2025水電站技能試題及答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.水輪機(jī)的基本工作參數(shù)不包括以下哪一項(xiàng)（）A.水頭B.流量C.轉(zhuǎn)速D.溫度答案：D。水輪機(jī)的基本工作參數(shù)有水頭、流量、轉(zhuǎn)速、出力和效率等，溫度不屬于基本工作參數(shù)。2.水電站進(jìn)水口的快速閘門的作用是（）A.調(diào)節(jié)流量B.截?cái)嗨鰿.防止雜物進(jìn)入D.增加水頭答案：B?？焖匍l門主要作用是在事故等緊急情況下快速截?cái)嗨鳎Ｗo(hù)水輪機(jī)等設(shè)備安全。調(diào)節(jié)流量一般由調(diào)速器等裝置完成；防止雜物進(jìn)入靠攔污柵；快速閘門不能增加水頭。3.發(fā)電機(jī)冷卻方式中，冷卻效果最好的是（）A.空氣冷卻B.水冷卻C.氫氣冷卻D.油冷卻答案：B。水的比熱容大，傳熱能力強(qiáng)，在發(fā)電機(jī)冷卻方式中，水冷卻的冷卻效果最好?？諝饫鋮s效果相對(duì)較差；氫氣冷卻有一定優(yōu)勢(shì)但不如水冷卻；油冷卻也有應(yīng)用但整體效果不如水冷卻。4.以下哪種調(diào)速器的調(diào)節(jié)精度最高（）A.機(jī)械液壓調(diào)速器B.電氣液壓調(diào)速器C.數(shù)字式電液調(diào)速器D.純機(jī)械調(diào)速器答案：C。數(shù)字式電液調(diào)速器采用了先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)，能夠更精確地控制調(diào)速過(guò)程，調(diào)節(jié)精度最高。機(jī)械液壓調(diào)速器和純機(jī)械調(diào)速器的調(diào)節(jié)精度相對(duì)較低；電氣液壓調(diào)速器比機(jī)械調(diào)速器精度有所提高，但不如數(shù)字式電液調(diào)速器。5.水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的作用是（）A.引導(dǎo)水流B.將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能C.調(diào)節(jié)流量D.支撐水輪機(jī)答案：B。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)的核心部件，其主要作用是將水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。引導(dǎo)水流一般由導(dǎo)水機(jī)構(gòu)完成；調(diào)節(jié)流量由調(diào)速器和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)配合；支撐水輪機(jī)有專門的支撐結(jié)構(gòu)。6.水電站壓力鋼管的主要作用是（）A.輸送水流B.增加水頭C.調(diào)節(jié)流量D.防止漏水答案：A。壓力鋼管的主要作用是將水庫(kù)或前池的水安全、可靠地輸送到水輪機(jī)。它不能增加水頭；調(diào)節(jié)流量不是其主要功能；防止漏水是其需要滿足的基本要求而非主要作用。7.同步發(fā)電機(jī)的同步是指（）A.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同B.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與水輪機(jī)轉(zhuǎn)速相同C.定子電流與電壓同相位D.定子電壓與頻率相同答案：A。同步發(fā)電機(jī)的同步是指轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同，這樣才能保證發(fā)電機(jī)穩(wěn)定地輸出電能。轉(zhuǎn)子與水輪機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接，轉(zhuǎn)速相同是機(jī)械連接的必然，但這不是同步的定義；定子電流與電壓同相位是一種理想的功率因數(shù)狀態(tài)；定子電壓和頻率有一定關(guān)系但不是同步的概念。8.以下哪種保護(hù)裝置用于發(fā)電機(jī)定子繞組的相間短路保護(hù)（）A.過(guò)流保護(hù)B.過(guò)電壓保護(hù)C.差動(dòng)保護(hù)D.欠壓保護(hù)答案：C。差動(dòng)保護(hù)主要用于發(fā)電機(jī)定子繞組的相間短路保護(hù)，它通過(guò)比較發(fā)電機(jī)兩端電流的大小和相位來(lái)判斷是否發(fā)生短路故障。過(guò)流保護(hù)主要用于防止過(guò)負(fù)荷等情況；過(guò)電壓保護(hù)防止發(fā)電機(jī)電壓過(guò)高；欠壓保護(hù)防止電壓過(guò)低。9.水輪機(jī)的空化現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致（）A.效率降低B.流量增加C.轉(zhuǎn)速升高D.水頭增加答案：A。水輪機(jī)空化現(xiàn)象會(huì)使水輪機(jī)過(guò)流部件表面產(chǎn)生氣蝕破壞，影響水流的正常流動(dòng)，導(dǎo)致水輪機(jī)效率降低?？栈F(xiàn)象不會(huì)使流量增加、轉(zhuǎn)速升高或水頭增加，反而可能因?yàn)椴考p壞影響水輪機(jī)的正常運(yùn)行。10.水電站的調(diào)速系統(tǒng)中，緩沖時(shí)間常數(shù)越大，調(diào)節(jié)過(guò)程（）A.