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2025年电力系统内部过电压题试题及答案

一、选择题（每题3分，共30分）
1. 电力系统内部过电压的能量来源于（ ）
A. 电网本身 B. 电源 C. 设备 D. 外部干扰
答案：A
解析：电力系统内部过电压是由于电网内部电磁能量的振荡和积聚引起的，能量来源于电网本身。

2. 以下哪种不是电力系统内部过电压的类型（ ）
A. 操作过电压 B. 工频过电压 C. 雷电过电压 D. 谐振过电压
答案：C
解析：雷电过电压属于外部过电压，不是内部过电压。

3. 操作过电压的特点是（ ）
A. 幅值高、持续时间短 B. 幅值低、持续时间短
C. 幅值高、持续时间长 D. 幅值低、持续时间长
答案：A
解析：操作过电压是由于电网中开关操作等引起的，幅值较高，持续时间短。

4. 限制操作过电压的措施不包括（ ）
A. 选用灭弧能力强的开关 B. 降低工频过电压
C. 采用避雷器 D. 加装并联电抗器
答案：B
解析：降低工频过电压与限制操作过电压无关。

5. 工频过电压的产生原因不包括（ ）
A. 线路空载 B. 不对称短路 C. 甩负荷 D. 雷击
答案：D
解析：雷击会产生雷电过电压，不是工频过电压的产生原因。

6. 限制工频过电压的措施有（ ）
A. 采用并联电抗器 B. 采用串联电容器
C. 采用避雷器 D. 加强绝缘
答案：A
解析：并联电抗器可补偿线路电容，降低工频过电压。

7. 谐振过电压的特点是（ ）
A. 幅值高、持续时间短 B. 幅值低、持续时间短
C. 幅值高、持续时间长 D. 幅值低、持续时间长
答案：C
解析：谐振过电压是由于电路发生谐振，幅值较高，持续时间长。

8. 防止谐振过电压的措施有（ ）
A. 避免系统参数谐振 B. 采用快速保护
C. 加强绝缘 D. 降低操作过电压
答案：A
解析：避免系统参数谐振可有效防止谐振过电压。

9. 电力系统中最常见的内部过电压是（ ）
A. 操作过电压 B. 工频过电压 C. 谐振过电压 D. 雷电过电压
答案：A
解析：操作过电压在电力系统中较为常见。

10. 以下关于内部过电压危害的说法错误的是（ ）
A. 可能损坏电气设备绝缘 B. 不会影响系统的稳定运行
C. 可能引起停电事故 D. 可能干扰通信系统
答案：B
解析：内部过电压可能会影响系统的稳定运行。

二、填空题（每题3分，共15分）
1. 电力系统内部过电压分为操作过电压、工频过电压、（ ）过电压。
答案：谐振
解析：电力系统内部过电压的三种主要类型。

2. 操作过电压的产生与电网中的（ ）操作有关。
答案：开关
解析：开关操作是引发操作过电压的主要原因。

3. 限制工频过电压的主要措施是采用（ ）。
答案：并联电抗器
解析：可补偿线路电容，降低工频过电压。

4. 谐振过电压是由于电路发生（ ）而引起的。
答案：谐振
解析：谐振是产生谐振过电压的根本原因。

5. 电力系统内部过电压会对电气设备的（ ）造成损害。
答案：绝缘
解析：过电压可能导致绝缘击穿等问题。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述操作过电压的产生原因及限制措施。
答案：
产生原因：
（1）切断空载线路时，由于断路器的灭弧能力等原因，会在断口处产生电弧重燃，引起操作过电压。
（2）切除空载变压器时，由于变压器的电感和电容效应，会产生过电压。
（3）开断并联电容器或电抗器时，也会产生操作过电压。

限制措施：
（1）选用灭弧能力强的断路器。
（2）采用多断口断路器。
（3）在断路器触头间加装并联电阻。
（4）采用避雷器保护。
（5）改善系统参数，避免谐振。

解析：操作过电压的产生与多种操作有关，限制措施从断路器本身、保护装置和系统参数等方面考虑。

2. 说明工频过电压的特点及限制方法。
答案：
特点：
（1）幅值相对较低。
（2）持续时间较长。
（3）常见于线路空载、不对称短路、甩负荷等情况。

限制方法：
（1）采用并联电抗器，补偿线路电容，降低工频过电压。
（2）改善系统运行方式，减少不对称度。
（3）合理安排负荷，避免甩负荷引起过高的工频过电压。

解析：根据工频过电压的特点，采取相应的限制措施。

3. 阐述谐振过电压的危害及防止措施。
答案：
危害：
（1）可能使电气设备绝缘损坏。
（2）引起系统元件的发热、振动等，影响设备寿命。
（3）导致系统运行不稳定，甚至引发停电事故。

防止措施：
（1）避免系统参数谐振，合理选择系统参数。
（2）在系统中加装阻尼装置，如阻尼电阻等。
（3）采用快速保护装置，及时切除故障，防止谐振过电压持续发展。

解析：了解谐振过电压的危害，以便采取有效防止措施。

四、计算题（每题10分，共15分）
1. 某电力系统中，一条空载线路长度为100km，线路电容C = 0.01μF，电源电动势E = 115kV，求切除空载线路时可能出现的操作过电压幅值。（已知线路波阻抗Z = 500Ω）
答案：
首先计算线路中的波过程参数。
波速v = 3×10^8m/s，线路传播时间t = l/v = 100×10^3/(3×10^8) = 1/3000s。
线路电容电流Ic = ωCE = 2πfCE，假设f = 50Hz，则Ic = 2π×50×0.01×10^-6×115×10^3 = 0.361A。
切除空载线路时，电容储存的能量会转化为过电压能量。
根据公式U = E + 2IcZ，可得U = 115×10^3 + 2×0.361×500 = 115000 + 361 = 115361V ≈ 115.4kV。

解析：通过计算线路电容电流等参数，利用公式求出操作过电压幅值。

五、论述题（20分）
论述电力系统内部过电压对电力系统的影响以及综合防治措施。
答案：
电力系统内部过电压对电力系统的影响：
（1）对电气设备绝缘的影响：过高的内部过电压可能导致电气设备绝缘击穿，损坏设备，影响设备的正常运行和使用寿命。
（2）对系统运行稳定性的影响：过电压可能引起系统中元件的发热、振动等，导致系统运行参数变化，影响系统的稳定运行，甚至引发停电事故。
（3）对通信系统的干扰：内部过电压产生的电磁干扰可能影响通信系统的正常工作。

综合防治措施：
（1）针对操作过电压：选用灭弧能力强的开关设备，采用多断口断路器、加装并联电阻等改善断路器的灭弧性能；合理安排操作顺序，避免操作过电压叠加；采用避雷器等保护装置，限制过电压幅值。
（2）针对工频过电压：采用并联电抗器补偿线路电容，降低工频过电压；改善系统运行方式，减少不对称短路等引起的工频过电压；合理安排负荷，避免甩负荷等引起过高的工频过电压。
（3）针对谐振过电压：避免系统参数谐振，合理选择系统参数；在系统中加装阻尼装置，如阻尼电阻等；采用快速保护装置，及时切除故障，防止谐振过电压持续发展。

同时，要加强对电力系统的监测和分析，及时发现过电压异常情况，采取相应措施进行处理。

解析：从对设备、系统运行和通信等方面阐述影响，从不同类型过电压分别说明防治措施，并强调监测和分析的重要性。