(2025年)风电考试练习试题附答案细选全文

(2025年)风电考试练习试题附答案细选全文一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列风电机组类型中，目前市场占比最高的是（）。A.垂直轴式双叶片机组B.水平轴式三叶片定桨距机组C.水平轴式三叶片变桨变速机组D.垂直轴式多叶片机组2.风电机组的额定风速是指（）。A.机组启动发电的最低风速B.机组输出额定功率时的最低风速C.机组能承受的最大设计风速D.机组叶片开始变桨的临界风速3.齿轮箱油位监测时，正确的操作是（）。A.机组停机10分钟后，在油温30℃时读取油位B.机组运行中直接观察油位计C.机组停机后立即读取油位（油温60℃）D.油温低于10℃时通过加热油池后读取4.变流器的主要功能是（）。A.将直流电能转换为工频交流电能并入电网B.将工频交流电能转换为直流电能储存C.调节叶片桨距角以控制转速D.监测机舱振动并触发保护停机5.风电场有功功率控制的核心目标是（）。A.最大化单台机组发电量B.确保并网点功率因数≥0.95C.按调度指令调整全场输出功率D.降低齿轮箱运行温度6.叶片表面出现长度30mm的横向裂纹时，应采取的处理措施是（）。A.打磨裂纹表面后涂防护胶B.立即更换叶片C.用碳纤维布进行局部补强D.记录裂纹发展趋势，下次巡检时复查7.风电机组低电压穿越能力是指（）。A.电网电压降低时，机组能保持并网运行的能力B.机组内部电压低于额定值时自动重启的能力C.变流器输入电压低于阈值时切换备用电源的能力D.轮毂内控制电压低于24V时触发停机的保护功能8.下列不属于风电机组主要载荷的是（）。A.重力载荷B.气动载荷C.电磁载荷D.惯性载荷9.智能巡检系统中，激光雷达测风的主要优势是（）。A.可实时获取轮毂高度处的三维风场数据B.成本低于传统杯式风速仪C.无需校准即可长期稳定运行D.可直接测量叶片表面压力分布10.风电场接地电阻的合格标准是（）。A.小于等于4ΩB.小于等于10ΩC.小于等于20ΩD.根据土壤电阻率调整，一般≤4Ω（高土壤电阻率地区可放宽）二、多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.风电机组电气系统主要包括（）。A.发电机B.变流器C.齿轮箱D.主变压器2.下列属于风电机组机械制动系统组成部分的是（）。A.高速轴制动器B.偏航制动器C.变桨制动器D.液压站3.风电场运行中需重点监测的环境参数有（）。A.空气湿度B.大气电场强度（雷电预警）C.叶片表面温度D.土壤电阻率4.变桨系统故障导致机组无法正常停机时，应采取的应急措施包括（）。A.触发安全链急停B.手动操作备用变桨电源收桨C.切断变流器直流母线电压D.启动机械制动装置5.数字孪生技术在风电场运维中的应用包括（）。A.建立机组虚拟模型预测部件剩余寿命B.模拟极端风况下的载荷分布C.实时对比实际运行数据与模型数据识别异常D.自动提供月度发电量统计报表三、判断题（每题2分，共10分，正确填“√”，错误填“×”）1.风电机组的切入风速是指机组能够连续发电的最低风速。（）2.齿轮箱油的颗粒度等级应≤ISO440620/18/15。（）3.叶片防雷系统的引下线应直接连接至轮毂接地，无需与机舱接地体相连。（）4.偏航系统的主要作用是使风轮始终正对来风方向，其驱动方式包括电机驱动和液压驱动。（）5.风电场无功补偿装置的作用是提高并网点电压稳定性，补偿容量需根据机组感性无功需求配置。（）四、简答题（每题8分，共24分）1.简述双馈感应发电机（DFIG）与永磁同步发电机（PMSG）的主要区别及各自适用场景。2.列举风电机组振动异常的可能原因及排查方法。3.说明风电场年度检修中齿轮箱专项维护的主要内容。五、案例分析题（每题15分，共30分）案例1：某2.5MW风电机组在额定风速下运行时，监控系统显示有功功率仅为1800kW，且变流器温度偏高（85℃，正常≤75℃）。试分析可能的故障原因及排查步骤。案例2：冬季低温环境下，某风电场多台机组因叶片结冰导致功率曲线偏离，且多次触发变桨卡涩故障。请提出针对性的解决方案，包括短期应急处理和长期预防措施。答案及解析一、单项选择题1.答案：C解析：水平轴式三叶片变桨变速机组因发电效率高、载荷控制灵活，占全球市场份额超90%，是主流机型。2.答案：B解析：额定风速是机组输出额定功率的最低风速，当风速超过额定风速时，通过变桨控制保持功率稳定。3.答案：A解析：齿轮箱油位需在停机后油液充分回流（约10分钟）、油温稳定在30-40℃时读取，避免温度影响油液膨胀导致误判。4.答案：A解析：变流器核心功能是将发电机发出的频率、电压不稳定的交流电转换为与电网同频同压的交流电（交-直-交转换），实现并网。5.答案：C解析：有功功率控制（AGC）要求风电场根据电网调度指令调整总输出功率，确保电网供需平衡。