2025年高壓電工職業(yè)資格考試：高壓電力系統(tǒng)故障分析試題匯編一、單項選擇題（每題1分，共20題）1.某110kV中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，故障相電流主要由（）提供。A.正序網(wǎng)絡(luò)B.負(fù)序網(wǎng)絡(luò)C.零序網(wǎng)絡(luò)D.電源電勢答案：C解析：中性點直接接地系統(tǒng)中，單相接地故障時零序網(wǎng)絡(luò)形成通路，零序電流由中性點接地變壓器提供，故故障相電流主要包含零序分量。2.以下短路故障中，三相電流對稱但數(shù)值最大的是（）。A.單相接地短路B.兩相短路C.兩相接地短路D.三相短路答案：D解析：三相短路屬于對稱短路，三相電流幅值相等、相位差120°，因正序阻抗最?。o負(fù)序、零序阻抗影響），故短路電流最大。3.某220kV線路發(fā)生A相金屬性接地故障，若故障點正序阻抗Z1=0.1Ω，負(fù)序阻抗Z2=0.1Ω，零序阻抗Z0=0.3Ω，則故障點復(fù)合序網(wǎng)中附加阻抗為（）。A.Z2+Z0B.(Z2×Z0)/(Z2+Z0)C.Z1+Z2D.Z2∥Z0答案：A解析：單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)為正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)，附加阻抗為Z2+Z0（負(fù)序阻抗與零序阻抗之和）。4.操作過電壓的持續(xù)時間通常為（）。A.微秒級B.毫秒級C.秒級D.分鐘級答案：B解析：操作過電壓由開關(guān)操作（如切合空載線路、變壓器）引起，能量主要來自系統(tǒng)儲能，衰減較快，持續(xù)時間一般為幾毫秒至幾十毫秒。5.某110kV變壓器中性點經(jīng)間隙接地，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障導(dǎo)致中性點電位升高時，間隙擊穿的主要作用是（）。A.限制零序電流B.釋放過電壓能量C.避免變壓器中性點絕緣擊穿D.啟動零序保護(hù)答案：C解析：間隙接地用于限制中性點過電壓，當(dāng)電位超過間隙擊穿電壓時，間隙放電將中性點電位鉗制在較低水平，保護(hù)變壓器中性點絕緣。6.以下關(guān)于弧光接地過電壓的描述，錯誤的是（）。A.發(fā)生在中性點不接地系統(tǒng)B.由間歇性電弧引起C.過電壓幅值與線路長度無關(guān)D.可能導(dǎo)致絕緣薄弱點擊穿答案：C解析：弧光接地過電壓幅值與線路對地電容（即線路長度）、故障點電弧重燃次數(shù)等因素相關(guān)，線路越長，電容電流越大，過電壓可能越高。7.某35kV母線PT二次側(cè)電壓為Ua=57V，Ub=57V，Uc=0V，開口三角電壓為100V，最可能的故障是（）。A.C相金屬性接地B.PT高壓側(cè)C相熔斷器熔斷C.母線三相短路D.線路兩相短路答案：A解析：中性點不接地系統(tǒng)中，單相接地故障時故障相電壓為0，非故障相電壓升高至線電壓（約100V），開口三角電壓反映零序電壓（100V），符合C相接地特征。8.變壓器差動保護(hù)動作跳閘后，檢查發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)A相電流互感器二次側(cè)斷線，最可能的誤動原因是（）。A.斷線導(dǎo)致差流超過定值B.斷線導(dǎo)致零序電流增大C.斷線導(dǎo)致勵磁涌流D.