水輪發(fā)電機(jī)組安裝檢修試題庫(kù)

1、水輪發(fā)電機(jī)組是由水輪機(jī)和受其驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組組成，用來(lái)將水體機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的一套機(jī)器。常用的水輪機(jī)有沖擊式、反擊式、貫流式和可逆式。發(fā)電機(jī)則均采用同步發(fā)電機(jī)。由水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組合而成的發(fā)電動(dòng)力裝置。設(shè)置在水電站中，執(zhí)行把水能轉(zhuǎn)換成電能的功能。機(jī)組中水輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，它利用水的能量運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。常用的水輪機(jī)有沖擊式、反擊式、貫流式和可逆式。發(fā)電機(jī)則均采用同步發(fā)電機(jī)。由于水電站的自然條件和工況各異，水輪發(fā)電機(jī)組的容量和轉(zhuǎn)速變化范圍很

2、大?？砂雌涑叽绱笮『徒Y(jié)構(gòu)特征劃分其容量和轉(zhuǎn)速（見(jiàn)表）。特點(diǎn)水輪發(fā)電機(jī)與其他發(fā)電機(jī)相比有一些不同的特點(diǎn)：①它需有較大的飛輪力矩。因此，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑及整機(jī)的外形尺寸都比較大。②水電站一般離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，需通過(guò)長(zhǎng)距高壓輸電線路向負(fù)荷供電。因此，要求水輪發(fā)電機(jī)有較高的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定特性。③水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑大，選用的材料要求又不及汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)的高。所以，雖然其轉(zhuǎn)速不及后兩者，但仍需考慮萬(wàn)一達(dá)到飛逸轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)材料強(qiáng)度的要求，以保證其可

3、靠性?；緮?shù)據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組的基本數(shù)據(jù)包括額定容量、額定電壓、額定功率因數(shù)、電抗與短路比、飛逸速度、飛輪力矩等。額定容量通常以兆伏安或千伏安計(jì)。水電站選擇機(jī)組容量和臺(tái)數(shù)需考慮樞紐布置，電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求，機(jī)組在系統(tǒng)中調(diào)度的靈活性，設(shè)備制造、運(yùn)輸、安裝、造價(jià)等多種因素。在保證電力系統(tǒng)運(yùn)行安全、靈活的條件下，采用單機(jī)容量較大、臺(tái)數(shù)較少的方案有利機(jī)組的高效率，并可簡(jiǎn)化水電站的樞紐布置，加快施工進(jìn)度和總投資。但通常不少于兩臺(tái)。額定電壓它的選取要從

4、額定容量、電磁負(fù)荷、電站的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及電力系統(tǒng)輸配電設(shè)備等方面綜合考慮。一般來(lái)說(shuō)，在合理范圍內(nèi)，電壓取低值，電機(jī)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要好一些。額定功率因數(shù)對(duì)它的選擇既要考慮發(fā)電機(jī)的造價(jià)、對(duì)水電站設(shè)備和電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的影響和投資，又要考慮由電站輸送無(wú)功功率造成的功率損失同時(shí)還要計(jì)及它超過(guò)設(shè)計(jì)水頭運(yùn)行多發(fā)電的效益，特別是在建站初期，只有一、兩臺(tái)機(jī)組投運(yùn)(其余機(jī)組未裝完)以及可能發(fā)生棄水的情況下，更應(yīng)考慮這種運(yùn)行性的可能性與合理性。大型水電站多

5、處深山狹谷遠(yuǎn)離負(fù)荷中心功率因數(shù)可適當(dāng)提高。通常情況下功率因數(shù)取值為0.8～0.9。電抗包括直軸同步電抗、直軸瞬變電抗和超瞬變電抗。直軸同步電抗(Xd)指機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)直軸呈現(xiàn)的電抗。其值為發(fā)電機(jī)額定相電壓和額定相電流之比。減少同步電抗可提高電力系統(tǒng)輸送功率的極限，但須增加電機(jī)尺寸和造價(jià)。超瞬變電抗(X)指發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)突變(如突然短路或自同步合閘時(shí))的暫態(tài)過(guò)程的起始瞬間，對(duì)應(yīng)電樞反應(yīng)磁通磁路的磁阻最大、電抗最小。瞬變電抗(X

6、)則是在暫態(tài)過(guò)程中，超瞬變電抗在過(guò)程的初始一段時(shí)間內(nèi)迅速增大到某一值。這之后，電抗緩慢增大到同步電抗。X的變化對(duì)電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定有重大影響，減小X可以提高靜態(tài)穩(wěn)定的儲(chǔ)備系數(shù)但X的變化對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定影響有限。X是計(jì)算短路電流的重要數(shù)據(jù)，對(duì)選擇水電站的電工設(shè)備有直接影響。飛輪力矩當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障，水輪發(fā)電機(jī)突然和系統(tǒng)解列時(shí)，由于水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)關(guān)閉需要一定時(shí)間，這一時(shí)間內(nèi)，機(jī)組轉(zhuǎn)速將升高。為控制轉(zhuǎn)速上升值，要求水輪發(fā)電機(jī)具有一定的飛輪力矩(G

7、D)。它是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量和慣性直徑D的平方的乘積。它直接影響電力系統(tǒng)受到大干擾時(shí)所需極限切除時(shí)間，對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程和動(dòng)穩(wěn)定有很大影響。在一定極限切除時(shí)間內(nèi)，GD越大可以提高輸送功率。同時(shí)GD大機(jī)組甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速上升率較低，這可以減小引水鋼管的直徑，或增加鋼管長(zhǎng)度。但GD加大會(huì)增加發(fā)電機(jī)重量和造價(jià)。低。行星齒輪式可使轉(zhuǎn)速增加3～10倍齒輪傳動(dòng)效率可達(dá)0.98～0.99。這種水輪發(fā)電機(jī)組尺寸小、重量輕，可大大提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。80年

