2025年水电站运行试题及答案

2025年水电站运行试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1水轮机效率曲线出现“马鞍”形下降的主要原因是A.转轮进口撞击损失增大 B.尾水管涡带诱发压力脉动 C.导叶开度与流量不匹配 D.空化系数骤降答案：B1.2某混流式机组在额定水头Hr=120m、额定流量Qr=240m³/s时出力为255MW，其比转速ns（单位：m·kW）最接近A.120 B.180 C.230 D.290答案：C1.3调速器永态转差系数bp设置为0时，机组将A.不能并网 B.调差率为零 C.一次调频无差 D.二次调频无差答案：C1.4尾水管内出现螺旋形涡带时，压力脉动主频一般约为A.0.05～0.15×转速频率 B.0.2～0.4×转速频率 C.0.8～1.0×转速频率 D.1.5～2.0×转速频率答案：B1.5抽水蓄能电站“S”特性区出现在A.水泵工况小流量区 B.水泵工况大流量区 C.水轮机工况小流量区 D.水轮机工况大流量区答案：A1.6发电机出口断路器失灵保护动作后，首先跳开A.主变高压侧开关 B.厂用变低压侧开关 C.励磁开关 D.机组灭磁开关答案：A1.7按照GB/T78942020，水轮发电机定子绕组耐压试验电压（有效值）为A.1.5Un+1500V B.2Un+1000V C.2Un+3000V D.2.5Un+2000V答案：C1.8轴流转桨式机组协联关系破坏将直接导致A.转速升高 B.振动增大 C.出力下降 D.蜗壳压力降低答案：B1.9水电站技术供水系统采用水泵供水时，备用泵自动启动的判据通常是A.总管流量低于90% B.总管压力低于95% C.主泵电流低于80% D.主泵轴承温度高于70℃答案：B1.10在IEC6140025通信映射中，水电厂现地控制单元（LCU）上送遥测数据采用A.MMS B.GOOSE C.SV D.ModbusRTU答案：A1.11某电站水库总库容8.5×10⁸m³，调节库容3.2×10⁸m³，其调节性能属于A.日调节 B.周调节 C.季调节 D.年调节答案：D1.12水轮机模型验收试验中，效率重复测量误差应不超过A.±0.2% B.±0.4% C.±0.6% D.±0.8%答案：B1.13发电机转子一点接地保护动作后，运行规程要求A.立即解列停机 B.限时转移负荷停机 C.可继续运行2h D.仅发信号答案：B1.14调速器人工频率死区Ef一般整定为A.±0.05Hz B.±0.10Hz C.±0.15Hz D.±0.20Hz答案：B1.15采用变频启动（SFC）的抽水蓄能机组，拖动过程结束时转子电流频率约为A.0.1Hz B.0.5Hz C.1.0Hz D.2.0Hz答案：B1.16水轮机蜗壳最大压力升高值通常发生在A.最大水头甩满负荷 B.最小水头甩满负荷 C.额定水头甩满负荷 D.最大水头增负荷答案：A1.17主变高压侧中性点经小电抗接地，其主要目的是A.降低单相短路电流 B.提高零序阻抗 C.限制操作过电压 D.抑制铁磁谐振答案：A1.18水电厂厂用电系统备用电源自动投入时间不应超过A.0.5s B.1.0s C.1.5s D.2.0s答案：B1.19按照DL/T51902020，水轮机过流部件首次大修年限一般为A.5年 B.10年 C.15年 D.20年答案：B1.20发电机定子铁心磁化试验中，当磁通密度为1.0T时，单位铁耗允许值不大于A.1.5W/kg B.2.5W/kg C.3.5W/kg D.4.5W/kg答案：C2.多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1下列属于水轮机能量损失的有A.容积损失 B.水力损失 C.机械损失 D.铁耗 E.风阻损失答案：ABC2.2调速器PID参数对系统稳定性影响正确的有A.增大Kp可提高响应速度 B.增大Ki可减小静差 C.增大Kd可抑制超调 D.增大Kp必然降低稳定性裕度 E.增大Ki可缩短调节时间答案：ABC2.3抽水蓄能电站黑启动应具备的条件包括A.上水库具备最小启动水位 B.SFC或背靠背启动装置正常 C.厂用电保安电源可用 D.主变中性点接地刀闸合闸 E.机组制动系统退出答案：ABC2.4下列措施可降低水轮机叶片空化系数的有A.