斷線導(dǎo)致過負(fù)荷答案：A解析：電流互感器二次斷線會導(dǎo)致差動保護(hù)兩側(cè)電流不平衡，差流增大，若超過差動定值則觸發(fā)跳閘。9.某500kV線路高頻保護(hù)動作跳閘，故障錄波顯示兩側(cè)電流相位差180°，故障類型最可能是（）。A.正向區(qū)內(nèi)單相接地B.正向區(qū)外三相短路C.反向區(qū)內(nèi)兩相短路D.反向區(qū)外單相接地答案：A解析：高頻保護(hù)利用兩側(cè)電流相位關(guān)系判斷故障位置，區(qū)內(nèi)故障時兩側(cè)電流相位差約180°（反向），區(qū)外故障時相位差約0°（同向）。10.以下哪項不是諧振過電壓的特點？（）A.頻率可能為工頻、分頻或高頻B.過電壓幅值與設(shè)備參數(shù)匹配程度相關(guān)C.持續(xù)時間短，自動衰減D.可能導(dǎo)致PT熔絲熔斷或燒毀答案：C解析：諧振過電壓若參數(shù)匹配（如PT鐵芯飽和引起的鐵磁諧振），可能持續(xù)存在，不會自動衰減，需采取措施（如投切電容、電阻）消除。11.某220kV線路零序Ⅰ段保護(hù)定值按躲過本線路末端單相接地短路電流整定，其靈敏系數(shù)應(yīng)滿足（）。A.≥1.3B.≥1.5C.≥2.0D.≥1.25答案：B解析：根據(jù)DL/T559-2016，零序Ⅰ段保護(hù)靈敏系數(shù)（本線路末端故障時的零序電流與定值之比）應(yīng)≥1.5。12.發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障時，若接地電流超過允許值，最嚴(yán)重的后果是（）。A.定子鐵芯燒損B.轉(zhuǎn)子繞組絕緣擊穿C.勵磁系統(tǒng)失磁D.發(fā)電機(jī)過電壓答案：A解析：定子單相接地電流過大時，電弧會灼傷定子鐵芯，導(dǎo)致鐵芯局部熔毀，修復(fù)難度大。13.某110kV變電站母線差動保護(hù)動作，檢查發(fā)現(xiàn)母聯(lián)斷路器未跳閘，故障原因可能是（）。A.母聯(lián)斷路器控制電源失電B.母線區(qū)外故障C.母線保護(hù)定值過小D.電流互感器極性接反答案：A解析：母差保護(hù)動作后，母聯(lián)斷路器未跳開，可能因控制電源失電導(dǎo)致斷路器拒動，需檢查控制回路保險、二次接線等。14.雷電過電壓侵入變電站時，最有效的防護(hù)設(shè)備是（）。A.避雷針B.避雷線C.避雷器D.接地裝置答案：C解析：避雷器（如氧化鋅避雷器）可將侵入波過電壓限制在設(shè)備絕緣耐受水平以下，是變電站內(nèi)防護(hù)雷電過電壓的核心設(shè)備。15.變壓器鐵芯多點接地故障的特征是（）。A.繞組直流電阻增大B.油中乙炔氣體含量升高C.空載損耗降低D.鐵芯接地電流異常增大答案：D解析：鐵芯正常時僅一點接地，多點接地會形成環(huán)流，導(dǎo)致鐵芯接地電流顯著增大（可能達(dá)安培級），同時油中可能出現(xiàn)CO、CO?等氣體。16.某35kV線路發(fā)生兩相短路故障，故障相電流為1000A，系統(tǒng)零序電流為（）。A.1000AB.500AC.333AD.0A答案：D解析：兩相短路屬于不對稱短路，但無零序分量（零序電流僅在三相不對稱且有零序通路時存在），故零序電流為0。17.高壓斷路器合閘電阻的作用是（）。A.限制合閘涌流B.降低操作過電壓C.提高分閘速度D.增大接觸電阻答案：B解析：合閘電阻在斷路器主觸頭合閘前先投入，通過電阻分壓限制切合空載線路時的操作過電壓幅值，主觸頭合閘后電阻被短接。18.以下哪種故障會導(dǎo)致變壓器瓦斯保護(hù)輕瓦斯動作？（）A.繞組匝間短路B.