2025年水电专业考试试题及答案

2025年水电专业考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某水电站设计水头为120m，额定流量50m³/s，水轮机效率88%，则水轮机额定出力约为（）A.51.84MWB.55.2MWC.60.0MWD.64.8MW答案：A（计算：P=9.81×Q×H×η=9.81×50×120×0.88≈51.84MW）2.混流式水轮机导水机构的主要作用是（）A.调节流量并形成旋转水流B.支撑转轮C.传递扭矩D.防止漏水答案：A3.水电站电气主接线中，采用双母线接线的主要优点是（）A.投资少B.运行灵活性高C.保护配置简单D.占地面积小答案：B4.以下不属于水电站进水口主要类型的是（）A.坝式进水口B.岸式进水口C.塔式进水口D.闸式进水口答案：D（常见类型为坝式、岸式、塔式）5.某220kV输电线路发生单相接地故障时，零序电流的特点是（）A.仅故障相有零序电流B.三相均有零序电流且大小相等C.非故障相无零序电流D.零序电流经大地形成回路答案：D6.水电站调速器的主要功能是（）A.调节有功功率B.调节无功功率C.调节电压D.调节频率答案：A（通过调节导叶开度改变流量，进而调节有功）7.以下哪种设备属于电气一次设备（）A.继电保护装置B.隔离开关C.监控系统主机D.远动装置答案：B8.水锤计算中，直接水锤的条件是（）A.阀门关闭时间T≥2L/cB.阀门关闭时间T≤2L/cC.阀门关闭时间T=2L/cD.与关闭时间无关答案：B（直接水锤定义为关闭时间小于等于压力波往返时间）9.发电机定子绕组采用星形接线的主要目的是（）A.提高输出电压B.消除三次谐波C.降低绝缘要求D.简化接线答案：B（星形接线中性点不引出，三次谐波电流无法流通，减少谐波影响）10.水电站日调节池的主要作用是（）A.提高防洪能力B.平衡昼夜用电负荷C.增加年发电量D.改善下游生态答案：B11.变压器气体继电器（瓦斯继电器）的主要保护对象是（）A.绕组相间短路B.绕组匝间短路C.引出线接地故障D.铁芯过热答案：B（匝间短路产生气体触发瓦斯保护）12.水轮机空化系数σ的物理意义是（）A.表征水流压力与汽化压力的相对关系B.反映水轮机效率C.表示转轮直径与水头的比值D.衡量机组振动水平答案：A13.水电站厂用电系统中，备用电源自动投入装置（BZT）的作用是（）A.当工作电源故障时自动切换至备用电源B.提高厂用电压稳定性C.限制厂用短路电流D.监测厂用设备状态答案：A14.以下哪种励磁方式属于自并励励磁系统（）A.直流励磁机励磁B.交流励磁机+旋转整流器C.发电机端经励磁变压器供电D.永磁机励磁答案：C15.水电站水库调度中，防洪限制水位是指（）A.正常蓄水位B.设计洪水位C.汛期允许的最高水位D.死水位答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1.水力学中，雷诺数Re=vd/ν，其中ν表示（运动粘度）。2.发电机额定参数中，功率因数一般标注为（滞后），表示感性负载。3.变压器的冷却方式中，ONAN表示（油浸自冷）。4.水轮机的相似律包括（几何相似）、运动相似和动力相似。5.继电保护装置的基本要求是选择性、速动性、灵敏性和（可靠性）。6.水电站压力钢管的主要荷载包括内水压力、（温度应力）和自重应力。7.电力系统频率的标准是50Hz，允许偏差一般不超过（±0.2Hz）。8.混流式水轮机的转轮由（上冠）、下环和叶片组成。9.电气设备的绝缘水平通常用（工频耐受电压）和雷电冲击耐受电压表示。10.水电站计算机监控系统的结构模式主要有集中式、（分层分布式）和全开放分布式。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述水轮机工作过程的能量转换原理。答：水轮机工作时，水流经蜗壳、导水机构进入转轮。导水机构将水流调整为具有一定旋转动能的环量水流，高速水流冲击转轮叶片，推动转轮旋转。