03.11 思仿继电保护“故障录波”竞赛题

本文是【思仿继电保护】原创作品。共10道单选题，其中第6题为RTDS仿真录波，其余9题为现场故障录波。

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第一题：母线三相电压录波，发生了什么故障？

1. 大电流系统，C相接地

2. 小电流系统，C相接地发展为CA相接地

3. 大电流系统，C相接地发展为CA相接地

4. 小电流系统，C相接地发展为CA相短路

录波分析：

电压在0秒前后发生显著变化，应为发展性故障，排除A选项。

0秒前Uc接近零，应为C相接地故障，且Ua、Ub幅值达到100V（峰值141V）左右即线电压，应为小电流系统电压特征，排除C选项。

0秒后Ub幅值较大，Ua和Uc幅值较低，目测三相电压和不为零，有零序电压，故为CA接地故障。

综上所述，小电流系统C相接地发展为CA相接地，故选B。

第二题：35kV母线电压和零序3U0录波，电网发生了什么？

1. 功率振荡

2. 三相短路

3. 铁磁谐振

4. 接地故障

录波分析：

功率振荡时，三相电压同时波动，三相电压包络线比较一致，而本题三相电压包络线不一致，且振荡时没有零序电压，故排除A选项。

三相短路时，没有零序电压，故排除B选项。

接地故障时，接地相电压比较低且大小比较平稳，故排除D选项。

小电流系统发生铁磁谐振时，有明显的零序电压，当频率不同于工频时，零序电压叠加到工频相电压导致三相电压出现“此起彼伏”的波动，故选C。

第三题：变压器高压侧三相电流录波，发生了什么现象？

1. 变压器空载合闸

2. 三相短路

3. 三相短路伴随C相CT饱和

4. 三相短路伴随AB相CT饱和

录波分析：

如果是三相短路，电流幅值应相当，本题IC明显低于IA、IB，故排除B。

如果是CT饱和，电流应在正负半轴均有分布，IA波形均大于零，IB波形均小于零，AB相均不是CT饱和，故排除D。

如果是C相CT饱和，从波形看没有进入饱和的暂态过程，故不是暂态饱和。如果是稳态饱和，波形应为明显的尖顶波，且尖顶位置均匀分布，故排除C。

题目中三相电流有明显的“间断角”，是变压器励磁涌流的典型特征，故选A。

第四题：三相电流哪一相二次谐波含量（百分比）最大？

1. A相

2. B相

3. C相

录波分析：

本题为变压器励磁涌流，其中IC的波形分布于正负轴两侧，属于典型的对称涌流。而IA和IB均位于时间轴一侧，属典型的单侧涌流。

用肉眼可以看出IC明显不同于IA和IB，而IA、IB波形比较类似，用排除法可以选C，下面给出简要分析。

对称涌流波形类似于正弦波被“压缩”在一起，压缩后呈现高次谐波特征，同时基波被严重削弱，二次谐波含量百分比明显增大。

单侧涌流波形类似于正弦波被“削去”一部分，虽然二次谐波略有增加，但仍以基波为主要特征，二次谐波含量百分比相对较低，故选C。

第五题：三相电流哪一相“没有”发生CT饱和？

1. A相

2. B相

3. C相

录波分析：

CT饱和时，波形不同于正弦波，会出现明显的畸变，饱和越严重，畸变越明显。

IB几乎没有畸变，更接近正弦波（虽然有一定含量的直流分量），故选B。

第六题：三相电压和三相电流波形，发生了什么现象？

1. 系统振荡

2. 三相短路

3. 系统振荡伴随三相短路

录波分析：

三相电压波动且包络线相同，三相电流波动且包络线相同，呈现明显的系统振荡特征。

如果是三相短路，短路时电流幅值应比较恒定，排除B和C选项，故选A。

第七题：线路三相电压电流录波，发生了什么故障？

1. A相接地

2. BC相接地

3. BC相短路

4. ABC相短路

录波分析：

IB和IC电流较大，应为BC相故障，同时IB和IC大小相等、方向相反，没有零序分量，故选C。

UB和UC比较接近，而UA在故障前后几乎没有变化，也可以印证是BC故障，且故障点距离母线比较近。

第八题：线路故障前后电压电流录波，电压互感器在哪儿？

1. 母线侧电压

2. 线路侧电压

录波分析：

在IB、IC短路电流消失后，健全相UA的电压逐渐衰减跌落至很小的数值，说明电压互感器位于线路侧。

如果电压在母线侧，在故障切除后，三相电压应恢复正常电压，故选B。

第九题：110kV/35kV（Yd11）主变电压录波，电源在高压侧，发生了什么故障？

1. 110kV侧A相接地

2. 110kV侧AB相短路

3. 35kV侧A相接地

4. 35kV侧BC相短路

录波分析：

35kV为小电流系统，如果发生A相接地故障，35kV侧的Ub和Uc应升高至线电压，故排除C。

若35kV发生BC相短路，则Ua应正常，而录波Ua几乎为零，故排除D。

高压侧110kV侧AB相电压在0秒后显著降低，而Uc正常，可以判定是110kV侧AB相短路，故选B。

为何110kV侧AB短路导致35kV侧A相电压为零？这是因为：

高压侧AB短路（不接地）无零序电压，高压侧有 UA = UB = -UC/2。根据Yd11绕组连接关系，低压绕组 Ua - Uc = Ub - Ua = -(Uc - Ub)/2，且低压侧无零压 Ua + Ub + Uc = 0。据此，可以得到 Ua = 0，Ub + Uc = 0，与低压侧录波吻合，故选B。

第十题：220kV线路保护的电压电流录波，发生了什么现象？

1. 线路出口A相金属性接地

2. 线路末端A相金属性接地

3. 线路A相经高阻接地

录波分析：

如果是线路出口A相金属性接地，Ua应有明显跌落，而Ua几乎没变，故排除B。

如果仅仅是负荷波动，则不应有零序电流，目测有明显的零序电流，故排除A。

如果是线路末端A相金属性接地，则Ua和Ia之间相位应接近线路阻抗角80°左右，而录波中的Ua和Ia相位比较接近，可推测是高阻接地故障。

故障后电流Ia幅值有一个爬升的过程，且Ia非理想正弦波，有一定程度的畸变。这是因为：高阻接地故障时短路电流较小且电弧不稳定，导致电流波形有畸变，特别是在电流过零点附近。

综上所述，本题选D。