鐵芯局部過熱C.油位嚴(yán)重降低D.二次回路短路答案：B解析：鐵芯局部過熱會產(chǎn)生少量氣體（如CO），氣體聚集到瓦斯繼電器內(nèi)使輕瓦斯接點閉合；繞組匝間短路通常觸發(fā)重瓦斯動作；油位降低可能導(dǎo)致氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體，但屬機(jī)械故障；二次回路短路與瓦斯保護(hù)無關(guān)。19.某220kV線路距離保護(hù)Ⅰ段定值按80%線路阻抗整定，當(dāng)線路全長為50km（每公里阻抗0.4Ω），則Ⅰ段動作阻抗為（）。A.16ΩB.20ΩC.24ΩD.32Ω答案：A解析：線路總阻抗=50×0.4=20Ω，Ⅰ段動作阻抗=20×80%=16Ω。20.電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，距離保護(hù)可能誤動的原因是（）。A.測量阻抗進(jìn)入動作區(qū)B.零序電流增大C.負(fù)序電壓降低D.頻率偏移過大答案：A解析：系統(tǒng)振蕩時，母線與故障點間的測量阻抗隨功角變化周期性擺動，若擺動軌跡進(jìn)入距離保護(hù)動作區(qū)（如阻抗圓），可能導(dǎo)致誤動，需通過振蕩閉鎖裝置防止。二、多項選擇題（每題2分，共10題）1.中性點非直接接地系統(tǒng)（不接地或經(jīng)消弧線圈接地）發(fā)生單相接地故障時，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象有（）。A.故障相電壓降低，非故障相電壓升高至線電壓B.零序電流與線路長度成正比（經(jīng)消弧線圈接地時補(bǔ)償后除外）C.三相線電壓保持對稱D.保護(hù)立即跳閘切除故障答案：ABC解析：中性點非直接接地系統(tǒng)單相接地時，線電壓仍對稱（不影響負(fù)荷供電），故障相電壓降低，非故障相升高至線電壓；零序電流由各線路對地電容電流構(gòu)成，線路越長電容電流越大；保護(hù)通常發(fā)出告警信號，允許帶故障運(yùn)行1-2小時，不立即跳閘。2.變壓器縱差動保護(hù)需考慮的不平衡電流來源包括（）。A.電流互感器變比誤差B.變壓器勵磁涌流C.變壓器帶負(fù)荷時的負(fù)荷電流D.電流互感器二次回路接觸電阻答案：ABD解析：不平衡電流主要由CT變比誤差、勵磁涌流（含非周期分量）、CT二次負(fù)載差異（接觸電阻）等引起；負(fù)荷電流是正常運(yùn)行電流，差動保護(hù)應(yīng)不反應(yīng)。3.以下過電壓類型中，屬于內(nèi)部過電壓的有（）。A.直擊雷過電壓B.操作過電壓C.諧振過電壓D.感應(yīng)雷過電壓答案：BC解析：內(nèi)部過電壓包括操作過電壓（如切合空載線路）、諧振過電壓（如鐵磁諧振）；雷電過電壓（直擊雷、感應(yīng)雷）屬于外部過電壓。4.某110kV線路零序保護(hù)動作跳閘，可能的故障原因有（）。A.線路單相接地B.線路兩相短路C.斷路器三相不同期合閘D.線路斷線（單相）答案：ACD解析：零序保護(hù)反應(yīng)零序電流，單相接地、三相不同期（產(chǎn)生零序電流）、單相斷線（破壞三相平衡）均會產(chǎn)生零序電流；兩相短路無零序分量，零序保護(hù)不動作。5.高壓電力電纜故障類型包括（）。A.低阻接地故障（電阻<100Ω）B.高阻接地故障（電阻>10kΩ）C.斷線故障（導(dǎo)體斷開）D.閃絡(luò)故障（電壓作用下?lián)舸?，電壓降低后絕緣恢復(fù)）答案：ABCD解析：電纜故障按性質(zhì)分為低阻/高阻接地、斷線、閃絡(luò)（如試驗時瞬時擊穿）等類型。