03.11 思仿繼電保護“故障錄波”競賽題

本文是【思仿繼電保護】原創作品。共10道單選題，其中第6題為RTDS仿真錄波，其餘9題為現場故障錄波。

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第一題：母線三相電壓錄波，發生了什麼故障？

1. 大電流系統，C相接地

2. 小電流系統，C相接地發展為CA相接地

3. 大電流系統，C相接地發展為CA相接地

4. 小電流系統，C相接地發展為CA相短路

錄波分析：

電壓在0秒前後發生顯著變化，應為發展性故障，排除A選項。

0秒前Uc接近零，應為C相接地故障，且Ua、Ub幅值達到100V（峰值141V）左右即線電壓，應為小電流系統電壓特徵，排除C選項。

0秒後Ub幅值較大，Ua和Uc幅值較低，目測三相電壓和不為零，有零序電壓，故為CA接地故障。

綜上所述，小電流系統C相接地發展為CA相接地，故選B。

第二題：35kV母線電壓和零序3U0錄波，電網發生了什麼？

1. 功率振盪

2. 三相短路

3. 鐵磁諧振

4. 接地故障

錄波分析：

功率振盪時，三相電壓同時波動，三相電壓包絡線比較一致，而本題三相電壓包絡線不一致，且振盪時沒有零序電壓，故排除A選項。

三相短路時，沒有零序電壓，故排除B選項。

接地故障時，接地相電壓比較低且大小比較平穩，故排除D選項。

小電流系統發生鐵磁諧振時，有明顯的零序電壓，當頻率不同於工頻時，零序電壓疊加到工頻相電壓導致三相電壓出現“此起彼伏”的波動，故選C。

第三題：變壓器高壓側三相電流錄波，發生了什麼現象？

1. 變壓器空載合閘

2. 三相短路

3. 三相短路伴隨C相CT飽和

4. 三相短路伴隨AB相CT飽和

錄波分析：

如果是三相短路，電流幅值應相當，本題IC明顯低於IA、IB，故排除B。

如果是CT飽和，電流應在正負半軸均有分佈，IA波形均大於零，IB波形均小於零，AB相均不是CT飽和，故排除D。

如果是C相CT飽和，從波形看沒有進入飽和的暫態過程，故不是暫態飽和。如果是穩態飽和，波形應為明顯的尖頂波，且尖頂位置均勻分佈，故排除C。

題目中三相電流有明顯的“間斷角”，是變壓器勵磁湧流的典型特徵，故選A。

第四題：三相電流哪一相二次諧波含量（百分比）最大？

1. A相

2. B相

3. C相

錄波分析：

本題為變壓器勵磁湧流，其中IC的波形分佈於正負軸兩側，屬於典型的對稱湧流。而IA和IB均位於時間軸一側，屬典型的單側湧流。

用肉眼可以看出IC明顯不同於IA和IB，而IA、IB波形比較類似，用排除法可以選C，下面給出簡要分析。

對稱湧流波形類似於正弦波被“壓縮”在一起，壓縮後呈現高次諧波特徵，同時基波被嚴重削弱，二次諧波含量百分比明顯增大。

單側湧流波形類似於正弦波被“削去”一部分，雖然二次諧波略有增加，但仍以基波為主要特徵，二次諧波含量百分比相對較低，故選C。

第五題：三相電流哪一相“沒有”發生CT飽和？

1. A相

2. B相

3. C相

錄波分析：

CT飽和時，波形不同於正弦波，會出現明顯的畸變，飽和越嚴重，畸變越明顯。

IB幾乎沒有畸變，更接近正弦波（雖然有一定含量的直流分量），故選B。

第六題：三相電壓和三相電流波形，發生了什麼現象？

1. 系統振盪

2. 三相短路

3. 系統振盪伴隨三相短路

錄波分析：

三相電壓波動且包絡線相同，三相電流波動且包絡線相同，呈現明顯的系統振盪特徵。

如果是三相短路，短路時電流幅值應比較恆定，排除B和C選項，故選A。

第七題：線路三相電壓電流錄波，發生了什麼故障？

1. A相接地

2. BC相接地

3. BC相短路

4. ABC相短路

錄波分析：

IB和IC電流較大，應為BC相故障，同時IB和IC大小相等、方向相反，沒有零序分量，故選C。

UB和UC比較接近，而UA在故障前後幾乎沒有變化，也可以印證是BC故障，且故障點距離母線比較近。

第八題：線路故障前後電壓電流錄波，電壓互感器在哪兒？

1. 母線側電壓

2. 線路側電壓

錄波分析：

在IB、IC短路電流消失後，健全相UA的電壓逐漸衰減跌落至很小的數值，說明電壓互感器位於線路側。

如果電壓在母線側，在故障切除後，三相電壓應恢復正常電壓，故選B。

第九題：110kV/35kV（Yd11）主變電壓錄波，電源在高壓側，發生了什麼故障？

1. 110kV側A相接地

2. 110kV側AB相短路

3. 35kV側A相接地

4. 35kV側BC相短路

錄波分析：

35kV為小電流系統，如果發生A相接地故障，35kV側的Ub和Uc應升高至線電壓，故排除C。

若35kV發生BC相短路，則Ua應正常，而錄波Ua幾乎為零，故排除D。

高壓側110kV側AB相電壓在0秒後顯著降低，而Uc正常，可以判定是110kV側AB相短路，故選B。

為何110kV側AB短路導致35kV側A相電壓為零？這是因為：

高壓側AB短路（不接地）無零序電壓，高壓側有 UA = UB = -UC/2。根據Yd11繞組連接關係，低壓繞組 Ua - Uc = Ub - Ua = -(Uc - Ub)/2，且低壓側無零壓 Ua + Ub + Uc = 0。據此，可以得到 Ua = 0，Ub + Uc = 0，與低壓側錄波吻合，故選B。

第十題：220kV線路保護的電壓電流錄波，發生了什麼現象？

1. 線路出口A相金屬性接地

2. 線路末端A相金屬性接地

3. 線路A相經高阻接地

錄波分析：

如果是線路出口A相金屬性接地，Ua應有明顯跌落，而Ua幾乎沒變，故排除B。

如果僅僅是負荷波動，則不應有零序電流，目測有明顯的零序電流，故排除A。

如果是線路末端A相金屬性接地，則Ua和Ia之間相位應接近線路阻抗角80°左右，而錄波中的Ua和Ia相位比較接近，可推測是高阻接地故障。

故障後電流Ia幅值有一個爬升的過程，且Ia非理想正弦波，有一定程度的畸變。這是因為：高阻接地故障時短路電流較小且電弧不穩定，導致電流波形有畸變，特別是在電流過零點附近。

綜上所述，本題選D。