位移3mm（標(biāo)準(zhǔn)≤2mm），支撐墊塊斷裂2塊。處理措施：1.返廠(chǎng)修復(fù)：更換C相低壓繞組（采用換位導(dǎo)線(xiàn)，增加匝間絕緣厚度至0.5mm），重新套裝器身，更換斷裂的支撐墊塊（采用高密度層壓木）。2.真空注油：真空度保持-0.1MPa≥6小時(shí)，注油速度≤100L/min，注油后靜置48小時(shí)。3.出廠(chǎng)試驗(yàn)：-繞組直流電阻：三相偏差≤2%（實(shí)測(cè)A相0.0033Ω，B相0.0033Ω，C相0.0033Ω，偏差0%）。-變比測(cè)試：各分接變比與銘牌值偏差≤0.5%（實(shí)測(cè)220±8×1.25%/110/35kV，變比誤差≤0.2%）。-空載損耗：120kW（標(biāo)準(zhǔn)≤130kW），空載電流0.15%（標(biāo)準(zhǔn)≤0.2%）。-短路阻抗：14.2%（標(biāo)準(zhǔn)14±7.5%），三相偏差≤2%。4.投運(yùn)前核相：確認(rèn)三側(cè)相位一致，帶負(fù)荷后差動(dòng)保護(hù)差流＜0.05In（實(shí)測(cè)0.03In），運(yùn)行正常。知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：-主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作范圍：包括變壓器繞組、套管及引出線(xiàn)的相間短路、匝間短路、接地短路（大電流接地系統(tǒng)）。-短路電流對(duì)變壓器的影響：三相短路電流可達(dá)額定電流的20-30倍（本例中35kV側(cè)額定電流=240000/(√3×35)=3969A，三相短路電流=3969/0.14≈28350A），巨大電動(dòng)力會(huì)導(dǎo)致繞組變形、墊塊松動(dòng)。-油色譜分析判據(jù)（三比值法）：CH?/H?=0.7（編碼0），C?H?/CH?=0.47（編碼0），C?H?/C?H?=0（無(wú)乙烯），對(duì)應(yīng)故障類(lèi)型為低溫過(guò)熱（150-300℃），與實(shí)際繞組匝間短路產(chǎn)生的局部過(guò)熱相符。案例3：35kV母線(xiàn)PT二次回路斷線(xiàn)故障分析與處理2024年3月20日9時(shí)00分，某110kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)顯示“35kVⅠ母A相電壓0kV”“35kV絕緣監(jiān)察裝置報(bào)警”，但母線(xiàn)無(wú)接地信號(hào)（零序電壓0V），35kV所有出線(xiàn)保護(hù)（如過(guò)流、零序保護(hù)）未動(dòng)作。運(yùn)行人員檢查35kVⅠ母PT（型號(hào)JDZJ-35，額定電壓35/√3kV，二次額定電壓100/√3V，開(kāi)口三角100V）端子箱，發(fā)現(xiàn)A相二次熔斷器（型號(hào)RT14-20，額定電流5A）熔斷，熔管內(nèi)有明顯燒痕。故障前運(yùn)行方式：35kVⅠ、Ⅱ母并列運(yùn)行，Ⅰ母PT帶Ⅰ母電壓，Ⅱ母PT熱備用。35kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，絕緣監(jiān)察裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)三相電壓及開(kāi)口三角電壓（正?！?V）判斷接地故障（開(kāi)口三角電壓≥30V時(shí)報(bào)警）。故障現(xiàn)象分析：1.單相電壓為零：A相電壓0kV，B、C相電壓35/√3≈20.2kV（正常相電壓），與單相接地故障（非故障相電壓升高至線(xiàn)電壓約35kV）不同，排除接地可能。2.零序電壓正常（0V）：若為一次系統(tǒng)接地，開(kāi)口三角將產(chǎn)生零序電壓（金屬性接地時(shí)約100V），但本例中零序電壓為0V，說(shuō)明故障在二次回路。3.熔斷器熔斷特征：熔管燒痕為過(guò)流或接觸不良導(dǎo)致的過(guò)熱熔斷，非短路電流沖擊（若為短路，熔管會(huì)爆炸式斷裂）。排查過(guò)程：-測(cè)量PT二次電壓：在端子箱處，用萬(wàn)用表測(cè)量二次繞組（a-x）電壓，A相a-x電壓0V（正常應(yīng)為100/√3≈57.7V），B相b-x=57.5V，C相c-x=57.6V，確認(rèn)A相二次回路斷線(xiàn)。-檢查二次回路接線(xiàn)：A相熔斷器上口電壓57.7V（正常），下口電壓0V，熔斷器本體電阻∞（正?！?.1Ω），確認(rèn)為熔斷器熔斷。-檢查其他可能點(diǎn)：A相二次電纜（KVV-4×2.5）絕緣電阻≥100MΩ（正常），端子排（A相端子）壓接良好（無(wú)松動(dòng)、氧化），排除電纜斷線(xiàn)或端子接觸不良。處理措施：1.更換同型號(hào)熔斷器（RT14-20/5A），檢查熔座彈簧壓力（≥50N），確保接觸良好。2.測(cè)量二次電壓：a-x=57.7V，b-x=57.5V，c-x=57.6V，三相平衡（偏差≤0.5%）。