6.發(fā)電機(jī)失磁故障的現(xiàn)象包括（）。A.定子電流增大B.轉(zhuǎn)子電壓降低（或為零）C.有功功率基本不變，無功功率變?yōu)樨?fù)值（進(jìn)相）D.機(jī)端電壓升高答案：ABC解析：失磁后發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收無功，定子電流增大，轉(zhuǎn)子電壓因勵磁回路故障降低；有功由原動機(jī)決定，基本不變；機(jī)端電壓因無功不足而降低。7.母線故障的特征包括（）。A.母線電壓消失B.連接在母線上的所有線路、變壓器電流增大C.母線保護(hù)動作跳閘D.故障錄波顯示故障點位于母線范圍內(nèi)答案：ACD解析：母線故障時，母線電壓降低或消失，故障線路電流增大，非故障線路電流可能減小（因電源被切斷）；母線保護(hù)應(yīng)動作切除故障。8.以下關(guān)于短路電流計算的描述，正確的有（）。A.需考慮系統(tǒng)最大運(yùn)行方式（短路電流最大）B.零序網(wǎng)絡(luò)僅在中性點接地系統(tǒng)中存在C.對稱分量法可將不對稱故障分解為正序、負(fù)序、零序分量D.短路電流周期分量幅值隨時間衰減答案：ABC解析：短路電流周期分量（交流分量）幅值由系統(tǒng)阻抗決定，不隨時間衰減；非周期分量（直流分量）因電感電流不能突變而產(chǎn)生，隨時間衰減。9.高壓斷路器拒分故障的可能原因有（）。A.分閘線圈燒毀B.操作機(jī)構(gòu)卡澀C.控制回路保險熔斷D.SF?氣體壓力過低（閉鎖分閘）答案：ABCD解析：分閘線圈故障、機(jī)構(gòu)卡澀、控制電源中斷（保險熔斷）、SF?壓力低（閉鎖）均會導(dǎo)致斷路器無法分閘。10.以下關(guān)于電力系統(tǒng)振蕩與短路的區(qū)別，正確的有（）。A.振蕩時三相電流、電壓對稱，短路時可能不對稱B.振蕩時電流、電壓呈周期性變化，短路時突變后基本穩(wěn)定C.振蕩時系統(tǒng)頻率可能偏移，短路時頻率基本不變D.振蕩時保護(hù)可能誤動，短路時保護(hù)應(yīng)正確動作答案：ABCD解析：振蕩是系統(tǒng)功角周期性擺動，三相量對稱變化；短路是突然發(fā)生的故障，可能伴隨不對稱分量；振蕩時頻率可能波動，短路時頻率由系統(tǒng)慣性維持；振蕩可能導(dǎo)致距離保護(hù)誤動，需閉鎖。三、判斷題（每題1分，共10題）1.三相短路時，故障點正序電壓為0，負(fù)序、零序電壓也為0。（）答案：×解析：三相短路為對稱故障，負(fù)序、零序分量為0，但正序電壓（故障點電壓）降低，不為0（金屬性短路時為0）。2.消弧線圈的作用是補(bǔ)償中性點不接地系統(tǒng)單相接地時的電容電流，使故障點電弧自熄。（）答案：√解析：消弧線圈提供感性電流補(bǔ)償容性電流，減小故障點殘流，促進(jìn)電弧熄滅。3.變壓器瓦斯保護(hù)能反應(yīng)油箱內(nèi)部所有故障（如繞組短路、鐵芯過熱、油位降低）。（）答案：√解析：瓦斯保護(hù)通過檢測氣體和油流變化，可反應(yīng)油箱內(nèi)的各種故障（包括輕微故障），是變壓器主保護(hù)。4.線路距離保護(hù)Ⅲ段主要用于本線路末端故障的近后備和下一級線路的遠(yuǎn)后備。（）答案：√解析：距離Ⅲ段整定值較大（按躲過最大負(fù)荷阻抗），動作時間較長，作為本線末端和下一級線路的后備保護(hù)。5.操作過電壓的幅值與系統(tǒng)額定電壓無關(guān)，僅與操作方式有關(guān)。