越平穩(wěn)B.越迅速C.越劇烈D.不受影響答案：A。緩沖時(shí)間常數(shù)越大，調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用越緩慢，調(diào)節(jié)過(guò)程越平穩(wěn)，但調(diào)節(jié)時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。如果緩沖時(shí)間常數(shù)小，調(diào)節(jié)過(guò)程會(huì)比較迅速但可能會(huì)比較劇烈，容易引起系統(tǒng)的振蕩。11.發(fā)電機(jī)的額定容量是指（）A.發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行的最大輸出功率B.發(fā)電機(jī)在短路時(shí)的輸出功率C.發(fā)電機(jī)在空載時(shí)的輸出功率D.發(fā)電機(jī)在過(guò)載時(shí)的輸出功率答案：A。發(fā)電機(jī)的額定容量是指發(fā)電機(jī)在規(guī)定的額定條件下，長(zhǎng)期連續(xù)安全運(yùn)行所能輸出的最大電功率。短路時(shí)輸出功率是異常情況的功率；空載時(shí)輸出功率幾乎為零；過(guò)載時(shí)輸出功率超過(guò)額定容量但不能長(zhǎng)期運(yùn)行。12.以下哪種類型的水輪機(jī)適用于高水頭電站（）A.混流式水輪機(jī)B.軸流式水輪機(jī)C.斜流式水輪機(jī)D.水斗式水輪機(jī)答案：D。水斗式水輪機(jī)適用于高水頭、小流量的水電站。混流式水輪機(jī)適用于中高水頭；軸流式水輪機(jī)適用于低水頭、大流量；斜流式水輪機(jī)適用于中水頭范圍。13.水電站自動(dòng)化的主要目的是（）A.提高發(fā)電效率B.減少人工操作C.保證供電質(zhì)量D.以上都是答案：D。水電站自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，提高發(fā)電效率，減少人工操作的工作量和人為失誤，同時(shí)能夠更好地保證供電的質(zhì)量和可靠性，所以以上選項(xiàng)都是其主要目的。14.變壓器的主要作用是（）A.改變電壓B.改變電流C.改變頻率D.改變功率答案：A。變壓器的主要作用是改變交流電壓的大小，以滿足不同的用電需求。變壓器不能改變頻率，在理想情況下也不改變功率（實(shí)際有一定損耗），它可以根據(jù)電壓的變化改變電流大小，但改變電壓是其核心作用。15.水輪機(jī)的效率是指（）A.水輪機(jī)輸出功率與輸入功率之比B.水輪機(jī)轉(zhuǎn)速與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速之比C.水輪機(jī)流量與額定流量之比D.水輪機(jī)水頭與設(shè)計(jì)水頭之比答案：A。水輪機(jī)的效率是衡量水輪機(jī)將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的有效程度，定義為水輪機(jī)的輸出功率與輸入功率之比。其他選項(xiàng)與水輪機(jī)效率的定義無(wú)關(guān)。二、判斷題（每題1分，共10分）1.水輪機(jī)的吸出高度越大，越不容易發(fā)生空化現(xiàn)象。（×）解析：吸出高度越大，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪出口處的壓力越低，越容易發(fā)生空化現(xiàn)象。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。2.發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，只要頻率相同就可以。（×）解析：發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行需要滿足四個(gè)條件，即電壓大小相等、頻率相同、相位相同和相序一致。僅頻率相同是不夠的，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。3.壓力鋼管的直徑越大，其造價(jià)越低。（×）解析：壓力鋼管的直徑越大，需要的鋼材等材料越多，制造和安裝難度也會(huì)增加，造價(jià)通常會(huì)越高。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。4.水電站的調(diào)速器可以單獨(dú)調(diào)節(jié)水輪機(jī)的流量和轉(zhuǎn)速。（×）解析：調(diào)速器主要通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的開度來(lái)改變水輪機(jī)的流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，但它不是單獨(dú)作用的，還需要與水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)等配合工作。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。5.水輪機(jī)的效率在任何工況下都是恒定的。（×）解析：水輪機(jī)的效率會(huì)隨著工況的變化而變化，如水頭、流量、轉(zhuǎn)速等參數(shù)改變時(shí)，效率也會(huì)改變。只有在設(shè)計(jì)工況下，水輪機(jī)的效率可能達(dá)到最高值。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。6.