2025年風(fēng)電筆試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.風(fēng)電機(jī)組將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的核心環(huán)節(jié)是（）A.風(fēng)輪捕獲風(fēng)能→機(jī)械能→發(fā)電機(jī)電能B.風(fēng)輪捕獲風(fēng)能→電能→發(fā)電機(jī)機(jī)械能C.塔筒支撐→變流器整流→變壓器升壓D.偏航系統(tǒng)對(duì)風(fēng)→液壓系統(tǒng)制動(dòng)→槳距調(diào)節(jié)答案：A2.雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）的定子繞組直接連接電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組通過（）與電網(wǎng)連接A.變壓器B.變流器C.電容器D.電抗器答案：B3.風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速是指（）A.風(fēng)輪開始旋轉(zhuǎn)的最小風(fēng)速B.風(fēng)電機(jī)組達(dá)到額定功率的最低風(fēng)速C.風(fēng)電機(jī)組能承受的最大設(shè)計(jì)風(fēng)速D.風(fēng)電機(jī)組輸出功率穩(wěn)定的平均風(fēng)速答案：B4.下列不屬于風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件的是（）A.葉片B.齒輪箱C.光伏板D.變槳系統(tǒng)答案：C5.風(fēng)電場(chǎng)微觀選址時(shí)，需重點(diǎn)考慮的因素不包括（）A.年平均風(fēng)速B.風(fēng)向頻率分布C.土壤電阻率D.鳥類遷徙路徑答案：C6.風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越（LVRT）能力是指（）A.電網(wǎng)電壓升高時(shí)保持并網(wǎng)運(yùn)行的能力B.電網(wǎng)電壓跌落時(shí)保持并網(wǎng)并提供無功支持的能力C.機(jī)組內(nèi)部電壓波動(dòng)時(shí)自我保護(hù)的能力D.塔筒接地電阻低于規(guī)定值的能力答案：B7.葉片氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的核心參數(shù)是（）A.葉根直徑B.弦長與扭角分布C.葉片重量D.表面涂層顏色答案：B8.齒輪箱油位過低可能導(dǎo)致的后果是（）A.輸出功率提升B.軸承潤滑不足，溫度升高C.變流器過流保護(hù)D.偏航角度偏差答案：B9.風(fēng)電機(jī)組的“切入風(fēng)速”通常為（）A.2-3m/sB.8-10m/sC.18-20m/sD.25-30m/s答案：A10.下列哪種傳感器用于監(jiān)測(cè)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（）A.風(fēng)速儀B.風(fēng)向標(biāo)C.編碼器D.溫度傳感器答案：C11.風(fēng)電場(chǎng)無功補(bǔ)償裝置的主要作用是（）A.提高有功功率輸出B.維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定C.降低機(jī)組噪音D.減少葉片結(jié)冰概率答案：B12.槳距角調(diào)節(jié)的主要目的是（）A.改變?nèi)~片顏色B.控制風(fēng)輪捕獲的風(fēng)能，防止超功率運(yùn)行C.增加塔筒穩(wěn)定性D.降低齒輪箱轉(zhuǎn)速答案：B13.風(fēng)電機(jī)組的“切出風(fēng)速”是指（）A.機(jī)組開始發(fā)電的最低風(fēng)速B.機(jī)組因安全原因停機(jī)的最高風(fēng)速C.機(jī)組輸出功率達(dá)到額定值的風(fēng)速D.葉片結(jié)冰時(shí)的臨界風(fēng)速答案：B14.下列不屬于風(fēng)電機(jī)組電氣系統(tǒng)的是（）A.