8、代世界最大燈泡式水輪發(fā)電機(jī)容量為65.8兆瓦。豎井式也有直連式和行星齒輪式，它們的使用水頭較燈泡式稍高，容量范圍相同。它們的水力損失大，但密封、防潮性能好、安裝、檢修比燈泡式容易?？赡媸剿啓C(jī)又稱水泵水輪機(jī)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)。它既可作水輪機(jī)運(yùn)行，又可作水泵運(yùn)行，主要用于抽水蓄能電站。可逆式水輪機(jī)也分為混流式、斜流式和軸流式3種。其中以混流式應(yīng)用最廣因?yàn)樗膽?yīng)用水頭范圍廣（30～600米）。世界上最高水頭的混流式可逆水輪機(jī)裝于南斯拉夫巴伊納巴什

9、塔電站水頭為600.3米，水泵揚(yáng)程為623.1米，單機(jī)功率為315兆瓦。特殊運(yùn)行由于水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行調(diào)度較靈活，在電力系統(tǒng)中可用作調(diào)相運(yùn)行和進(jìn)相運(yùn)行。調(diào)相運(yùn)行水輪發(fā)電機(jī)作調(diào)相機(jī)運(yùn)行時(shí)向電力系統(tǒng)輸送感性無(wú)功功率，以改善系統(tǒng)的功率因數(shù)。這時(shí)，它從系統(tǒng)中吸取一部分有功功率以補(bǔ)充其銅耗、鐵耗和風(fēng)摩損耗。通常采用壓水調(diào)相（見(jiàn)水電站）。一般調(diào)相容量為(0.6～0.75)Sx（千乏）。Sx為發(fā)電機(jī)額定容量。進(jìn)相運(yùn)行電力系統(tǒng)中大容量高壓長(zhǎng)距離輸電系統(tǒng)輕載

10、時(shí)，線路的容性電流會(huì)使受端電壓升高。這時(shí)，系統(tǒng)要求水輪機(jī)作進(jìn)相運(yùn)行，即發(fā)電機(jī)在欠勵(lì)狀態(tài)下，向系統(tǒng)輸送容性無(wú)功功率和部分有功功率。水輪發(fā)電機(jī)作進(jìn)相運(yùn)行時(shí)具如下特點(diǎn)：①定子端部附近各金屬件溫升較高，最高溫度一般發(fā)生在鐵心兩端的齒部。②它的進(jìn)相運(yùn)行能力比汽輪機(jī)高。③進(jìn)相運(yùn)行時(shí)要注意靜態(tài)穩(wěn)定是否滿足運(yùn)行要求。發(fā)電機(jī)投入空載高壓長(zhǎng)距離輸電系統(tǒng)的運(yùn)行稱為充電運(yùn)行，這也是進(jìn)相運(yùn)行的一種。1.適用于水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的典型微型計(jì)算機(jī)有哪幾種？答：主要

11、有三種：工控機(jī)、可編程序控制器、單片機(jī)。2.水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)有幾種？答：集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，功能分散式，分層分布式和開(kāi)放式。3.機(jī)組順序控制包括哪些內(nèi)容？答：包括機(jī)組開(kāi)機(jī)順序控制，機(jī)組正常停機(jī)順序控制，機(jī)組事故自動(dòng)順序，停機(jī)操作，開(kāi)機(jī)過(guò)程中輔助設(shè)備（如技術(shù)供水、高壓油泵、主軸密封水等）自動(dòng)選擇，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)輔助設(shè)備中正在運(yùn)行的設(shè)備故障時(shí)自動(dòng)切換到備用設(shè)備運(yùn)行（譬如，機(jī)組主軸密封水一般采用二路水源，主用水源為清潔水，備

12、用水源為機(jī)組技術(shù)供水，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)主用水源故障時(shí)，機(jī)組順序控制程序?qū)⒆詣?dòng)投入備用水源，以保證機(jī)組安全運(yùn)行），當(dāng)采用氣動(dòng)剪斷銷并且剪斷銷剪斷時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)關(guān)閉氣源。4.試述水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中機(jī)組LCU如何實(shí)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組中各參數(shù)的測(cè)量。答：水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)量包括電量參數(shù)的測(cè)量和非電量參數(shù)的測(cè)量，電量參數(shù)的測(cè)量又包括交流電參數(shù)的測(cè)量和直流參數(shù)的測(cè)量。對(duì)于電量參數(shù)，目前水電站廣泛采用智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x，智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x除了能測(cè)量發(fā)電機(jī)

13、組的交流電參數(shù)以外，還可以測(cè)量發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等直流電參數(shù)。其次，電站中的直流電參數(shù)也可以通過(guò)變送器，經(jīng)機(jī)組現(xiàn)地控制單元中的可編程序控制器（PLC）進(jìn)行采集和預(yù)處理。第三，也可以直接通過(guò)微機(jī)勵(lì)磁裝置的通訊接口進(jìn)行讀取。水電站中的非電量參數(shù)包括油壓、油位、氣壓、水壓、水位以及溫度等。油壓、油位、氣壓、水壓、水位等非電量參數(shù)一般通過(guò)變送器，經(jīng)機(jī)組現(xiàn)地控制單元中的可編程序控制（PLC）的AD轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行采集和預(yù)處理，而溫度參數(shù)如軸瓦溫