水力发电运行值班员基础理论知识考核试卷及答案

水力发电运行值班员基础理论知识考核试卷及答案第一部分：单项选择题（共30题，每题1分）1.水轮机调节系统的主要任务是（）。A.调节发电机功率B.保持机组转速和频率恒定C.调节水轮机流量D.控制导叶开度2.在水电站中，将水能转换为机械能的设备是（）。A.发电机B.水轮机C.励磁机D.调速器3.混流式水轮机适用于（）。A.低水头、大流量B.中水手、中等流量C.高水头、小流量D.超低水头、超大流量4.水轮发电机组的转动惯量（GD²）主要影响机组的（）。A.效率B.飞逸转速C.速率上升值D.吸出高度5.变压器瓦斯保护是变压器（）的主保护。A.相间短路B.匝间短路和油面降低C.外部接地短路D.过负荷6.发电机定子绕组接地保护的主要作用是（）。A.防止定子绕组过热B.防止定子绕组绝缘击穿C.检测定子绕组单相接地故障D.防止转子绕组接地7.油浸式变压器运行中，顶层油温一般不得超过（）。A.75℃B.85℃C.95℃D.105℃8.在电力系统中，所谓“短路”是指（）。A.电流不经负载，直接由电源流向另一端B.电路中断C.电流很小D.电压很高9.调速器中的永态转差系数（bp）主要用于（）。A.改善动态品质B.实现机组有差调节，参与一次调频C.消除静差D.增加系统稳定性10.水电站的技术供水系统主要作用是（）。A.生活用水B.消防用水C.冷却和润滑D.厂房冲洗11.发电机并网条件中，必须满足的是（）。A.电压相等、频率相等、相位相同、相序一致B.电压相等、电流相等、相位相同C.频率相等、功率相等、相序一致D.电压相等、阻抗相等、相位相同12.剪断销（或安全连杆）位于（）。A.导叶传动机构中B.转轮叶片操作机构中C.主轴连接处D.调速器控制环上13.电气设备金属外壳必须接地，这主要是为了（）。A.防雷击B.防静电C.保护人身安全，防止触电D.抗干扰14.励磁系统的主要作用是向同步发电机转子绕组提供（）。A.交流电流B.直流电流C.脉冲电流D.恒定电压15.水轮机的吸出高度Hs主要与（）有关。A.水头和流量B.气蚀系数和安装高程C.机组转速和功率D.尾水管形式16.在倒闸操作中，隔离开关（刀闸）的操作原则是（）。A.可以带负荷拉、合B.严禁带负荷拉、合C.可以切断故障电流D.可以代替断路器使用17.机组过速保护动作值通常整定为额定转速的（）。A.110%B.115%C.140%~150%D.200%18.电流互感器二次侧（）。A.不允许开路B.不允许短路C.可以开路D.可以接熔断器19.电压互感器二次侧（）。A.不允许开路B.不允许短路C.可以短路D.必须接地20.混流式水轮机发生严重汽蚀时，通常会伴随（）。A.噪音和振动B.流量增加C.效率提高D.转速下降21.调速器的油压装置中，油泵的启动和停止通常由（）控制。A.压力继电器B.液位传感器C.电磁阀D.单向阀22.发电机进行做空载特性试验时，励磁电流应（）。A.单方向上升B.单方向下降C.任意升降D.保持不变23.所谓“黑启动”是指（）。A.机组全停后的启动B.系统无电状态下，利用机组自启动带动系统恢复C.事故停机后的启动D.夜间启动24.推力轴承的作用是承受（）。A.径向力B.水轮机转动部分的重量及水推力C.发电机转子重量D.导轴承的重量25.绝缘材料的使用寿命主要取决于（）。A.机械强度B.温度C.湿度D.电压26.在水轮机调节系统中，PID调节器中的“D”代表（）。A.比例B.积分C.微分D.延时27.电力系统中，P-Q分解法主要用于（）。A.短路电流计算B.潮流计算C.稳定计算D.继电保护整定28.发电机正常运行时，定子三相电流（）。A.允许有不平衡B.必须绝对平衡C.不平衡度有严格限制D.可以任意不平衡29.尾水管的主要作用是（）。A.引导水流进入水轮机B.回收转轮出口水流的动能和势能C.支撑水轮机D.防止水流飞溅30.水电站的主阀通常设置在（）。A.蜗壳进口前B.尾水管出口C.压力钢管末端D.进水口第二部分：多项选择题（共15题，每题2分，多选、少选、错选均不得分）1.水轮发电机组大修后，启动试运行的主要项目包括（）。A.机械制动试验B.机组过速试验C.发电机短路干燥及升流试验D.机组带负荷及甩负荷试验2.水轮机发生汽蚀的危害主要有（）。