水電站運行試題及答案20251.單項選擇題（每題1分，共20分）1.1水輪機效率最高時對應(yīng)的工況稱為A.最優(yōu)工況B.額定工況C.限制工況D.飛逸工況答案：A1.2混流式水輪機轉(zhuǎn)輪上冠的主要作用是A.增加強度B.減少空化C.引導(dǎo)水流D.平衡軸向力答案：D1.3水電站技術(shù)供水系統(tǒng)采用水泵供水時，備用泵自動投入的條件是A.母管壓力低于0.15MPa且延時5sB.主泵電流消失C.主泵軸承溫度高D.主泵出口閥關(guān)閉答案：A1.4調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp設(shè)為4%，機組孤立運行時負荷增加10%，機組轉(zhuǎn)速永久下降A(chǔ).0.4%B.2%C.4%D.0.04%答案：A1.5發(fā)電機空載特性曲線橫坐標為A.勵磁電流B.定子電壓C.轉(zhuǎn)子電流D.定子電流答案：A1.6下列哪項不是水輪機能量損失的直接原因A.尾水管渦帶B.轉(zhuǎn)輪出口環(huán)量C.蝸殼進口流速D.導(dǎo)葉開度答案：C1.7油壓裝置壓力罐正常油位應(yīng)處于罐高的A.1/3B.1/2C.2/3D.3/4答案：C1.8發(fā)電機不對稱運行允許負序電流長期值為A.5%B.8%C.10%D.12%答案：B1.9水電廠廠用電6kV系統(tǒng)單相接地故障時，接地電流大于30A應(yīng)動作于A.信號B.跳閘C.減負荷D.切換備用電源答案：B1.10水輪機飛逸轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之比，混流式一般約為A.1.4～1.6B.1.7～2.0C.2.0～2.2D.2.3～2.5答案：B1.11調(diào)速器人工失靈區(qū)設(shè)置目的是A.防止機組共振B.減少調(diào)節(jié)次數(shù)C.提高速動性D.抑制超調(diào)答案：B1.12發(fā)電機出口斷路器SF6氣壓降低至閉鎖值時，首先閉鎖A.合閘B.分閘C.重合閘D.手動操作答案：A1.13水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)LCU的CPU冗余方式通常采用A.雙機熱備B.雙機冷備C.三取二D.單機雙核答案：A1.14水輪機模型綜合特性曲線中，等效率線閉合區(qū)域右側(cè)開口表示A.空化邊界B.出力限制C.飛逸邊界D.最優(yōu)區(qū)答案：B1.15發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護動作后一般A.立即跳閘B.延時跳閘C.發(fā)信號并轉(zhuǎn)移負荷D.切換勵磁答案：C1.16水電廠技術(shù)供水濾水器壓差大于0.05MPa時應(yīng)A.手動沖洗B.自動反沖C.切換備用濾水器D.減負荷答案：B1.17調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換器線圈絕緣等級通常為A.B級B.F級C.H級D.C級答案：B1.18水輪機蝸殼最大壓力升高率一般限制在A.20%B.30%C.50%D.70%答案：C1.19發(fā)電機定子鐵心溫度限額采用A.電阻法B.溫度計法C.埋檢計法D.紅外法答案：C1.20水電廠“兩票三制”中三制不含A.交接班制B.巡回檢查制C.設(shè)備定期試驗輪換制D.工作票制答案：D2.多項選擇題（每題2分，共20分；多選少選均不得分）2.1下列屬于水輪機空化類型的是A.翼型空化B.間隙空化C.局部空化D.渦帶空化E.振動空化答案：ABCD2.2調(diào)速器PID調(diào)節(jié)參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響正確的是A.Kp增大可減小靜差B.Ki增大可縮短調(diào)節(jié)時間C.Kd增大可抑制超調(diào)D.Kp過大易振蕩E.Ki為零時系統(tǒng)無靜差答案：ABCD2.3發(fā)電機運行中必須立即停機的故障有A.定子接地保護動作B.轉(zhuǎn)子兩點接地C.勵磁系統(tǒng)失磁D.冷卻水中斷30sE.軸承油溫65℃答案：ABCD2.4水電廠高壓壓縮空氣系統(tǒng)用戶包括A.調(diào)速器壓油罐B.制動閘C.調(diào)相壓水D.蝴蝶閥圍帶E.檢修吹掃答案：ABCDE2.5關(guān)于水錘波速a，下列說法正確的是A.與管壁厚度成反比B.與水體彈性模量成正比C.與管道直徑成正比D.與鋼材彈性模量有關(guān)E.與水的密度成反比答案：ABD2.6發(fā)電機進相運行能力受限于A.定子端部鐵心過熱B.靜態(tài)穩(wěn)定極限C.廠用電壓降低D.轉(zhuǎn)子繞組過熱E.定子電流增大答案：ABC2.7水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地LCU采集量包括A.