2025年電力系統(tǒng)故障分析及處理試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.某220kV變電站110kV母線發(fā)生單相接地故障，故障點(diǎn)過(guò)渡電阻為150Ω，此時(shí)母線保護(hù)可能出現(xiàn)的動(dòng)作行為是（）。A.零序方向保護(hù)優(yōu)先動(dòng)作切除故障B.母線差動(dòng)保護(hù)因高阻接地拒動(dòng)C.距離保護(hù)III段延時(shí)動(dòng)作D.失靈保護(hù)啟動(dòng)跳開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)答案：B解析：母線差動(dòng)保護(hù)通常采用比率制動(dòng)特性，高阻接地時(shí)故障電流較小，制動(dòng)電流可能大于動(dòng)作電流，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)靈敏度不足而拒動(dòng)。零序方向保護(hù)在高阻接地時(shí)因零序電壓較高可能動(dòng)作，但需配合零序電流定值；距離保護(hù)III段主要用于后備，動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)；失靈保護(hù)需先判斷保護(hù)動(dòng)作而開(kāi)關(guān)未跳，本題未提及開(kāi)關(guān)拒動(dòng)。2.新能源電站并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生三相短路故障時(shí)，以下關(guān)于逆變器輸出特性的描述正確的是（）。A.逆變器輸出電流幅值迅速上升至額定電流的2倍B.逆變器通過(guò)低電壓穿越控制保持并網(wǎng)，輸出無(wú)功支撐電壓C.逆變器因過(guò)流保護(hù)立即閉鎖停機(jī)D.逆變器輸出電流中諧波含量顯著降低答案：B解析：根據(jù)《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，新能源逆變器需具備低電壓穿越能力，故障期間應(yīng)保持并網(wǎng)并向系統(tǒng)提供無(wú)功支持，而非立即停機(jī)或過(guò)流輸出。高滲透率下逆變器輸出電流受控制策略限制，通常不會(huì)超過(guò)1.2倍額定電流，諧波含量可能因控制策略調(diào)整而增加。3.某10kV配電線路發(fā)生斷線故障，斷口處形成電弧，以下現(xiàn)象中最可能出現(xiàn)的是（）。A.三相電壓對(duì)稱，零序電流為零B.A相電壓升高至線電壓，B、C相電壓降低C.故障相電流顯著增大，非故障相電流減小D.線路有功功率大幅波動(dòng)，無(wú)功功率基本不變答案：B解析：10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相斷線（非全相）時(shí)，斷口處電弧導(dǎo)致故障相通過(guò)電弧接地，健全相電壓升高至線電壓（約1.73倍相電壓），零序電流由線路對(duì)地電容電流構(gòu)成。斷線故障電流通常小于短路電流，有功、無(wú)功均可能波動(dòng)。4.智能變電站合并單元異常導(dǎo)致采樣數(shù)據(jù)中斷，此時(shí)可能觸發(fā)的保護(hù)動(dòng)作是（）。A.母線差動(dòng)保護(hù)因“采樣中斷”閉鎖，不出口跳閘B.線路縱聯(lián)保護(hù)因通道異常延時(shí)跳閘C.主變瓦斯保護(hù)立即動(dòng)作D.電容器過(guò)電壓保護(hù)誤動(dòng)答案：A解析：智能變電站保護(hù)裝置檢測(cè)到合并單元采樣中斷時(shí)，通常會(huì)閉鎖相關(guān)保護(hù)（如母線差動(dòng)、線路差動(dòng)等），防止因數(shù)據(jù)異常導(dǎo)致誤動(dòng)?？v聯(lián)保護(hù)通道異常一般閉鎖縱聯(lián)功能但保留后備保護(hù)；瓦斯保護(hù)反映內(nèi)部故障，與采樣無(wú)關(guān)；過(guò)電壓保護(hù)需電壓數(shù)據(jù)，采樣中斷時(shí)可能閉鎖而非誤動(dòng)。5.