增大转轮出口直径 B.减小转轮出口环量 C.提高尾水管淹没深度 D.降低转轮叶片数 E.采用抗空化翼型答案：BCE2.5发电机转子匝间短路故障征象包括A.励磁电流增大 B.无功出力下降 C.轴电压升高 D.振动增大 E.定子电流谐波增加答案：ABD2.6关于水电厂计算机监控系统，下列说法正确的有A.现地LCU与主站通信中断后仍可闭环调节 B.事件顺序记录（SOE）分辨率≤1ms C.遥测越死区传送整定一般取0.2%额定值 D.双网热备用切换时间≤0.5s E.操作员站双屏冗余配置答案：BDE2.7水轮机调节保证计算需考虑的最不利工况组合包括A.最大水头甩满负荷 B.最小水头甩满负荷 C.两台机同时甩负荷 D.导叶分段关闭失效 E.尾水管水位最低答案：ACD2.8下列属于水电厂一次调频考核指标的有A.响应滞后时间 B.稳定时间 C.调频死区 D.调差率 E.调频电量贡献率答案：ABE2.9主变冷却器全停后允许运行时间正确的有A.额定负载下10min B.70%负载下20min C.50%负载下1h D.空载下2h E.油温达85℃立即停机答案：BCD2.10水电厂汛期防洪调度应遵循的原则有A.保大坝安全 B.保下游防洪安全 C.保机组出力最大 D.保水库兴利蓄水 E.保航运基流答案：ABE3.填空题（每空1分，共20分）3.1水轮机比转速ns=________（写出量纲式）。答案：ns=n√P/H^(5/4)，其中n单位为r/min，P单位为kW，H单位为m。3.2某电站安装4台300MW机组，年发电量60×10⁸kWh，其年利用小时数为________h。答案：50003.3发电机额定电压15.75kV，额定电流12.5kA，其额定视在功率为________MVA。答案：198.4（取198亦可）3.4调速器空载扰动试验中，转速最大超调量不应大于________%。答案：1.53.5抽水蓄能机组水泵工况启动时，SFC输出频率从0Hz升至50Hz，典型加速时间为________s。答案：300～400（填任一值给分）3.6水轮机模型验收试验中，效率测量不确定度应不大于________%。答案：±0.43.7按照DL/T5832018，调速器静特性曲线非线性度不超过________%。答案：0.53.8发电机定子绕组温度限值按B级绝缘考核，其热点温度不得超过________℃。答案：1303.9某电站引水隧洞长12km，水锤波速1000m/s，其水锤相长为________s。答案：243.10主变高压侧采用电容式电压互感器，其二次额定相电压为________V。答案：100/√33.11水轮机转轮出口动能损失称为________损失。答案：出口（或动能）3.12抽水蓄能电站上水库正常蓄水位与死水位之间的库容称为________库容。答案：调节3.13调速器分段关闭装置的作用是降低________和________。答案：压力升高，转速升高3.14发电机转子绕组直流电阻换算至75℃时，其换算系数K=________。答案：(235+75)/(235+t)3.15水电厂计算机监控系统网络拓扑通常采用________结构。答案：双星3.16水轮机空化系数σ与装置空化系数σa的关系应满足________。答案：σ≥σa3.17某电站设计洪水标准为千年一遇，其校核洪水位对应重现期为________年。答案：10003.18发电机纵差保护动作电流整定值一般取额定电流的________%。答案：10～20（填任一值给分）3.19水轮机过流部件采用0Cr13Ni5Mo不锈钢，其主要目的是提高________性能。答案：抗空蚀（或抗磨蚀）3.20水电厂厂用电系统保安电源柴油发电机启动时间不应大于________s。答案：154.判断改错题（每题2分，共10分；先判断对错，若错则改正）4.1水轮机最优效率点对应单位转速n11与单位流量Q11均为最大值。答案：错。改正：最优效率点对应单位转速n11与单位流量Q11为最佳匹配值，而非最大值。4.2调速器永态转差系数bp越大，机组一次调频调差率越小。答案：错。改正：bp越大，调差率越大。4.3抽水蓄能机组发电工况与电动工况转向相反。答案：错。改正：现代可逆式机组发电与抽水转向相同。4.4发电机定子铁心磁化试验磁通密度取1.4T，持续时间为45min。