3.校驗(yàn)絕緣監(jiān)察裝置：模擬A相接地（將開(kāi)口三角繞組a600短接至n600），裝置應(yīng)發(fā)出“35kVⅠ母接地”告警（開(kāi)口三角電壓≥30V），實(shí)測(cè)動(dòng)作正確。4.檢查相關(guān)保護(hù)裝置（如35kV出線(xiàn)過(guò)流保護(hù)）電壓采樣：A相電壓恢復(fù)57.7V，保護(hù)裝置無(wú)“TV斷線(xiàn)”告警（正常運(yùn)行時(shí)差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)等需檢測(cè)TV斷線(xiàn)，本例中35kV出線(xiàn)為過(guò)流保護(hù)，無(wú)電壓閉鎖，故未動(dòng)作）。知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：-PT二次回路斷線(xiàn)特征：?jiǎn)蜗嗷騼上嚯妷航档停ɑ驗(yàn)榱悖阈螂妷赫＃o(wú)一次接地），可能伴隨“TV斷線(xiàn)”告警（保護(hù)裝置檢測(cè)到三相電壓不平衡且無(wú)零序電流）。-中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)絕緣監(jiān)察原理：通過(guò)三相電壓互感器二次側(cè)三相電壓及開(kāi)口三角電壓判斷接地故障。正常時(shí)三相電壓平衡，開(kāi)口三角電壓接近0V；單相接地時(shí)，故障相電壓降低，非故障相電壓升高，開(kāi)口三角電壓升高至100V（金屬性接地）。-PT二次熔斷器選擇原則：額定電流應(yīng)躲過(guò)PT二次回路最大負(fù)荷電流（一般PT二次額定電流=57.7V/負(fù)載阻抗，負(fù)載阻抗≥100Ω，故二次電流≤0.577A，熔斷器額定電流選5A可滿(mǎn)足要求），且需與上級(jí)熔斷器（如站用變低壓側(cè)熔斷器）配合，避免越級(jí)熔斷。案例4：220kV線(xiàn)路兩相短路故障分析與處理2024年12月8日16時(shí)45分，某220kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出“220kV某線(xiàn)路距離Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作”“220kV216開(kāi)關(guān)跳閘”告警信號(hào)，重合閘未動(dòng)作（重合閘狀態(tài)為“投單相重合”）。故障錄波器顯示：故障前線(xiàn)路電流1200A（一次值），故障時(shí)A、B相電流突增至8500A，C相電流120A（負(fù)荷電流）；A、B相電壓由220/√3≈127kV降至15kV，C相電壓125kV；零序電流200A（一次值），持續(xù)時(shí)間0.4秒。故障前運(yùn)行方式：220kV某線(xiàn)路（長(zhǎng)度80km，LGJ-400導(dǎo)線(xiàn)，中性點(diǎn)直接接地）雙電源供電，兩側(cè)均配置RCS-931A（縱聯(lián)差動(dòng)+距離保護(hù)），距離Ⅱ段定值：ZⅡ=1.2倍線(xiàn)路阻抗（線(xiàn)路正序阻抗0.4Ω/km，80km×0.4=32Ω，ZⅡ=38.4Ω），動(dòng)作時(shí)間0.5秒；重合閘方式為“單相重合”，整定時(shí)間1.5秒。故障現(xiàn)象分析：1.兩相電流突增：A、B相電流遠(yuǎn)大于負(fù)荷電流，C相電流基本不變，符合兩相（A-B相）短路特征（短路電流約為正序電流的√3倍，公式：I_k(2)=√3×U/(2×Z1)，U=220kV/√3，Z1=32Ω，I_k(2)=√3×(220/√3×1000)/(2×32)=220000/(64)=3437.5A，但本例中實(shí)測(cè)8500A，可能因?qū)?cè)電源提供短路電流，實(shí)際為雙側(cè)電源供電，短路電流需計(jì)算兩側(cè)等值阻抗）。2.電壓降低：故障相（A、B相）電壓顯著降低，非故障相（C相）電壓基本正常（接近相電壓），與兩相短路特征一致（故障相電壓降低，非故障相電壓不變）。3.零序電流較?。簝上喽搪窌r(shí)，系統(tǒng)正序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)形成回路，零序網(wǎng)絡(luò)無(wú)電流（或僅因線(xiàn)路對(duì)地電容產(chǎn)生微小電流），本例中零序電流200A（一次值）可能為線(xiàn)路分布電容電流或測(cè)量誤差?，F(xiàn)場(chǎng)排查過(guò)程：-線(xiàn)路測(cè)距：保護(hù)裝置顯示故障距離15.6km（線(xiàn)路全長(zhǎng)80km），運(yùn)維人員對(duì)15km±2km范圍進(jìn)行無(wú)人機(jī)巡檢，發(fā)現(xiàn)18桿塔（15.2km處）A、B相導(dǎo)線(xiàn)（弧垂最低點(diǎn)）被廢棄塑料布纏繞，塑料布因潮濕導(dǎo)致兩相導(dǎo)線(xiàn)放電短路（相間距離1.8m，塑料布濕