溫度量B.轉(zhuǎn)速C.導(dǎo)葉開度D.有功功率E.繼電保護壓板狀態(tài)答案：ABCDE2.8下列措施可降低水輪機尾水管壓力脈動的是A.增設(shè)渦帶泄流槽B.優(yōu)化轉(zhuǎn)輪出口環(huán)量C.提高運行水頭D.尾水管補氣E.減小導(dǎo)葉開度答案：ABD2.9調(diào)速器電液伺服閥常見故障有A.線圈斷線B.節(jié)流孔堵塞C.反饋桿斷裂D.油液顆粒污染E.零偏漂移答案：ABCDE2.10水電廠防止擴大性事故連鎖反應(yīng)的技術(shù)措施有A.低頻自啟動B.高頻切機C.失步解列D.快關(guān)導(dǎo)葉E.制動閘投入答案：ABCD3.填空題（每空1分，共20分）3.1水輪機比轉(zhuǎn)速ns=__________（寫公式）。答案：ns=nsqrt(P)/H^(5/4)3.2某混流式機組額定水頭Hr=120m，飛逸轉(zhuǎn)速nf=450r/min，額定轉(zhuǎn)速nr=250r/min，則飛逸系數(shù)Kf=__________。答案：1.83.3發(fā)電機額定容量為200MVA，額定功率因數(shù)0.9，則其有功功率為__________MW。答案：1803.4調(diào)速器暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bt一般取__________。答案：0～80%可調(diào)，常用40%3.5水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)水泵揚程按最高水頭加__________MPa裕量選取。答案：0.15～0.203.6水輪機模型效率試驗中，單位轉(zhuǎn)速n11=__________。答案：nD1/sqrt(H)3.7發(fā)電機定子繞組F級絕緣允許溫升限值電阻法為__________K。答案：803.8油壓裝置壓力罐容積計算采用__________定律。答案：波義耳馬略特3.9水電廠6kV系統(tǒng)單相接地電容電流超過__________A應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。答案：103.10水輪機蝸殼進口平均流速一般控制在__________m/s。答案：4～63.11發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組直流電阻換算到75℃時，溫度系數(shù)取__________。答案：0.00393/℃3.12調(diào)速器開度限制機構(gòu)的作用是限制__________。答案：導(dǎo)葉最大開度防止超負荷3.13水輪機吸出高度Hs計算時，水輪機安裝高程以__________為基準。答案：下游尾水位3.14發(fā)電機并列運行靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)一般不小于__________。答案：15%3.15水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)SOE分辨率應(yīng)小于__________ms。答案：13.16水輪機轉(zhuǎn)輪出口動能損失屬于__________損失。答案：出口（或動能）3.17發(fā)電機冷卻方式IC81W表示__________。答案：空冷轉(zhuǎn)子、水冷定子3.18調(diào)速器測頻信號消失時，機組自動轉(zhuǎn)為__________運行。答案：手動3.19水電廠直流系統(tǒng)蓄電池浮充電壓一般取__________V/只（閥控鉛酸）。答案：2.23～2.273.20水輪機模型試驗中，雷諾數(shù)Re應(yīng)大于__________以保證自模區(qū)。答案：3×10^64.判斷改錯題（每題2分，共10分；先判對錯，再改錯）4.1水輪機比轉(zhuǎn)速越高，其適用水頭越高。答案：錯；改為“越低”4.2發(fā)電機進相運行時轉(zhuǎn)子勵磁電流增大。答案：錯；改為“減小”4.3調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp為零時，機組可實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。答案：對4.4水錘波速與管徑大小無關(guān)。答案：錯；改為“有關(guān)”4.5發(fā)電機定子鐵心溫度測點采用熱電阻Pt100，其0℃時電阻為1000Ω。答案：錯；改為“100Ω”5.簡答題（每題6分，共30分）5.1簡述水輪機尾水管渦帶壓力脈動的形成機理及危害。答案：形成機理：轉(zhuǎn)輪出口存在剩余環(huán)量，在尾水管中心形成偏心渦帶，渦帶以低頻（0.2～0.4倍轉(zhuǎn)頻）旋轉(zhuǎn)，引起壓力脈動；危害：造成轉(zhuǎn)輪、尾水管壁疲勞裂紋，功率擺動，機組振動增大，廠用系統(tǒng)電壓波動，嚴重時共振造成結(jié)構(gòu)破壞。