某500kV變壓器高壓側(cè)套管發(fā)生閃絡(luò)故障，故障特征不包括（）。A.故障電流中含有大量二次諧波B.瓦斯繼電器輕瓦斯動(dòng)作C.高壓側(cè)零序電流顯著增大D.變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作答案：A解析：套管閃絡(luò)屬于外部故障，差動(dòng)保護(hù)因高低壓側(cè)電流差增大而動(dòng)作；閃絡(luò)產(chǎn)生電弧可能使油分解產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致輕瓦斯動(dòng)作；接地故障時(shí)零序電流增大。二次諧波主要存在于勵(lì)磁涌流中，外部故障時(shí)勵(lì)磁涌流不會(huì)出現(xiàn)，故二次諧波含量低。6.直流輸電系統(tǒng)換流閥發(fā)生晶閘管誤觸發(fā)故障時(shí)，最可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）。A.直流電壓升高，直流電流降低B.換相失敗，直流電流大幅上升C.交流側(cè)負(fù)序電壓降低D.閥冷卻系統(tǒng)水溫異常答案：B解析：晶閘管誤觸發(fā)會(huì)破壞正常換相時(shí)序，導(dǎo)致?lián)Q相失敗，直流電流因失去控制而迅速上升，可能引發(fā)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作。換相失敗時(shí)交流側(cè)會(huì)出現(xiàn)負(fù)序電壓，閥冷卻水溫與誤觸發(fā)無(wú)直接關(guān)聯(lián)。7.配電網(wǎng)發(fā)生鐵磁諧振過(guò)電壓時(shí)，以下措施中最有效的抑制方法是（）。A.投入中性點(diǎn)接地電阻B.增加線路串聯(lián)電容補(bǔ)償C.斷開(kāi)空載母線D.提高線路運(yùn)行電壓答案：C解析：鐵磁諧振多發(fā)生在空載或輕載母線，斷開(kāi)空載母線可消除諧振回路；中性點(diǎn)接地電阻主要抑制單相接地過(guò)電壓；串聯(lián)電容可能加劇諧振；提高運(yùn)行電壓會(huì)增加鐵芯飽和程度，加重諧振。8.某風(fēng)電場(chǎng)集電線路發(fā)生兩點(diǎn)異相接地故障，此時(shí)（）。A.故障點(diǎn)間形成相間短路，零序電流為零B.零序電流由兩個(gè)故障點(diǎn)的接地電流疊加C.正序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)，僅零序網(wǎng)絡(luò)連通D.保護(hù)裝置按單相接地故障處理答案：B解析：兩點(diǎn)異相接地（如A相和B相接地）屬于兩相接地短路，序網(wǎng)中正負(fù)序網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，零序網(wǎng)絡(luò)連通，零序電流由兩個(gè)故障點(diǎn)的接地電流共同構(gòu)成。此時(shí)故障類型為兩相接地，保護(hù)需按相間短路或接地短路綜合判據(jù)動(dòng)作。9.電力系統(tǒng)發(fā)生頻率崩潰的臨界條件是（）。A.系統(tǒng)有功缺額超過(guò)備用容量B.頻率下降速率超過(guò)1Hz/sC.低頻減載裝置全部動(dòng)作后仍未恢復(fù)頻率D.發(fā)電機(jī)調(diào)速器達(dá)到最大出力答案：A解析：頻率崩潰的根本原因是有功功率嚴(yán)重不平衡，當(dāng)有功缺額超過(guò)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用和快速啟動(dòng)備用容量時(shí)，頻率持續(xù)下降無(wú)法恢復(fù)。頻率下降速率、低頻減載動(dòng)作和調(diào)速器出力是過(guò)程特征，非臨界條件。10.變電站站用交流電源全部失電時(shí)，首先應(yīng)（）。A.啟動(dòng)站用柴油發(fā)電機(jī)B.斷開(kāi)所有站用負(fù)荷C.檢查直流系統(tǒng)電壓D.