2025年國家試題庫電氣試驗高級工理論試題及答案、簡答題1.簡述變壓器繞組變形試驗中頻率響應(yīng)分析法（FRA）的基本原理及判斷繞組變形的主要依據(jù)。頻率響應(yīng)分析法基于變壓器繞組的傳遞函數(shù)特性，通過在繞組一端注入一定頻率范圍（通常10Hz-1MHz）的正弦波信號，測量另一端的響應(yīng)電壓，計算得到繞組的幅頻特性曲線。繞組的幾何結(jié)構(gòu)決定了其分布電感、電容參數(shù)，當(dāng)繞組發(fā)生變形（如軸向壓縮、徑向鼓包、匝間位移）時，這些參數(shù)改變，導(dǎo)致幅頻曲線的諧振頻率、幅值及相位發(fā)生偏移。判斷依據(jù)包括：同一繞組不同相之間的曲線相似度（橫向比較）、同一繞組不同時期的曲線相似度（縱向比較），通常以相關(guān)系數(shù)、頻響曲線差異度（如3dB帶寬偏移、諧振點偏移量）作為量化指標(biāo)，當(dāng)差異超過5%（或根據(jù)設(shè)備類型調(diào)整閾值）時，判定存在明顯變形。2.闡述SF6斷路器微水含量超標(biāo)的主要原因及處理措施。主要原因：①設(shè)備制造或安裝過程中干燥不徹底，內(nèi)部絕緣件（如環(huán)氧樹脂絕緣子、吸附劑）含濕量超標(biāo)；②密封件老化或安裝工藝不良，導(dǎo)致外部水汽通過法蘭、充氣接口等部位滲入；③SF6氣體本身純度不足，新氣中水分含量未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T12022規(guī)定新氣微水≤8μL/L）；④運行中內(nèi)部電弧分解產(chǎn)生H2O（如滅弧室燒蝕后，觸頭材料與水分反應(yīng)提供金屬氧化物和水）；⑤吸附劑失效（如吸附劑飽和或受熱分解，失去吸濕能力）。處理措施：①檢測微水含量時同步檢測SF6氣體濕度與溫度，換算至20℃標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積分?jǐn)?shù)（依據(jù)DL/T596-2021）；②若因密封問題，需查找漏點（采用檢漏儀或掛瓶法），更換O型圈、密封膠，重新密封后抽真空至133Pa以下并保持2h，再充入合格SF6氣體；③若因內(nèi)部絕緣件受潮，需對設(shè)備抽真空至133Pa以下，充入干燥氮氣置換3次（每次充至0.1MPa后抽真空），最后充入微水≤5μL/L的高純度SF6；④更換失效吸附劑（注意吸附劑需在干燥環(huán)境中暴露時間≤15min，裝入后立即密封）；⑤對新氣進(jìn)行復(fù)檢，確保符合GB/T12022要求，充氣前對充氣管道進(jìn)行干燥處理。3.說明高壓電纜主絕緣直流耐壓試驗與交流耐壓試驗的主要區(qū)別及選擇依據(jù)。區(qū)別：①試驗原理：直流耐壓通過疊加直流電壓，檢測絕緣電阻、泄漏電流及擊穿特性；交流耐壓模擬運行電壓波形，考核絕緣在交變電場下的耐受能力。②等效性：交流電壓下絕緣內(nèi)部電場分布與運行狀態(tài)一致（按介電常數(shù)分布），直流電壓下電場按體積電阻率分布（油紙絕緣中直流場強是交流的數(shù)倍），可能導(dǎo)致直流試驗合格但交流下?lián)舸ㄈ缃宦?lián)聚乙烯電纜水樹缺陷在直流下不敏感）。③設(shè)備體積：直流耐壓設(shè)備（如倍壓整流裝置）重量輕、易搬運；交流耐壓設(shè)備（如諧振變壓器、變頻諧振裝置）體積較大，但更接近實際工況。④缺陷檢出能力：直流對貫穿性缺陷敏感（如機械損傷），但對水樹、局部放電等交流下發(fā)展的缺陷檢出率低；交流耐壓能有效發(fā)現(xiàn)絕緣分層、氣隙等弱點。