答案：错。改正：磁通密度取1.0T，持续90min。4.5主变差动保护采用比率制动特性，其制动系数越大，区内故障灵敏度越高。答案：错。改正：制动系数越大，灵敏度越低。5.简答题（每题5分，共25分）5.1简述水轮机“S”特性对抽水蓄能电站运行的危害及抑制措施。答案：危害：水泵工况小流量区出现正斜率，导致转速—流量多值对应，引发流量振荡、压力脉动、启动失败。抑制：转轮优化设计减小“S”区斜率；采用导叶不对称开启或预开导叶；SFC变频启动避开不稳定区；双速电机降低同步转速；增设转轮出口阻尼环。5.2写出调速器PID传递函数并说明各环节作用。答案：G(s)=Kp+Ki/s+Kd·s/(1+Tvf·s)。Kp：比例环节，提高响应速度，减小偏差；Ki：积分环节，消除静差；Kd：微分环节，预测误差变化趋势，抑制超调，提高稳定性；Tvf：微分滤波时间常数，抑制高频噪声。5.3列举四种水电站水库调度图的基本线并说明其含义。答案：防破坏线：保证下游防洪安全限制水位；防弃水线：减少无益弃水，提前加大出力；限制出力线：遭遇枯水时降低出力，保证持续供水；调度图上线：校核洪水位，确保大坝安全；调度图下线：死水位，保证取水及生态基流。5.4简述发电机转子匝间短路故障诊断的两种电气方法原理。答案：1.探测线圈法：在转子槽楔下埋设探测线圈，测量槽漏磁通变化，匝间短路导致槽漏磁不对称，感应电压出现负序分量。2.励磁电流谐波法：短路匝形成局部饱和，励磁电流出现偶次谐波，通过FFT分析2次、4次谐波增量判断短路程度。5.5说明水电厂技术供水系统采用重力供水与水泵供水的优缺点。答案：重力供水：优点—无动力损耗，运行可靠，水温低；缺点—受库水位变化影响，需设调压井或高位水池，初投资高。水泵供水：优点—水压稳定，布置灵活，适应水位变幅大；缺点—耗能，需备用泵，系统复杂，维护量大。6.计算题（共35分）6.1某混流式机组额定水头Hr=100m，额定流量Qr=200m³/s，额定转速nr=166.7r/min，额定出力Pr=180MW。求：(1)比转速ns；（5分）(2)单位转速n11、单位流量Q11（模型转轮直径D1=0.46m）；（5分）(3)若原型转轮直径D=4.6m，求最优单位转速n110=65r/min时对应原型转速。（5分）答案：(1)ns=nr√Pr/Hr^(5/4)=166.7×√180000/100^(5/4)=166.7×424.3/316.2≈223m·kW(2)n11=nrD1/√Hr=166.7×0.46/10=7.67r/min；Q11=Qr/(D1²√Hr)=200/(0.46²×10)=94.5m³/s(3)n=n110√Hr/D=65×10/4.6=141.3r/min6.2某电站引水钢管长L=800m，波速a=1200m/s，额定流量Q0=120m³/s，管道截面积A=8m²，水头H0=150m。机组甩满负荷，导叶直线关闭时间Ts=8s，忽略水头损失，用阿列维简化公式求最大水锤压力升高值ΔH。（10分）答案：水锤相长μ=2L/a=2×800/1200=1.33s因Ts=8s>μ，为间接水锤。管道特性常数ρ=aQ0/(2gAH0)=1200×120/(2×9.81×8×150)=6.12阿列维系数σ=ρ·μ/Ts=6.12×1.33/8=1.02最大压力升高ΔH=σH0=1.02×150=153m（水柱）6.3某水电厂年入库水量W=120×10⁸m³，水库调节库容V=30×10⁸m³，蒸发渗漏损失按入库水量2%计，综合出力系数K=8.5。求：(1)年发电量E（亿kWh）；（5分）(2)若装机年利用小时数4500h，求装机容量N（MW）。（5分）答案：(1)可用水量W′=W(10.02)=117.6×10⁸m³平均水头取H=100m（题给默认）E=KW′H/3600=8.5×117.6×10⁸×100/3600=2.78×10¹¹Wh=278亿kWh(2)N=E/T=278×10⁸/4500=6178MW7.综合分析题（共30分）7.1某大型抽水蓄能电站安装4台300MW可逆式机组，上水库正常蓄水位780m，死水位740m，下水库正常蓄水位280m，死水位260m。输水系统总长度1800m，洞径8m，水锤波速1200m/s。机组额定转速428.6r/min