A.破坏水轮机过流部件表面B.降低水轮机效率C.产生噪音和振动D.增加机组检修周期3.发电机纵差动保护的保护范围是（）。A.发电机定子绕组及其引出线相间短路B.发电机转子绕组接地C.发电机定子绕组匝间短路D.发电机外部短路4.调速器油压装置常见的故障包括（）。A.油泵启动频繁B.油压过低C.油位过高或过低D.螺杆泵卡死5.下列哪些情况应紧急停机？（）A.机组转速超过过速保护整定值B.轴承温度超过极限值C.油压装置油压事故降低D.厂房内发生火灾危及设备安全6.变压器冷却方式主要有（）。A.油浸自冷B.油浸风冷C.强迫油循环风冷D.强迫油循环水冷7.电力系统中性点接地方式有（）。A.直接接地B.经消弧线圈接地C.不接地D.经电阻接地8.励磁系统的强励作用主要为了（）。A.提高系统稳定性B.提高继电保护动作的灵敏度C.恢复系统电压D.增加发电机无功功率9.水电站辅助设备包括（）。A.油系统B.水系统C.气系统D.调速系统10.发电机定子绕组单相接地时，会出现哪些现象？（）A.接地相电压降低B.非接地相电压升高C.线电压不变D.零序电压出现11.影响水轮机效率的因素包括（）。A.水头B.流量C.叶片形状D.汽蚀和磨损12.在倒闸操作中，“五防”闭锁装置的功能包括（）。A.防止误分、误合断路器B.防止带负荷拉、合隔离开关C.防止带电挂（合）接地线（刀闸）D.防止带地线（刀闸）合闸13.推力轴承温度过高的原因可能有（）。A.冷却水中断B.油位过低或油质变坏C.轴瓦间隙调整不当D.机组负荷过大14.同步发电机并网的方法有（）。A.准同期并网B.自同期并网C.非同期并网D.粗糙并网15.水电站计算机监控系统的基本功能包括（）。A.数据采集与处理B.顺序控制C.自动发电控制（AGC）D.安全监视第三部分：判断题（共20题，每题1分）1.水轮机的比转速越高，说明该水轮机适应的水头越低。（）2.发电机在运行中，系统电压降低时，应增加励磁电流以维持机端电压。（）3.电流互感器在运行中，二次侧K2端必须可靠接地，以防止一次侧高压窜入二次侧。（）4.隔离开关不仅可以用来隔离电源，还可以用来切断负荷电流。（）5.水轮机导叶开度越大，通过水轮机的流量一定越大。（）6.变压器的瓦斯保护不仅能反映变压器内部故障，也能反映变压器油箱外的故障。（）7.发电机定子绕组的绝缘电阻和吸收比是判断定子绝缘状况的重要指标。（）8.调速器的缓冲时间常数Td越大，机组调节系统的稳定性越好，但速动性变差。（）9.在电力系统中，无功功率不足会导致电压升高。（）10.水电站厂房内的渗漏排水泵通常采用自动控制，根据水位高低启停。（）11.发电机进相运行是指发电机发出无功功率，吸收有功功率。（）12.零序电流保护只能反应接地故障，不能反应相间短路。（）13.油压装置的储油罐中，压缩空气和透平油是直接混合的。（）14.水轮机飞逸转速是指机组在最大水头下，导叶全开，轴端负荷为零时的转速。（）15.电气设备着火时，可以使用泡沫灭火器进行灭火。（）16.发电机励磁电流过大时，会引起转子过热和定子端部过热。（）17.双绕组变压器的纵差动保护，是用来保护变压器内部、套管及引出线的相间短路故障。（）18.水轮机尾水管中的补气装置是为了向尾水管内补气，以破坏真空，减轻汽蚀和振动。（）19.机组停机过程中，当转速下降到某一规定值（通常为35%Ne）时，投入机械制动。（）20.同步发电机的定子旋转磁场方向与转子旋转磁场方向是相反的。（）第四部分：填空题（共20空，每空1分）1.水轮机将水流的能量转换为旋转机械能，其能量转换的基本方程是__________。2.发电机的额定功率因数一般为__________，滞后。3.在对称三相电路中，线电压是相电压的__________倍（指星形接法）。4.变压器的变比等于原边绕组匝数与__________之比。5.水轮机调节系统由__________和调速器组成。6.电力系统的频率主要取决于有功功率的__________。7.绝缘材料按耐热等级分为7个等级，其中B级绝缘材料的最高允许工作温度为__________℃。8.发电机定子绕组接成星形时，线电流__________相电流。9.励磁系统中，可控硅整流桥输出的直流电压大小可以通过改变__________来实现。