同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)只在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)起作用。（×）解析：同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)不僅在啟動(dòng)時(shí)為發(fā)電機(jī)建立磁場(chǎng)，在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中，還需要通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)維持發(fā)電機(jī)的電壓穩(wěn)定、調(diào)節(jié)無(wú)功功率等。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。7.水電站的自動(dòng)化系統(tǒng)可以完全替代人工操作。（×）解析：雖然水電站自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)很多自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)功能，但在一些特殊情況、設(shè)備維護(hù)、故障處理等方面仍需要人工操作和干預(yù)。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。8.變壓器的變比等于一次側(cè)匝數(shù)與二次側(cè)匝數(shù)之比。（√）解析：變壓器的變比定義就是一次側(cè)繞組匝數(shù)與二次側(cè)繞組匝數(shù)之比，它反映了變壓器改變電壓的能力。所以該說(shuō)法正確。9.水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)只能調(diào)節(jié)流量，不能改變水流方向。（×）解析：水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)不僅可以通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度來(lái)調(diào)節(jié)流量，還可以通過(guò)改變導(dǎo)葉的角度來(lái)改變水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的方向，以適應(yīng)不同的工況。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。10.發(fā)電機(jī)的短路比越大，其靜態(tài)穩(wěn)定性越好。（√）解析：短路比是衡量發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性能的一個(gè)重要指標(biāo)，短路比越大，表明發(fā)電機(jī)的直軸同步電抗越小，發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性越好。所以該說(shuō)法正確。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述水輪機(jī)調(diào)速器的工作原理。答：水輪機(jī)調(diào)速器的工作原理基于反饋控制理論。其主要功能是根據(jù)水輪機(jī)的負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)節(jié)水輪機(jī)的流量，從而維持水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。當(dāng)水輪機(jī)的負(fù)載增加時(shí)，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)下降。此時(shí)，調(diào)速器的轉(zhuǎn)速測(cè)量元件（如測(cè)速發(fā)電機(jī)等）檢測(cè)到轉(zhuǎn)速下降的信號(hào)，并將其傳遞給調(diào)速器的控制器?？刂破鞲鶕?jù)設(shè)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，輸出控制信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如接力器）。執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，打開水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（如導(dǎo)葉），增加進(jìn)入水輪機(jī)的流量，使水輪機(jī)的輸出功率增加，從而使轉(zhuǎn)速回升到額定值。反之，當(dāng)水輪機(jī)的負(fù)載減小時(shí)，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)上升。調(diào)速器同樣通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)速變化，控制器計(jì)算后發(fā)出控制信號(hào)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，減少流量，降低水輪機(jī)的輸出功率，使轉(zhuǎn)速回到額定值。在整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程中，調(diào)速器不斷地檢測(cè)轉(zhuǎn)速偏差，并通過(guò)反饋調(diào)節(jié)來(lái)保證水輪機(jī)在不同負(fù)載下都能穩(wěn)定運(yùn)行。