發(fā)電機(jī)B.變流器C.輪轂D.箱式變壓器答案：C15.風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量計(jì)算中，“容量系數(shù)”是指（）A.實(shí)際年發(fā)電量與額定功率×8760小時(shí)的比值B.額定功率與風(fēng)輪掃風(fēng)面積的比值C.塔筒高度與葉片長度的比值D.齒輪箱輸入轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)速的比值答案：A二、填空題（每題2分，共20分）1.風(fēng)電機(jī)組的三大核心系統(tǒng)是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和（）系統(tǒng)。答案：控制系統(tǒng)2.葉片材料通常采用（），其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、重量輕、耐疲勞。答案：玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（或碳纖維復(fù)合材料）3.偏航系統(tǒng)的作用是使風(fēng)輪始終（）風(fēng)向，以最大化捕獲風(fēng)能。答案：正對(duì)（或?qū)?zhǔn)）4.風(fēng)電機(jī)組的制動(dòng)方式包括機(jī)械制動(dòng)和（）制動(dòng)。答案：電（或電磁）5.塔筒的主要載荷包括風(fēng)載荷、（）載荷和地震載荷。答案：重力（或機(jī)組自身重量）6.變流器的主要功能是將發(fā)電機(jī)發(fā)出的（）電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率、同相位的交流電。答案：變頻（或變壓變頻）7.風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)包括電壓偏差、頻率偏差和（）。答案：諧波畸變率（或電壓波動(dòng)與閃變）8.齒輪箱的常見故障模式有齒面磨損、（）和軸承失效。答案：齒輪斷裂（或點(diǎn)蝕）9.葉片結(jié)冰會(huì)導(dǎo)致氣動(dòng)性能下降，可能引發(fā)（）異?；蚬β瘦敵鼋档汀４鸢福赫駝?dòng)（或載荷）10.風(fēng)電機(jī)組的“可利用率”計(jì)算公式為（）時(shí)間與統(tǒng)計(jì)時(shí)間的比值。答案：可用（或正常運(yùn)行）三、判斷題（每題2分，共20分。正確填“√”，錯(cuò)誤填“×”）1.直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組因取消了齒輪箱，故維護(hù)成本低于雙饋式機(jī)組。（）答案：√2.風(fēng)輪的葉尖速比越大，風(fēng)能利用系數(shù)越高。（）答案：×（注：葉尖速比存在最優(yōu)值，超過后效率下降）3.變槳系統(tǒng)故障時(shí)，風(fēng)電機(jī)組可通過偏航系統(tǒng)快速停機(jī)。（）答案：×（注：變槳系統(tǒng)是主要的停機(jī)手段，偏航無法替代）4.塔筒接地電阻應(yīng)小于4Ω，以確保雷電防護(hù)效果。（）答案：√5.雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流頻率與電網(wǎng)頻率無關(guān)，因此可實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。（）答案：√6.葉片裂紋僅需目視檢查即可，無需其他檢測(cè)手段。（）答案：×（注：需結(jié)合超聲波、紅外等無損檢測(cè)）7.風(fēng)電場(chǎng)有功功率控制的目標(biāo)是根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令調(diào)整總輸出功率。（）答案：√8.齒輪箱油的主要作用是潤滑，無需具備散熱功能。（）答案：×（注：齒輪箱油同時(shí)承擔(dān)潤滑和散熱作用）9.低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)選擇葉片更短、轉(zhuǎn)速更低的機(jī)組。