6.答案：C解析：叶片横向裂纹长度≤50mm时可采用碳纤维布补强（需评估深度），超过50mm或贯穿性裂纹需更换叶片。7.答案：A解析：低电压穿越（LVRT）指电网电压跌落时，机组不脱网并向电网提供无功支持，帮助电网恢复。8.答案：C解析：风电机组主要载荷包括气动（风）、重力、惯性、离心载荷等，电磁载荷主要影响发电机内部，非整机主要载荷。9.答案：A解析：激光雷达可测量轮毂高度处10-200米范围内的三维风场（风速、风向、湍流），为变桨控制提供提前风况数据。10.答案：D解析：接地电阻标准需结合土壤电阻率，一般要求≤4Ω；高电阻率地区（如岩石地）可放宽至≤10Ω，但需采取降阻措施（如增加接地极、使用降阻剂）。二、多项选择题1.答案：ABD解析：齿轮箱属于机械系统，电气系统包括发电机（电能转换）、变流器（电能变换）、主变压器（升压并网）。2.答案：ABD解析：变桨制动器属于变桨系统的安全制动，机械制动系统主要指高速轴制动器（主机制动）、偏航制动器（偏航锁定）及液压站（提供制动力）。3.答案：AB解析：环境参数重点监测湿度（影响绝缘）、大气电场（雷电预警）；叶片温度属设备状态参数，土壤电阻率属基建阶段参数。4.答案：ABD解析：变桨故障无法收桨时，应触发安全链急停切断动力源，通过备用电源（如超级电容）手动收桨，同时启动机械制动（高速轴刹车）；切断直流母线可能导致变流器损坏。5.答案：ABC解析：数字孪生通过虚拟模型实现状态预测、载荷模拟、异常识别，发电量统计属常规数据处理，非数字孪生核心应用。三、判断题1.×（解析：切入风速是机组开始发电的最低风速，连续发电需风速≥切入风速且持续一定时间）2.√（解析：齿轮箱油颗粒度等级通常要求ISO440620/18/15，更高清洁度可减少齿轮磨损）3.×（解析：叶片防雷引下线需连接至轮毂接地，同时通过机舱接地体接入主接地网，形成完整导电路径）4.√（解析：偏航系统驱动方式包括电机+齿轮（主流）和液压驱动（部分机型），作用是使风轮正对来风。）5.√（解析：风电机组多为感性负载（双馈机组），需无功补偿装置（如SVG）提供容性无功，提高电压稳定性。）四、简答题1.主要区别：-双馈发电机（DFIG）：转子侧通过变流器连接电网，变流器容量仅为额定功率的20-30%，成本低；需齿轮箱增速（800-1500rpm），维护成本较高；适用于中等风速地区。-永磁同步发电机（PMSG）：转子带永磁体，无需励磁；可直驱（低速运行），无齿轮箱；变流器容量为100%额定功率，成本高；适用于低风速、高可靠性需求场景（如海上风电）。2.可能原因及排查：-机械原因：齿轮箱轴承磨损（振动频率与轴承特征频率吻合）、叶片不平衡（1P频率振动高）、主轴不对中（2P频率振动）。-电气原因：发电机转子断条（电流频谱出现转差频率分量）、变流器输出谐波（高频振动）。-排查方法：使用振动传感器采集加速度/速度信号，进行频谱分析；检查齿轮箱油颗粒度（金属碎屑含量）；测量发电机电流/电压波形；目视检查叶片螺栓扭矩、表面损伤。3.齿轮箱专项维护内容：-油液检测：取样分析油质（水分、颗粒度、酸值）、光谱分析金属元素含量（铁、铜等磨损颗粒）。-油位检查：停机后确认油位在正常区间，补充同型号润滑油（需过滤）。-冷却系统维护：清理油冷却器散热片，检查油泵工作压力（3-5bar），更换滤芯（压差≥0.3bar时）。-密封检查：观察高速轴、低速轴密封处是否漏油，更换老化密封件。-振动监测：对比历史数据，分析齿轮/轴承特征频率振动值是否超标（如齿轮啮合频率振动≥4.5mm/s）。五、案例分析题案例1：可能原因：（1）变流器IGBT模块老化或散热不良（温度高导致效率下降）；（2）发电机转子绕组局部短路（内阻增大，输出功率降低）；（3）叶片污染或覆冰（气动效率下降，捕获风能减少）；（4）有功功率限制未解除（如后台误设置降功率运行）。排查步骤：①检查监控系统是否有功率限制指令（通讯模块状态、AGC设置）；②测量发电机输出电压/电流（正常应为400V/3600A左右），计算实际功率是否与变流器输出匹配；③检查变流器散热系统（冷却风扇转速、散热器灰尘堆积情况，可用红外测温仪检测各IGBT模块温度分布）；④停机后检查叶片表面（是否有油污、涂层脱落），测量叶根力矩传感器数据（判断气动载荷是否正常）；⑤对发电机进行绝缘测试（定子/转子绕组绝缘电阻≥100MΩ），必要时做直流电阻测试（三相偏差≤2%）。案例2：短期应急处理：①启动叶片加热系统（如电加热涂层、热气除冰），优先对变桨轴承、叶根区域除冰；②降低机组切入风速（避免低风速下结冰叶片启动导致变桨卡涩），限制最大转速（减少离心力引发的冰块脱落风险）；③手动操作变桨系统（每2小时收桨-开桨一次），防止桨叶冻结在固定角度；④对已卡涩的变桨系统，使用液压扳手辅助转动，同时注入低温润滑脂（