匯報(bào)調(diào)度申請(qǐng)停電答案：A解析：站用電源失電后，需優(yōu)先恢復(fù)站用交流電源以保障二次設(shè)備、操作電源等運(yùn)行，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)是快速恢復(fù)的關(guān)鍵步驟。斷開(kāi)負(fù)荷可能導(dǎo)致重要設(shè)備失電，檢查直流系統(tǒng)需在交流恢復(fù)后配合進(jìn)行。二、判斷題（每題1分，共10分）1.線路電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)線路末端短路時(shí)的最大短路電流。（）答案：×解析：電流速斷保護(hù)需躲過(guò)本線路末端短路時(shí)的最大短路電流，以保證選擇性，但實(shí)際整定中需考慮保護(hù)安裝處到末端的短路電流，避免超越到下一級(jí)線路。2.變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘。（）答案：×解析：過(guò)負(fù)荷屬于異常運(yùn)行狀態(tài)，保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)動(dòng)作于減載，而非直接跳閘。3.智能變電站GOOSE斷鏈時(shí)，相關(guān)保護(hù)應(yīng)閉鎖。（）答案：√解析：GOOSE用于傳輸開(kāi)關(guān)量信號(hào)（如跳閘、合閘命令），斷鏈會(huì)導(dǎo)致保護(hù)無(wú)法正確接收或發(fā)送信號(hào)，必須閉鎖以防止誤動(dòng)或拒動(dòng)。4.小電流接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，故障相電壓為零，非故障相電壓升高至線電壓。（）答案：×解析：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，故障相電壓接近零（考慮接地電阻），非故障相電壓升高至線電壓；中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，故障相電壓不為零，非故障相電壓略低于線電壓。5.高壓輸電線路采用單相重合閘時(shí)，重合閘時(shí)間應(yīng)大于潛供電流熄滅時(shí)間。（）答案：√解析：潛供電流會(huì)維持故障點(diǎn)電弧，若重合閘時(shí)間過(guò)短，電弧未熄滅將導(dǎo)致重合失敗，因此需等待潛供電流熄滅（一般0.3-1.0秒）。6.直流輸電系統(tǒng)單極閉鎖后，另一極可繼續(xù)運(yùn)行。（）答案：√解析：雙極直流系統(tǒng)中，單極閉鎖后另一極可通過(guò)大地回路或金屬回線方式繼續(xù)輸送功率，提高系統(tǒng)可靠性。7.電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，距離保護(hù)可能誤動(dòng)，需采取振蕩閉鎖措施。（）答案：√解析：振蕩時(shí)電壓、電流周期性變化，可能導(dǎo)致距離保護(hù)測(cè)量阻抗進(jìn)入動(dòng)作區(qū)，振蕩閉鎖通過(guò)檢測(cè)電氣量變化特征（如頻率、阻抗變化率）來(lái)區(qū)分振蕩與故障。8.配電網(wǎng)自動(dòng)化終端（DTU）故障時(shí)，應(yīng)立即斷開(kāi)其電源。（）答案：×解析：DTU故障時(shí)需先檢查通信狀態(tài)、電源模塊，盲目斷電可能導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)丟失，應(yīng)按規(guī)程進(jìn)行重啟或更換模塊。9.主變冷卻器全停時(shí)，應(yīng)立即將變壓器停運(yùn)。（）答案：×解析：主變冷卻器全停后，頂層油溫未超過(guò)規(guī)定值（一般85℃）時(shí)可短時(shí)間運(yùn)行（如20分鐘），以便采取恢復(fù)冷卻器或轉(zhuǎn)移負(fù)荷的措施。10.新能源電站低電壓穿越期間，應(yīng)減少有功輸出以避免過(guò)流。（）答案：×解析：低電壓穿越要求新能源電站保持并網(wǎng)并提供無(wú)功支撐，有功輸出可根據(jù)電網(wǎng)需求調(diào)整，但需避免因有功驟減導(dǎo)致系統(tǒng)頻率波動(dòng)。