（）答案：×（注：低風(fēng)速機(jī)組通常采用更長葉片以捕獲更多風(fēng)能）10.風(fēng)電機(jī)組的噪聲主要來源于齒輪箱和發(fā)電機(jī)，與葉片無關(guān)。（）答案：×（注：葉片氣動(dòng)噪聲是主要噪聲源之一）四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述直驅(qū)式與雙饋式風(fēng)電機(jī)組的主要區(qū)別及各自優(yōu)缺點(diǎn)。答案：直驅(qū)式機(jī)組通過多極同步發(fā)電機(jī)直接連接風(fēng)輪，無齒輪箱；雙饋式機(jī)組通過齒輪箱連接雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子經(jīng)變流器并網(wǎng)。直驅(qū)式優(yōu)點(diǎn)：無齒輪箱故障，維護(hù)簡(jiǎn)單，效率高；缺點(diǎn)：發(fā)電機(jī)體積大、成本高。雙饋式優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)體積小、成本低，變流器容量僅為額定功率的20%-30%；缺點(diǎn)：齒輪箱需定期維護(hù)，故障率較高。2.風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行中，若發(fā)現(xiàn)齒輪箱油溫持續(xù)高于80℃，可能的原因有哪些？應(yīng)如何處理？答案：可能原因：①潤滑油不足或油質(zhì)劣化（氧化、污染）；②冷卻系統(tǒng)故障（如冷卻器堵塞、風(fēng)扇失效、冷卻水循環(huán)異常）；③齒輪或軸承磨損導(dǎo)致摩擦生熱增加；④負(fù)載過高或長時(shí)間超額定運(yùn)行；⑤溫度傳感器故障（誤報(bào)）。處理措施：①檢查油位并補(bǔ)油，取樣檢測(cè)油質(zhì)（必要時(shí)更換）；②清理冷卻器散熱片，檢查風(fēng)扇和冷卻水回路；③停機(jī)檢查齒輪箱內(nèi)部磨損情況（如齒面、軸承）；④調(diào)整機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，避免長時(shí)間超載；⑤校準(zhǔn)或更換溫度傳感器。3.什么是風(fēng)電機(jī)組的“功率曲線”？其主要影響因素有哪些？答案：功率曲線是風(fēng)電機(jī)組輸出功率與輪轂高度處風(fēng)速的關(guān)系曲線，反映機(jī)組在不同風(fēng)速下的發(fā)電能力。主要影響因素：①風(fēng)輪氣動(dòng)性能（葉片設(shè)計(jì)、表面污染或結(jié)冰）；②發(fā)電機(jī)效率；③變流器和變壓器的損耗；④控制策略（如變槳控制精度）；⑤空氣密度（受海拔、溫度、氣壓影響）。4.簡(jiǎn)述風(fēng)電機(jī)組防雷保護(hù)的主要措施。答案：①葉片防雷：在葉尖安裝接閃器，通過內(nèi)部引下線連接至輪轂接地系統(tǒng)；②機(jī)艙防雷：機(jī)艙頂部安裝避雷針，與塔筒接地網(wǎng)連接；③電氣系統(tǒng)保護(hù)：發(fā)電機(jī)、變流器等設(shè)備安裝浪涌保護(hù)器（SPD）；④接地系統(tǒng)：塔筒基礎(chǔ)接地網(wǎng)需滿足低電阻要求（通常＜4Ω），各部件間等電位連接；⑤控制系統(tǒng)防雷：信號(hào)電纜采用屏蔽層接地，避免感應(yīng)雷侵入。5.解釋“風(fēng)切變”的概念及其對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的影響。答案：風(fēng)切變是指風(fēng)速或風(fēng)向隨高度的變化，通常用風(fēng)切變指數(shù)描述（風(fēng)速廓線冪律公式中的指數(shù)α）。影響：①垂直風(fēng)切變會(huì)導(dǎo)致風(fēng)輪上下葉片承受的風(fēng)速差異，引發(fā)周期性載荷變化，加速葉片和傳動(dòng)系統(tǒng)疲勞；②水平風(fēng)切變（風(fēng)向隨高度變化）可能增加偏航系統(tǒng)的跟蹤難度，導(dǎo)致功率損失；③強(qiáng)風(fēng)切變還可能引起機(jī)組振動(dòng)加劇，降低運(yùn)行穩(wěn)定性和發(fā)電量。