5.2說明調(diào)速器PID參數(shù)對孤立運行機組頻率響應(yīng)的影響。答案：Kp增大可減小靜差但過大易振蕩；Ki消除靜差，增大會加快響應(yīng)但降低穩(wěn)定性；Kd提供超前相位，抑制超調(diào)，過大引入高頻噪聲；三者需協(xié)調(diào)整定，滿足σ<0.2%、Ts<15s、N<2次振蕩指標。5.3列出發(fā)電機定子接地保護動作后運行人員處理流程。答案：1.記錄動作信號、時間、電壓、電流；2.檢查一次設(shè)備有無明顯接地痕跡、焦味；3.切換廠用電備用電源；4.測量定子絕緣電阻；5.若確認為金屬性接地，立即解列停機；6.若為高阻接地，轉(zhuǎn)移負荷后安排停機檢修；7.匯報調(diào)度及上級。5.4解釋水電廠高壓壓縮空氣系統(tǒng)為何設(shè)置兩臺空壓機互為備用，并說明啟動壓力梯度。答案：保證壓油罐、制動、調(diào)相等用戶不間斷供氣；設(shè)主、備空壓機，當系統(tǒng)壓力降至6.0MPa主泵啟動，降至5.8MPa備泵啟動，回升至7.0MPa雙停，防止頻繁啟動，提高可靠性。5.5說明水輪機吸出高度Hs負值過大對機組運行的影響。答案：Hs負值過大即安裝位置過低，導(dǎo)致：1.轉(zhuǎn)輪出口壓力低于汽化壓力，空化加劇，效率下降；2.葉片表面剝蝕，縮短壽命；3.尾水管真空度增大，壓力脈動增強；4.機組振動、噪聲增大；5.嚴重時轉(zhuǎn)輪斷裂。6.計算題（共30分）6.1某電站安裝ZZ440LH550機組，D1=5.5m，設(shè)計水頭H=25m，最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n11=130r/min，單位流量Q11=1.25m3/s，模型最優(yōu)效率ηm=0.89，效率修正Δη=0.02，求原型機最優(yōu)轉(zhuǎn)速n及出力P。（10分）解：n=n11sqrt(H)/D1=130sqrt(25)/5.5=1305/5.5≈118.2r/minQ=Q11D12sqrt(H)=1.2530.255=189m3/sP=9.81QHη=9.81189250.91≈42.2MW答案：n≈118r/min，P≈42.2MW6.2已知壓力鋼管長L=800m，水頭H0=200m，流速v=5m/s，水錘波速a=1000m/s，閥門直線關(guān)閉時間Ts=4s，判斷發(fā)生直接水錘還是間接水錘，并計算最大水錘壓力升高值ΔH。（10分）解：相長Tr=2L/a=1.6s<Ts=4s，為間接水錘ρ=av/(2gH0)=10005/(29.81200)=1.27采用阿列維公式：ΔH=2σH0/(2σ)，σ=Tr/Ts=0.4ΔH=20.4200/(20.4)=160/1.6=100m答案：間接水錘，ΔH=100m6.3某電站日調(diào)節(jié)庫容V=5×10^6m3，日均入庫流量Qin=300m3/s，日均出庫流量Qout=250m3/s，計算一日內(nèi)庫水位變化ΔZ，已知庫水位～面積曲線近似為Z=0.002A+500（A單位m2，Z單位m）。（10分）解：凈蓄量ΔV=(300250)86400=4.32×10^6m3ΔA=ΔV/ΔZ，但Z與A相關(guān)，需積分。近似：平均面積A≈V/(0.002A)→A=sqrt(V/0.002)=sqrt(5×10^6/0.002)=5×10^4×sqrt(10)≈1.58×10^5m2ΔZ≈ΔV/A=4.32×10^6/(1.58×10^5)≈27.3m答案：庫水位上升約27.3m7.綜合分析題（共30分）7.1某混流式機組帶額定負荷運行，突然出現(xiàn)有功功率周期性擺動±15MW，周期約8s，現(xiàn)場測得頂蓋垂直振動增大至12mm/s，蝸殼進口壓力表指針同周期抖動，調(diào)速器平衡表指針來回擺動，勵磁系統(tǒng)正常。請分析可能原因，提出診斷步驟及處理措施。（15分）答案：原因：尾水管渦帶共振。診斷：1.檢查運行水頭是否處于渦帶區(qū)（40%～70%額定水頭）；2.查看真空破壞閥是否誤開；3.錄波器記錄尾水管壓力脈動頻譜，確認0.2～0.4倍轉(zhuǎn)頻成分；4.檢查吸出高度是否偏高導(dǎo)致真空過大；5.核對調(diào)速器PID參數(shù)，排除調(diào)節(jié)系統(tǒng)振蕩。處理：1.調(diào)整導(dǎo)葉開度避開渦帶區(qū)；2.開啟尾水管補氣閥，引入壓縮空氣破壞渦帶；3.長期措施：轉(zhuǎn)輪加泄流槽或尾水管加導(dǎo)流隔板；4.優(yōu)化調(diào)速器參數(shù)，提高阻尼。7.2某電站220kV出線發(fā)生單相永久接地故障，線路保護動作跳開主變高壓側(cè)斷路器，但發(fā)電機出口斷路器未跳閘，導(dǎo)致機組帶空載