選擇依據(jù)：根據(jù)電纜類型及標(biāo)準(zhǔn)要求，油紙絕緣電纜可采用直流耐壓（如GB50150-2016規(guī)定25kV及以下油紙電纜試驗電壓為4U0，時間15min）；交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜因直流試驗可能加速水樹老化，優(yōu)先選用交流耐壓（如變頻諧振試驗，試驗電壓1.7U0，時間30min）；對長距離電纜（≥3km），因電容電流大，需采用串聯(lián)諧振裝置以降低電源容量。4.分析電容式電壓互感器（CVT）誤差超標(biāo)的常見原因及檢測方法。常見原因：①分壓電容C1、C2電容量變化（如電容元件擊穿、介質(zhì)老化導(dǎo)致電容量偏差＞±5%）；②中間變壓器（T）繞組匝間短路或絕緣受潮，導(dǎo)致勵磁阻抗降低，負(fù)載誤差增大；③補償電抗器（L）參數(shù)漂移（電感量變化＞±10%），無法抵消電容分壓器的容抗，引起相位誤差；④二次負(fù)載超過額定值（如二次回路阻抗＞額定負(fù)載100VA），導(dǎo)致負(fù)載誤差增大；⑤電磁單元油位過低或受潮，絕緣性能下降，影響中間變壓器的勵磁特性；⑥一次連接端子接觸不良（接觸電阻＞100mΩ），導(dǎo)致分壓比偏移。檢測方法：①電容量及介損測試：用西林電橋或介損儀測量C1、C2的電容量（誤差應(yīng)≤±2%）和tanδ（≤0.5%）；②誤差試驗：在額定電壓、10%額定電壓、120%額定電壓下測量比差和角差（0.2級CVT比差≤±0.2%，角差≤±10′）；③中間變壓器變比測試：測量一次繞組與二次繞組的變比（誤差≤±0.5%）；④補償電抗器電感量測試：用電感測試儀測量電感值（誤差≤±5%）；⑤二次負(fù)載測試：測量二次回路阻抗（應(yīng)≤額定負(fù)載值）；⑥油色譜分析（針對充油式CVT）：檢測油中溶解氣體（氫氣≤150μL/L，總烴≤100μL/L），判斷是否存在內(nèi)部放電或過熱。5.簡述發(fā)電機定子繞組交流耐壓試驗的關(guān)鍵步驟及注意事項。關(guān)鍵步驟：①試驗前檢查：確認(rèn)定子繞組已完成直流電阻、絕緣電阻（吸收比≥1.6，極化指數(shù)≥2.0）、直流耐壓（試驗電壓為2.5Un，泄漏電流不平衡系數(shù)≤2）等預(yù)試項目，結(jié)果合格；②接線準(zhǔn)備：將定子三相繞組短接后接試驗變壓器高壓端，機殼及鐵芯可靠接地，試驗回路串接限流電阻（阻值按0.1-0.5Ω/V計算）和過流保護(hù)裝置；③升壓操作：以每秒2%試驗電壓的速率升壓至50%試驗電壓（2Un，Un為定子額定電壓），之后以每秒1%速率升至100%，保持1min（或按DL/T596-2021規(guī)定的1.5Un、1min），期間密切監(jiān)測電流表、電壓表及局放儀（局部放電量應(yīng)≤300pC）；④降壓放電：試驗結(jié)束后先降壓至零，斷開電源，用放電棒對繞組充分放電（放電時間≥5min）。注意事項：①試驗電壓選擇需考慮繞組老化程度（如投運15年以上的發(fā)電機，試驗電壓可降至1.3Un）；②環(huán)境溫度應(yīng)≥5℃，相對濕度≤80%，繞組表面清潔無積灰；③限流電阻需采用無感電阻（如水電阻或陶瓷電阻），防止諧振過電壓；④若試驗中出現(xiàn)擊穿（電流表突增、電壓表驟降），需定位故障相（分相試驗），檢查繞組端部絕緣是否破損、槽口處是否有放電痕跡；⑤試驗后需重新測量絕緣電阻，與試驗前相比應(yīng)無明顯下降（變化率≤30%）。6.說明GIS設(shè)備超聲波局部放電檢測的基本原理、典型圖譜特征及異常判斷方法。基本原理：GIS內(nèi)部局部放電（如自由金屬顆粒、絕緣子氣隙、觸頭接觸不良）會產(chǎn)生超聲波信號（頻率20-200kHz），通過安裝在GIS外殼上的超聲波傳感器（壓電陶瓷型）接收信號，經(jīng)放大、濾波后傳輸至檢測儀，分析信號的幅值、頻率、相位等特征。