五、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某風(fēng)電場(chǎng)安裝30臺(tái)單機(jī)容量2.5MW的風(fēng)電機(jī)組，年實(shí)際發(fā)電量為1.8億kWh，當(dāng)?shù)啬昶骄L(fēng)速為7.5m/s，風(fēng)電場(chǎng)容量系數(shù)為多少？若該地區(qū)年平均風(fēng)速提升至8.0m/s（假設(shè)功率曲線不變），理論年發(fā)電量可增加多少？（提示：風(fēng)能與風(fēng)速的三次方成正比）答案：（1）容量系數(shù)=實(shí)際年發(fā)電量/(單機(jī)容量×臺(tái)數(shù)×8760小時(shí))=180000000/(2500×30×8760)=180000000/(657000000)≈0.274（27.4%）（2）風(fēng)速從7.5m/s提升至8.0m/s，風(fēng)速比為8/7.5=1.0667，風(fēng)能增加倍數(shù)為(8/7.5)3≈1.213。假設(shè)機(jī)組在額定風(fēng)速以下運(yùn)行（7.5和8.0均低于額定風(fēng)速，如額定風(fēng)速12m/s），則發(fā)電量與風(fēng)速三次方成正比。原發(fā)電量1.8億kWh，理論增加量=1.8×(1.213-1)=1.8×0.213≈0.3834億kWh（3834萬kWh）。2.某雙饋風(fēng)電機(jī)組齒輪箱輸入轉(zhuǎn)速為18rpm（風(fēng)輪轉(zhuǎn)速），輸出轉(zhuǎn)速為1800rpm（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速），求齒輪箱的傳動(dòng)比；若發(fā)電機(jī)額定功率為2MW，效率為95%，計(jì)算齒輪箱輸出端的額定扭矩（扭矩公式：T=9550×P/n，其中P單位為kW，n單位為rpm）。答案：（1）傳動(dòng)比=輸出轉(zhuǎn)速/輸入轉(zhuǎn)速=1800/18=100:1（2）發(fā)電機(jī)輸入功率（齒輪箱輸出功率）P=2MW/0.95≈2105.26kW齒輪箱輸出扭矩T=9550×P/n=9550×2105.26/1800≈9550×1.1696≈11170N·m（或11.17kN·m）六、案例分析題（每題10分，共20分）案例1：某風(fēng)電場(chǎng)一臺(tái)2.5MW機(jī)組在運(yùn)行中突然報(bào)“變流器直流母線過壓”故障停機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)變流器散熱風(fēng)扇正常，母線電壓傳感器無故障，電網(wǎng)電壓無明顯波動(dòng)。試分析可能的原因及處理步驟。答案：可能原因：①發(fā)電機(jī)回饋能量過大（如機(jī)組超速或變槳失效導(dǎo)致輸入機(jī)械功率超過變流器處理能力）；②變流器IGBT模塊故障（如短路或驅(qū)動(dòng)信號(hào)異常，無法正常逆變）；③制動(dòng)單元故障（制動(dòng)電阻未投入或電阻損壞，無法消耗多余能量）；④直流母線電容老化（容量下降，無法穩(wěn)定電壓）。處理步驟：①檢查機(jī)組運(yùn)行記錄，確認(rèn)故障前是否有轉(zhuǎn)速異?；蜃儤嵌绕睿虎跍y(cè)試變流器IGBT模塊的通斷特性（用萬用表或示波器檢測(cè)）；③檢查制動(dòng)單元接觸器是否吸合，測(cè)量制動(dòng)電阻阻值是否正常；④檢測(cè)直流母線電容的容值和等效串聯(lián)電阻（ESR），必要時(shí)更換；⑤若以上正常，可能是變流器控制程序參數(shù)錯(cuò)誤，需重新校準(zhǔn)或升級(jí)軟件。案例2：冬季某風(fēng)電場(chǎng)多臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)“葉片結(jié)冰”報(bào)警，部分機(jī)組因功率輸出大幅下降被迫停機(jī)。請(qǐng)?zhí)岢鋈~片防冰與除冰的技術(shù)措施，并說明結(jié)冰對(duì)機(jī)組運(yùn)行的其他潛在風(fēng)險(xiǎn)。答案：防冰措施：①葉片表面涂覆超疏水涂層（減少水分