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述110kV線路零序電流保護(hù)與相間距離保護(hù)的配合原則。答案：（1）零序I段保護(hù)范圍應(yīng)小于相間距離I段，避免在非全相運(yùn)行時(shí)誤動(dòng)；（2）零序II段動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于相鄰線路零序I段動(dòng)作時(shí)間，保證選擇性；（3）相間距離III段作為零序III段的后備，兩者動(dòng)作時(shí)間需配合；（4）當(dāng)線路經(jīng)小電阻接地時(shí)，零序保護(hù)靈敏度提高，需校核與距離保護(hù)的重疊范圍，防止無(wú)選擇性動(dòng)作。2.主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)進(jìn)行哪些檢查與處理？答案：（1）檢查差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)設(shè)備（高低壓側(cè)套管、引出線、繞組、鐵芯等）是否有放電、變形、漏油等明顯故障；（2）測(cè)量各側(cè)繞組直流電阻、絕緣電阻，檢查是否存在匝間短路；（3）取油樣進(jìn)行色譜分析，判斷內(nèi)部是否存在放電或過(guò)熱；（4）檢查保護(hù)裝置采樣值（差流、制動(dòng)電流），確認(rèn)是否為CT斷線、極性接反等導(dǎo)致的誤動(dòng)；（5）若確認(rèn)內(nèi)部故障，需停運(yùn)變壓器檢修；若為外部故障或二次回路問(wèn)題，消除故障后可試送。3.分析分布式光伏接入配電網(wǎng)后，單相接地故障特征的變化。答案：（1）故障電流增大：光伏逆變器提供短路電流（約1.2-2倍額定電流），與系統(tǒng)側(cè)短路電流疊加，可能導(dǎo)致原有保護(hù)定值不匹配；（2）零序電流分布改變：光伏接入點(diǎn)下游的零序電流由系統(tǒng)側(cè)和光伏側(cè)共同提供，方向可能與傳統(tǒng)單電源系統(tǒng)相反；（3）故障持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)：逆變器低電壓穿越期間保持并網(wǎng)，故障點(diǎn)電弧可能因持續(xù)供電而難以熄滅；（4）諧波含量增加：逆變器控制策略可能引入諧波分量，影響零序保護(hù)的動(dòng)作準(zhǔn)確性。4.簡(jiǎn)述智能變電站“SV采樣異?！钡奶幚砹鞒?。答案：（1）檢查合并單元（MU）運(yùn)行狀態(tài)，確認(rèn)是否有“裝置異常”“采樣中斷”等告警；（2）核對(duì)MU與保護(hù)裝置間光纖連接，測(cè)試光功率是否在正常范圍（-15dBm至-25dBm）；（3）查看MU采樣值（電壓、電流）是否突變或?yàn)榱?，判斷是否為MU內(nèi)部元件損壞（如AD采樣板故障）；（4）若多間隔MU同時(shí)異常，檢查過(guò)程層交換機(jī)是否故障；（5）通知檢修人員更換MU或處理光纖故障，期間退出相關(guān)保護(hù)（如母線差動(dòng)、線路差動(dòng)）并投入壓板；（6）故障消除后，核對(duì)采樣值與一次設(shè)備實(shí)際值一致，恢復(fù)保護(hù)運(yùn)行。5.直流輸電系統(tǒng)換相失敗的主要原因及預(yù)防措施。答案：原因：（1）交流系統(tǒng)故障導(dǎo)致?lián)Q相電壓降低；（2）觸發(fā)角控制不當(dāng)（如觸發(fā)脈沖丟失）；（3）換流閥結(jié)溫過(guò)高導(dǎo)致晶閘管關(guān)斷特性下降；（4）直流電流波動(dòng)過(guò)大（如負(fù)荷突變）。預(yù)防措施：（1）提高交流系統(tǒng)短路比，增強(qiáng)電壓支撐能力；（2）優(yōu)化觸發(fā)角控制策略（如提前觸發(fā)）；（3）配置換相失敗預(yù)測(cè)功能，故障前增加無(wú)功補(bǔ)償；（4）設(shè)置直流電流快速限制（DCL），抑制電流波動(dòng)；（5）加強(qiáng)換流閥冷卻系統(tǒng)維護(hù)，確保晶閘管關(guān)斷性能。