10.水电站油系统的作用是向用油设备供油、排油、__________及对油进行监督和维护。11.机组甩负荷试验的目的是检验调速器的动态特性及__________的计算准确性。12.电气设备的热稳定是指电气设备在通过短路电流时，__________不超过允许值的能力。13.水轮机导轴承的作用是承受__________，维持主轴回转中心。14.发电机三相不平衡电流运行时，负序电流会在转子表面产生__________损耗。15.电力系统中性点经消弧线圈接地，采用__________补偿方式，以减小接地电流。16.压力油管路通常涂__________色，回油管路涂黄色。17.机组正常运行时，调速器处于________位控制模式。18.继电保护装置必须满足选择性、快速性、__________和可靠性四个基本要求。19.水电站技术供水水源通常取自__________或下游尾水。20.发电机额定电压通常为__________kV等级。第五部分：简答题（共6题，每题5分）1.简述水轮机汽蚀发生的原因及防止措施。2.什么是发电机的准同期并列？准同期并列的条件是什么？3.简述变压器瓦斯保护的动作原理及轻、重瓦斯保护的区别。4.运行值班员在巡回检查设备时，应重点检查哪些内容？5.简述水轮发电机组开机流程的主要步骤。6.什么是电力系统的静态稳定和暂态稳定？第六部分：计算题（共3题，每题5分）1.某水电站水轮机的工作水头H=100m，流量Q=10m³/s，效率η=90%。重力加速度g取9.81m/s²。试计算该水轮机输出的轴功率P（单位：kW）。2.一台三相变压器，额定容量Sn=10000kVA，额定电压Un=35kV/10.5kV，Y/d11接线。试计算高压侧（35kV侧）的额定电流In（保留两位小数）。3.某发电机额定功率为50MW，功率因数为0.85，试计算该发电机输出的额定无功功率Q和额定视在功率S。第七部分：综合分析题（共2题，每题10分）1.某水轮发电机组在运行中，突然发生“发电机差动保护”动作，机组事故停机，中控室光字牌显示“差动保护动作”，且机组开关跳开，灭磁开关跳开。(1)请分析该故障可能发生在什么区域？(2)作为值班员，你应如何进行事故处理？(3)在恢复送电前，应重点检查哪些项目？2.某机组在满负荷运行时，调速器油压装置油泵启动频繁，约每2分钟启动一次，且油压波动较大。(1)请分析造成油泵启动频繁的可能原因有哪些？(2)这种运行状态会有什么危害？(3)值班员应采取哪些措施进行处理？以下是答案部分------------------------第一部分：单项选择题答案1.B2.B3.B4.C5.B6.C7.B8.A9.B10.C11.A12.A13.C14.B15.B16.B17.C18.A19.B20.A21.A22.A23.B24.B25.B26.C27.B28.C29.B30.A第二部分：多项选择题答案1.ABCD2.ABC3.A4.ABCD5.ABCD6.ABCD7.ABCD8.ABC9.ABC10.ABCD11.ABCD12.ABCD13.ABC14.AB15.ABCD第三部分：判断题答案1.√2.√3.√4.×5.×6.×7.√8.√9.×10.√11.×12.√13.×14.√15.×16.√17.√18.√19.√20.×第四部分：填空题答案1.水轮机基本方程（欧拉方程）2.0.8~0.9（答0.85或0.8均可）3.√34.副边绕组匝数5.被控对象（水轮发电机组）6.平衡7.1308.等于9.控制角（触发角）10.油的净化11.速率上升（β值）12.短路发热最高温度13.径向力14.涡流和磁滞15.过补偿16.红17.自动（或电调）18.灵敏性19.上游水库（或压力钢管）20.6.3、10.5、13.8、15.75等（答出任意一个常用电压即可）第五部分：简答题答案1.简述水轮机汽蚀发生的原因及防止措施。答：原因：当水流在水轮机中流动时，由于流速增加或局部流道形状改变，导致压力降低。当局部压力降低到该温度下水的汽化压力时，水流中产生气泡。气泡随水流进入高压区时迅速溃灭，产生高频、高压的微观冲击，对金属表面产生疲劳破坏，这种现象称为汽蚀。防止措施：(1)合理设计水轮机的转轮和流道形状，改善水流状况。