（）答案：×解析：操作過電壓幅值通常用倍數(shù)表示（如2.5p.u.），與系統(tǒng)額定電壓相關(guān)（額定電壓越高，過電壓絕對值越大）。6.發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路時，機(jī)端負(fù)序電壓會顯著升高。（）答案：√解析：匝間短路破壞三相對稱性，產(chǎn)生負(fù)序分量，機(jī)端負(fù)序電壓升高。7.高壓電抗器匝間短路故障時，零序電流保護(hù)可能動作。（）答案：×解析：電抗器匝間短路若為同一相，三相仍對稱，無零序分量；若涉及兩相，可能產(chǎn)生負(fù)序分量，但零序保護(hù)不反應(yīng)。8.母線差動保護(hù)的差流是指所有連接元件電流的矢量和。（）答案：√解析：母差保護(hù)基于基爾霍夫電流定律，正常運(yùn)行或區(qū)外故障時差流約為0，區(qū)內(nèi)故障時差流等于故障電流。9.雷電過電壓的幅值與線路絕緣水平無關(guān)，僅由雷電流大小決定。（）答案：×解析：線路絕緣水平（如絕緣子串長度）影響耐雷水平，絕緣越強(qiáng)，能耐受的雷電流越大，過電壓幅值越低。10.電力系統(tǒng)發(fā)生頻率崩潰的主要原因是有功功率嚴(yán)重不平衡（缺額過大）。（）答案：√解析：頻率崩潰通常因有功電源不足，頻率持續(xù)下降導(dǎo)致發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)動作，進(jìn)一步減少電源，形成惡性循環(huán)。四、案例分析題（共2題，每題20分）案例1：某110kV變電站主變跳閘故障分析背景：某110kV變電站主接線為單母線分段，1主變（容量50MVA，110kV/10kV，YNd11接線，中性點直接接地）帶10kVⅠ段母線運(yùn)行，2主變熱備用。2025年3月15日10:30，監(jiān)控系統(tǒng)報“1主變差動保護(hù)動作”“110kV側(cè)斷路器跳閘”“10kV側(cè)斷路器跳閘”，現(xiàn)場檢查1主變外觀無明顯異常，油位、油溫正常，瓦斯繼電器無氣體。故障錄波數(shù)據(jù)：-110kV側(cè)電流：Ia=8.5kA（A相），Ib=0.2kA（B相），Ic=0.3kA（C相），相位：A相電流超前電壓30°；-10kV側(cè)電流：Ia=0.5kA（A相），Ib=4.8kA（B相），Ic=4.7kA（C相），相位：B、C相電流滯后電壓35°；-差動保護(hù)差流：A相3.2kA，B相4.5kA，C相4.6kA（定值為2.5kA）。其他信息：-110kV系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，1主變110kV側(cè)短路電流為12kA；-10kV母線PT電壓：Uab=10.5kV，Ubc=10.4kV，Uca=10.3kV（正常）；-10kV出線開關(guān)均未跳閘，各出線電流正常。問題：1.分析1主變差動保護(hù)動作的可能原因；2.指出故障錄波數(shù)據(jù)中的異常點；3.提出進(jìn)一步檢查的步驟。答案及解析：1.可能原因分析：差動保護(hù)動作說明差流超過定值，可能原因包括：-主變內(nèi)部故障（如繞組相間短路、匝間短路）；-電流互感器（CT）二次回路故障（如斷線、極性錯誤）；-差動保護(hù)裝置誤動（如定值錯誤、元件損壞）。