典型圖譜特征：①自由金屬顆粒放電：信號幅值隨電壓升高而增大，相位分布較分散（正負(fù)半周均有），波形呈尖峰狀，重復(fù)頻率高（100-1000Hz）；②絕緣子氣隙放電：信號集中在電壓峰值附近（±90°），相位分布較窄，波形為連續(xù)的小脈沖；③觸頭接觸不良放電：信號幅值波動大，相位無明顯規(guī)律，常伴隨周期性機械振動信號（與工頻同步）；④懸浮電位放電：信號在電壓過零點附近（±180°）出現(xiàn)，幅值較高，波形陡峭。異常判斷方法：①定量分析：測量信號有效值（通常＞20dBμV為異常）、峰值（＞50dBμV為嚴(yán)重異常）；②趨勢分析：對比歷史數(shù)據(jù)，若幅值增長速率＞10dB/月，判定為發(fā)展性缺陷；③定位分析：通過多傳感器時差法（信號到達(dá)時間差）定位放電位置（誤差≤0.5m）；④聯(lián)合檢測：結(jié)合特高頻（UHF）檢測（頻率300MHz-3GHz），若兩者信號同步出現(xiàn)，可確認(rèn)局部放電存在；⑤模式識別：利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對幅值-相位（φ-q）圖譜進(jìn)行分類，區(qū)分放電類型（如顆粒放電、氣隙放電等）。7.闡述接地裝置沖擊接地電阻與工頻接地電阻的區(qū)別及測量沖擊接地電阻的意義。區(qū)別：①電流特性：工頻接地電阻測量使用50Hz正弦電流（電流密度小，土壤未發(fā)生電離）；沖擊接地電阻測量使用雷電流（波頭1-10μs，波尾30-100μs，電流密度大，土壤可能發(fā)生電離，產(chǎn)生“散流區(qū)擴大”效應(yīng)）。②數(shù)值關(guān)系：沖擊接地電阻通常小于工頻接地電阻（因土壤電離后等效接地體尺寸增大），兩者比值（沖擊系數(shù)）與土壤電阻率ρ有關(guān)（ρ≤100Ω·m時，系數(shù)≤1；ρ=1000Ω·m時，系數(shù)≈1.5-2）。③測量方法：工頻接地電阻采用三極法（電流極、電壓極、接地體間距≥2D，D為接地網(wǎng)最大對角線）；沖擊接地電阻需模擬雷電流波形（如8/20μs），測量接地體在沖擊電流下的電壓-電流比值。意義：①評估接地裝置的防雷性能：雷電流下土壤電離會降低接地電阻，但過度電離可能導(dǎo)致接地體周圍土壤擊穿，影響散流效果；②驗證接地設(shè)計的合理性：對于高土壤電阻率地區(qū)（如山區(qū)），需通過沖擊試驗確認(rèn)接地體的散流能力，避免因土壤未充分電離導(dǎo)致接地電阻過高；③指導(dǎo)接地改造：若沖擊接地電阻不滿足要求（如10kV配網(wǎng)要求≤10Ω），需增加垂直接地極、使用降阻劑或擴大接地網(wǎng)面積；④保障設(shè)備安全：沖擊接地電阻過大時，雷擊過電壓會通過接地裝置反擊至設(shè)備，造成絕緣擊穿（如變壓器中性點接地電阻過大，可能導(dǎo)致中性點過電壓）。8.分析少油斷路器滅弧室燒損的主要原因及預(yù)防措施。主要原因：①開斷短路電流次數(shù)超過額定值（如額定短路開斷次數(shù)為20次，實際開斷25次后滅弧片磨損嚴(yán)重）；②滅弧室結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷（如吹弧道堵塞、油吹弧壓力不足），導(dǎo)致電弧熄滅時間延長（＞10ms）；③斷路器分閘速度過低（如額定分閘速度4.5m/s，實際僅3.0m/s），電弧能量無法及時釋放；④絕緣油劣化（油中水分＞30μL/L，擊穿電壓＜30kV），滅弧性能下降；⑤觸頭行程不足（如額定接觸行程30mm，實際僅20mm），導(dǎo)致電弧燃燒時間增加；⑥操作機構(gòu)卡澀（如分閘電磁鐵鐵芯卡阻），分閘時間延遲（＞60ms），電弧持續(xù)時間過長。