2.分析發(fā)電機(jī)失磁故障的原因及危害。答：原因：勵(lì)磁回路開路：如勵(lì)磁繞組斷線、勵(lì)磁開關(guān)誤跳閘、熔斷器熔斷等，導(dǎo)致勵(lì)磁電流無(wú)法正常提供。勵(lì)磁繞組短路：由于絕緣損壞等原因，勵(lì)磁繞組出現(xiàn)短路，使勵(lì)磁電流異?；蛳?。勵(lì)磁系統(tǒng)故障：如勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障、可控硅整流裝置故障等，影響勵(lì)磁電流的正常調(diào)節(jié)和輸出。操作失誤：運(yùn)行人員誤操作，如誤切勵(lì)磁開關(guān)等。危害：發(fā)電機(jī)失磁后，從系統(tǒng)中吸收大量的無(wú)功功率，會(huì)使系統(tǒng)電壓下降。如果系統(tǒng)無(wú)功儲(chǔ)備不足，可能導(dǎo)致系統(tǒng)電壓崩潰，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)升高，可能超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，引起機(jī)組的機(jī)械振動(dòng)和磨損加劇，甚至損壞機(jī)組部件。發(fā)電機(jī)定子繞組中的電流增大，使定子繞組溫度升高，可能導(dǎo)致絕緣老化和損壞，縮短發(fā)電機(jī)的使用壽命。失磁的發(fā)電機(jī)可能與系統(tǒng)發(fā)生異步運(yùn)行，產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩和功率振蕩，對(duì)發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)造成沖擊，影響電力系統(tǒng)的安全和電能質(zhì)量。3.說(shuō)明水電站進(jìn)水口的組成及各部分的作用。答：水電站進(jìn)水口一般由攔污柵、工作閘門、快速閘門、通氣孔、漸變段等部分組成。攔污柵：其作用是防止水中的漂浮物（如樹枝、雜草、垃圾等）進(jìn)入壓力管道和水輪機(jī)，以免堵塞管道或損壞水輪機(jī)的過(guò)流部件，保證水輪機(jī)的安全、正常運(yùn)行。工作閘門：通常設(shè)置在進(jìn)水口的上游側(cè)，正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)需要開啟或關(guān)閉，用于控制進(jìn)入壓力管道的水流流量，調(diào)節(jié)水電站的發(fā)電功率。同時(shí)，在檢修壓力管道或水輪機(jī)時(shí)，可以關(guān)閉工作閘門截?cái)嗨??？焖匍l門：位于工作閘門下游，主要在事故情況下快速關(guān)閉，截?cái)嗨?，保護(hù)水輪機(jī)和壓力管道等設(shè)備的安全。例如，當(dāng)水輪機(jī)發(fā)生故障或壓力管道破裂時(shí)，快速閘門能夠在短時(shí)間內(nèi)關(guān)閉，防止事故擴(kuò)大。通氣孔：其作用是在快速閘門關(guān)閉或開啟過(guò)程中，使壓力管道內(nèi)空氣能夠及時(shí)排出或吸入，避免管道內(nèi)形成過(guò)大的真空或正壓，保證管道的安全。同時(shí)，在水輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，通氣孔可以防止壓力管道內(nèi)產(chǎn)生水錘壓力。漸變段：連接進(jìn)水口和壓力管道，其作用是使水流能夠平穩(wěn)地從進(jìn)水口過(guò)渡到壓力管道，減少水流的能量損失，提高水流的流動(dòng)效率。漸變段的形狀一般為從大尺寸的進(jìn)水口逐漸過(guò)渡到小尺寸的壓力管道，以適應(yīng)水流的流動(dòng)特性。四、計(jì)算題（每題15分，共30分）1.已知某水輪機(jī)的水頭H=50m，流量Q=10m3/s，水輪機(jī)效率η=0.9，求水輪機(jī)的輸出功率P。解：根據(jù)水輪機(jī)輸出功率的計(jì)算公式\(P=\rhogQH\eta\)，其中\(zhòng)(\rho\)為水的密度，取\(\rho=1000kg/m3\)，\(g\)為重力加速度，取\(g=9.8m/s2\)，\(Q\)為流量，\(H\)為水頭，\(\eta\)為水輪機(jī)效率。將已知數(shù)據(jù)代入公式可得：\(P=\rhogQH\eta=1000\times9.8\times10\times50\times0.9\)\(=1000\times9.8\times500\times0.9\)\(=4900000\times0.9\)\(=4410000W=4410kW\)答：該水輪機(jī)的輸出功率為4410kW。2.一臺(tái)容量為\(S=10000kVA\)的變壓器，其一次側(cè)電壓\(U_1=110kV\)，二次側(cè)電壓\(U_2=10kV\)，求該變壓器的變比\(k\)以及一次側(cè)、二次側(cè)的額定電流\(I_{1N}\)、\(I_{2N}\)。解：（1）變壓器的變比\(k\)的計(jì)算公式為\(k=\frac{U_1}{U_2}\)將\(U_1=110kV\)，\(U_2=10kV\)代入可得：\(k=\frac{110}{10}=11\)（2）根據(jù)變壓器容量公式\(S=\sqrt{3}U_{1N}I_{1N}=\sqrt{3}U_{2N}I_{2N}\)一次側(cè)額定電流\(I_{1N}\)為：\(I_{1N}=\frac{S}{\sqrt{3}U_{1N}}\)將\(S=10000kVA\)，\(U_{1N}=110kV\)代入可得：\(I_{1N}=\frac{10000}{\sqr