結(jié)合錄波數(shù)據(jù)：110kV側(cè)僅A相電流顯著增大（8.5kA），10kV側(cè)B、C相電流顯著增大（4.8kA、4.7kA），且相位關(guān)系與YNd11接線（110kV側(cè)Y接，10kV側(cè)d接，相位差30°）匹配（110kV側(cè)A相電流超前電壓30°，10kV側(cè)B、C相電流滯后電壓約35°，接近理論相位差），表明兩側(cè)電流存在相位對應(yīng)關(guān)系，符合主變內(nèi)部故障特征（如10kV側(cè)B、C相繞組與110kV側(cè)A相繞組間發(fā)生短路）。2.故障錄波異常點：-110kV側(cè)僅A相電流大，B、C相電流?。ǚ菍ΨQ）；-10kV側(cè)B、C相電流大，A相電流?。ǚ菍ΨQ）；-差動保護(hù)三相差流均超過定值（B、C相差流更大）。3.進(jìn)一步檢查步驟：-測量主變繞組直流電阻：對比三相電阻值，若B、C相（10kV側(cè)）或A相（110kV側(cè)）電阻異常，可確認(rèn)繞組短路；-檢查CT二次回路：測試110kV側(cè)A相CT、10kV側(cè)B/C相CT的變比、極性，確認(rèn)是否存在斷線或接線錯誤；-油色譜分析：檢測油中溶解氣體（如乙炔、氫氣），若含量超標(biāo)，說明內(nèi)部有電弧放電；-校驗差動保護(hù)定值：核對定值單，確認(rèn)差流定值、比率制動系數(shù)是否正確；-檢查保護(hù)裝置：查看故障記錄，確認(rèn)是否存在裝置采樣異常（如AD轉(zhuǎn)換錯誤）。案例2：220kV線路操作過電壓故障分析背景：某220kV線路（長度120km，導(dǎo)線型號LGJ-400）計劃停電檢修，運(yùn)維人員于9:00斷開線路側(cè)斷路器（無合閘電阻），斷開后線路空載。10:15恢復(fù)送電時，合斷路器過程中監(jiān)控系統(tǒng)報“線路B相過電壓保護(hù)動作”“斷路器跳閘”，現(xiàn)場檢查線路無明顯放電痕跡，避雷器（Y10W-200/520）動作計數(shù)器示數(shù)增加1次。故障錄波數(shù)據(jù)：-合閘前線路B相電壓：130kV（相對地）；-合閘瞬間B相電壓峰值：450kV（系統(tǒng)額定線電壓為252kV，最高運(yùn)行電壓288kV）；-斷路器合閘時間：A相10ms，B相12ms，C相11ms（三相不同期合閘）。其他信息：-系統(tǒng)等值電源電抗Xs=0.1Ω（100MVA基準(zhǔn)）；-線路每公里對地電容C0=0.012μF/km；-過電壓保護(hù)定值：相電壓峰值>3.5p.u.（以最高運(yùn)行電壓為基準(zhǔn)）。問題：1.計算合閘瞬間B相過電壓倍數(shù)，判斷是否超過定值；2.分析過電壓產(chǎn)生的原因；3.提出防范此類過電壓的措施。答案及解析：1.過電壓倍數(shù)計算：系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓Umax=288kV（線電壓），相電壓峰值Um=√2×(288/√3)=235kV（√2×相電壓有效值）。合閘瞬間B相電壓峰值450kV，過電壓倍數(shù)=450/235≈1.91p.u.？（注：此處可能存在數(shù)據(jù)矛盾，實際操作過電壓倍數(shù)通常為2.5-3.5p.u.，可能題目中Umax取額定線電壓252kV，則相電壓有效值=252/√3=146kV，峰值=√2×146=206kV，倍數(shù)=450/206≈2.18p.u.，仍可能低于定值。需重新核對題目數(shù)據(jù)。）（修正：題目中過電壓保護(hù)定值為“相電壓峰值>3.5p.u.”，以系統(tǒng)額定電壓為基準(zhǔn)，220kV系統(tǒng)額定相電壓=220/√3=127kV，峰值=√2×127=179kV，3.5p.u.=3.5×179=626kV。若錄波峰值450