預(yù)防措施：①嚴(yán)格記錄短路開斷次數(shù)，達(dá)到額定值的80%時進(jìn)行滅弧室檢查（更換滅弧片、觸頭）；②定期檢測分閘速度（用光電測速儀，誤差≤±5%），調(diào)整分閘彈簧預(yù)壓力確保速度達(dá)標(biāo)；③每年進(jìn)行絕緣油試驗（擊穿電壓≥40kV，水分≤15μL/L），劣化油需過濾或更換；④測量觸頭接觸電阻（用回路電阻測試儀，電流≥100A，接觸電阻≤100μΩ），超標(biāo)的觸頭需打磨或更換；⑤檢查滅弧室結(jié)構(gòu)（如吹弧道是否堵塞、滅弧片是否炭化），炭化嚴(yán)重的滅弧片（厚度磨損＞20%）需更換；⑥維護(hù)操作機構(gòu)（潤滑各轉(zhuǎn)動部件，調(diào)整分閘電磁鐵行程至10-15mm），確保分閘時間≤50ms；⑦對頻繁開斷短路電流的斷路器（如110kV線路斷路器），可加裝合閘電阻或改為SF6斷路器。9.簡述電力變壓器繞組匝間短路的檢測方法及判斷標(biāo)準(zhǔn)。檢測方法：①直流電阻測量：匝間短路會導(dǎo)致故障相直流電阻降低（如正常相1.2Ω，故障相1.0Ω），三相不平衡率超過2%（1600kVA以上變壓器）或4%（1600kVA及以下）；②變比測試：匝間短路會改變繞組匝數(shù)比，變比誤差超過±0.5%（0.2級分接開關(guān)）或±1%（其他分接）；③低壓脈沖法（LVI）：向繞組注入低壓脈沖（幅度500V，寬度1μs），測量反射波與正常波的差異（波頭畸變、反射時間縮短）；④頻率響應(yīng)分析法（FRA）：故障相頻響曲線在中高頻段（10kHz-1MHz）諧振峰幅值下降≥10dB，或諧振點偏移≥20%；⑤油中溶解氣體分析（DGA）：匝間短路時，油中氫氣（H2）、甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）含量升高，三比值法編碼為102（CH4/C2H6＞1，C2H4/C2H6＞3，C2H2/C2H4＜0.1），總烴增長率＞10%/月；⑥空載試驗：空載電流增大（超過額定電流的10%），空載損耗增加（超過設(shè)計值的15%）。判斷標(biāo)準(zhǔn)：需綜合多項試驗結(jié)果，若直流電阻不平衡率＞2%且FRA曲線明顯偏移，或DGA總烴＞150μL/L且三比值法指向高溫過熱（700℃以上），可判定存在匝間短路；若僅DGA異常（如總烴80μL/L），需結(jié)合其他試驗（如FRA）進(jìn)一步確認(rèn)；對于運行中的變壓器，若出現(xiàn)局部過熱（紅外測溫≥85℃）且油色譜持續(xù)增長，應(yīng)立即停運檢查。10.說明高壓開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成、監(jiān)測方法及預(yù)警閾值設(shè)置原則。系統(tǒng)組成：①傳感器單元：包括超聲波傳感器（安裝于柜體內(nèi)壁，頻率20-200kHz）、暫態(tài)地電壓（TEV）傳感器（吸附于柜體表面，頻率3-100MHz）、特高頻（UHF）傳感器（內(nèi)置式或外置式，頻率300MHz-3GHz）；②信號采集單元：將傳感器信號放大、濾波后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號（采樣率≥1MHz）；③數(shù)據(jù)處理單元：通過FFT分析、時頻特性提取、模式識別（如支持向量機）判斷放電類型；④預(yù)警單元：當(dāng)信號超過閾值時，觸發(fā)聲光報警并上傳至監(jiān)控主站。監(jiān)測方法：①TEV法：檢測柜體表面因局部放電產(chǎn)生的暫態(tài)電壓（幅值0-60dBmV），適用于柜內(nèi)絕緣缺陷（如電纜頭氣隙、母排絕緣層破損）；②超聲波法：檢測放電產(chǎn)生的機械振動信號（幅值0-60dBμV），適用于機械松動（如螺栓松動）或電弧放電；③UHF法：檢測放電產(chǎn)生的電磁波（幅值0-80dBμV），抗干擾能力強，可定位放電位置（誤差