四、案例分析題（每題15分，共30分）案例1：某220kV變電站1主變（容量180MVA，接線組別YNd11）帶110kVⅠ母運(yùn)行，某日監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出“1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”“110kVⅠ母電壓消失”告警，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)1主變高壓側(cè)C相套管有放電痕跡，高壓側(cè)開(kāi)關(guān)（2201）、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)（101）均跳閘，110kVⅠ母所帶線路開(kāi)關(guān)未跳閘。問(wèn)題：（1）分析差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因；（2）列出故障處理步驟；（3）判斷110kVⅠ母失壓的原因。答案：（1）差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因：主變高壓側(cè)C相套管閃絡(luò)屬于主變區(qū)外故障，但套管位于主變與高壓側(cè)CT之間（CT安裝在開(kāi)關(guān)與主變之間），因此故障點(diǎn)在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)（CT至主變之間），導(dǎo)致高低壓側(cè)電流差超過(guò)差動(dòng)定值，保護(hù)動(dòng)作跳閘。（2）故障處理步驟：①檢查主變本體及套管、引線有無(wú)明顯故障（如放電痕跡、絕緣擊穿）；②測(cè)量主變各側(cè)繞組絕緣電阻、直流電阻，確認(rèn)是否存在內(nèi)部損傷；③取油樣進(jìn)行色譜分析，判斷是否因放電導(dǎo)致油質(zhì)劣化；④檢查差動(dòng)保護(hù)裝置采樣值，確認(rèn)差流大小及波形，排除CT斷線或極性錯(cuò)誤；⑤若確認(rèn)套管故障，更換套管并試驗(yàn)合格后，恢復(fù)主變運(yùn)行；⑥對(duì)110kVⅠ母進(jìn)行絕緣測(cè)試（如母線耐壓試驗(yàn)），確認(rèn)無(wú)接地故障后，用備用電源（如2主變110kVⅡ母）對(duì)Ⅰ母充電，恢復(fù)所帶線路供電。（3）110kVⅠ母失壓原因：1主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)（101）跳閘后，110kVⅠ母失去電源（假設(shè)該站無(wú)其他電源接入Ⅰ母），且母聯(lián)開(kāi)關(guān)未自投（可能因備自投未投入或不滿足啟動(dòng)條件），導(dǎo)致Ⅰ母失壓。案例2：某10kV配電線路（長(zhǎng)度12km，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地）發(fā)生單相接地故障，故障選線裝置動(dòng)作指向3號(hào)分支線，但現(xiàn)場(chǎng)巡查未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，經(jīng)檢測(cè)3號(hào)分支線絕緣正常。問(wèn)題：（1）分析選線裝置誤判的可能原因；（2）提出進(jìn)一步查找故障點(diǎn)的方法；（3）若故障點(diǎn)為樹(shù)障引起的高阻接地，應(yīng)采取哪些特殊檢測(cè)手段？答案：（1）誤判原因：①消弧線圈補(bǔ)償度不當(dāng)（過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償），導(dǎo)致零序電流特征不明顯；②3號(hào)分支線存在電磁干擾（如附近有電力電子設(shè)備），影響零序電流采樣；③選線裝置算法缺陷（如僅基于零序電流幅值，未考慮相位或諧波特征）；④多分支線路中，其他分支線存在隱性接地（如絕緣子輕微臟污），導(dǎo)致零序電流分散。（2）進(jìn)一步查找方法：①采用分段拉路法，逐段斷開(kāi)分支線，觀察接地信號(hào)