水流的势能（水头）和动能通过转轮叶片传递给转轮，转化为转轮的机械能，带动发电机转子旋转发电。最后水流经尾水管排出，尾水管回收部分动能以提高效率。2.发电机并列运行的条件有哪些？不满足条件时会产生什么影响？答：并列条件：①电压大小相等（偏差≤5%）；②电压相位相同；③频率相等（偏差≤0.2Hz）；④相序一致。不满足时：电压不等会产生冲击电流，损坏绕组；相位不一致会产生巨大环流，引起机组振动；频率不等会导致有功周期性摆动，可能失步；相序错误会导致严重短路。3.变压器差动保护的基本原理及不平衡电流产生的原因。答：原理：比较变压器各侧电流的大小和相位，正常运行或区外故障时，各侧电流矢量和为零（或很小），保护不动作；区内故障时，矢量和超过整定值，保护动作跳闸。不平衡电流原因：①变压器励磁涌流；②各侧电流互感器变比误差；③变压器带负荷调节分接头；④各侧电流相位差（如Y/Δ接线变压器）。4.水电站日调节的作用及适用条件。答：作用：①平衡昼夜用电负荷，利用夜间多余水量发电，减少弃水；②提高机组运行效率，避免低负荷运行；③为电力系统提供调峰容量，增强系统灵活性。适用条件：①有一定调节库容（日调节库容约为日平均发电用水量的20%-30%）；②下游有稳定的用水需求（如灌溉、航运）；③电网存在明显的昼夜负荷差（峰谷差≥30%）。5.简述水锤现象的危害及预防措施。答：危害：水锤会导致压力钢管内压力急剧升高（正水锤）或降低（负水锤），可能造成钢管破裂、阀门损坏、机组振动，甚至引发停电事故。预防措施：①限制阀门关闭（开启）时间，避免直接水锤；②设置调压室（井），吸收水锤压力波动；③采用缓慢关闭的阀门（如蝴蝶阀分段关闭）；④增大压力钢管直径，降低流速；⑤优化导叶关闭规律（如先快后慢）。四、计算题（每题15分，共30分）1.某引水式水电站压力钢管直径D=2.5m，长度L=800m，设计流量Q=30m³/s，水的弹性模量K=2.06×10^9Pa，钢管弹性模量E=2.0×10^11Pa，壁厚δ=12mm。计算：（1）压力波传播速度c；（2）直接水锤的临界关闭时间Tcr。解：（1）压力波速度公式：c=c0/√(1+(D·K)/(δ·E))，其中c0=1435m/s（水中声速）代入数据：(D·K)/(δ·E)=(2.5×2.06×10^9)/(0.012×2.0×10^11)=(5.15×10^9)/(2.4×10^9)≈2.1458c=1435/√(1+2.1458)=1435/√3.1458≈1435/1.773≈809.4m/s（2）临界关闭时间Tcr=2L/c=2×800/809.4≈1.977s≈2.0s2.某110kV输电线路，长度L=50km，导线型号LGJ-185（r1=0.17Ω/km，x1=0.4Ω/km），输送有功P=50MW，功率因数cosφ=0.85，线路末端电压U2=105kV。计算：（1）线路阻抗Z；（2）线路功率损耗ΔS；（3）首端电压U1（保留两位小数）。解：（1）线路阻抗Z=(r1+jx1)L=(0.17×50)+j(0.4×50)=8.5+j20Ω（2）末端无功Q2=P×tanφ=50×tan(arccos0.85)=50×0.6197≈30.985Mvar末端视在功率S2=P+jQ2=50+j30.985MVA线路电流I=S2/(√3×U2)=(50²+30.985²)^0.5/(√3×105)=(2500+959.0)^0.5/181.87≈59.66/181.87≈0.328kA=328A功率损耗ΔP=3I²r1L=3×(328)^2×0.17×50×10^-3=3×107584×8.5×10^-3≈3×914.464≈2743.39kW≈2.74MWΔQ=3I²x1L=3×(328)^2×0.4×50×10^-3=3×107584×20×10^-3≈3×2151.68≈6455.04kvar≈6.46MvarΔS=ΔP+jΔQ≈2.74+j6.46MVA（3）电压降落纵分量ΔU=(PR+QX)/U2=(50×8.5+30.985×20)/105=(425+619.7)/105=1044.7/10