(2)控制水轮机的吸出高度，保证机组安装高程满足要求。(3)在汽蚀区补气，破坏真空，降低汽蚀强度。(4)采用抗汽蚀性能好的材料（如不锈钢）制造转轮。(5)避免机组在低负荷、低水头等汽蚀严重的工况区长时间运行。2.什么是发电机的准同期并列？准同期并列的条件是什么？答：准同期并列是指发电机在满足并列条件的情况下，通过自动或手动操作将发电机并入电网系统。并列条件：(1)待并发电机电压与系统电压幅值相等（允许偏差±5%~10%）。(2)待并发电机频率与系统频率相等（允许偏差±0.1~0.2Hz）。(3)待并发电机相位与系统相位相同（相角差接近0°）。(4)待并发电机相序与系统相序一致。3.简述变压器瓦斯保护的动作原理及轻、重瓦斯保护的区别。答：动作原理：瓦斯保护是利用安装在变压器油箱与油枕连接管道上的瓦斯继电器（气体继电器）来反应故障。当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。气体的多少及流速使瓦斯继电器动作。区别：(1)轻瓦斯保护：当变压器内部产生轻微故障或由于漏油使油面下降时，瓦斯继电器上浮子动作，发出信号（报警）。(2)重瓦斯保护：当变压器内部发生严重故障（如短路），产生大量气体和油流冲击，使瓦斯继电器下挡板动作，接通跳闸回路，切除变压器。4.运行值班员在巡回检查设备时，应重点检查哪些内容？答：(1)各仪表指示是否正常，有无过载、过压、过热现象。(2)电气设备有无异声、异味、变色、冒烟、火花等现象。(3)电机及变压器温度、温升是否在允许范围内。(4)油系统、水系统、气系统压力、流量、液位是否正常，有无渗漏。(5)轴承温度、油位、油色是否正常，有无甩油现象。(6)调速器及励磁装置运行状态是否稳定，有无异常报警。(7)继电保护及自动装置压板位置是否正确，有无掉牌。(8)设备外观是否整洁，接地线是否完好。5.简述水轮发电机组开机流程的主要步骤。答：(1)开机准备：检查机组满足开机条件（无事故，油水气系统正常，风闸落下等）。(2)发开机令：中控室发开机指令。(3)打开冷却水：开启技术供水电磁阀，给机组各轴承冷却器及空冷器供水。(4)打开调速器油路：调速器接收到开机令后，打开导叶至启动开度。(5)机组升速：机组在水力矩作用下开始转动，转速逐渐上升至额定转速。(6)起励建压：当转速达到95%以上时，起励装置动作，建立发电机电压。(7)并网操作：调整电压和频率满足同期条件，合上发电机出口断路器（并网）。(8)带负荷：并网后，通过调速器开大导叶，使机组带上所需负荷。6.什么是电力系统的静态稳定和暂态稳定？答：静态稳定：是指电力系统在受到微小的扰动（如负荷的微小波动）后，能够自动恢复到原有运行状态的能力。主要与发电机的同步力矩、系统阻抗及无功储备有关。暂态稳定：是指电力系统在受到大的扰动（如短路、切机、投切大负荷）后，各同步发电机保持同步运行，并过渡到新的稳定运行状态或恢复到原来运行状态的能力。主要与故障切除时间、继电保护性能及系统结构有关。第六部分：计算题答案1.解：根据水轮机功率公式：P=9.81×Q×H×η代入数据：P=9.81×10×100×0.9计算得：P=8829kW答：该水轮机输出的轴功率为8829kW。2.解：三相变压器额定电流公式：I=Sn/(√3×Un)高压侧电压Un1=35kVIn1=10000/(1.732×35)In1≈164.96A答：高压侧的额定电流约为164.96A。3.解：已知：有功功率P=50MW，功率因数cosφ=0.85(1)视在功率S=P/cosφ=50/0.85≈58.82MVA(2)sinφ=√(1-cos²φ)=√(1-0.85²)=√0.2775≈0.527无功功率Q=S×sinφ=58.82×0.527≈31.00Mvar答：该发电机输出的额定视在功率为58.82MVA，额定无功功率为31.00Mvar。第七部分：综合分析题答案1.某水轮发电机组在运行中，突然发生“发电机差动保护”动作，机组事故停机。(1)故障区域分析：差动保护是发电机的主保护，其保护范围是发电机定子绕组及其引出线（包括发电机出口开关至中性点之间的区域）。因此，故障可能发生在发电机定子绕组相间短路、定子绕组匝间短路（如果差动保护配置了该功能）、引出线相间短路或电缆头爆炸等。(2)