完整word版水輪機自動化劉忠源主編復習

1、第一章1、什么叫水電站自動化？實現(xiàn)水電站自動化的目的是什么？ 答：水電站自動化是指：應用先進的控制技術(shù)，計算機技術(shù)，通訊技術(shù)和優(yōu)化技 術(shù)等，使水電站生產(chǎn)過程的操作、控制和監(jiān)視能夠在無人和少人參與的情況下， 按照預定計劃或程序自動的進行。水電站自動化的目的： 1、提高水電站運行的可靠性 ; 2、保證電能質(zhì)量 ; 3、 提高水電站運行的經(jīng)濟性 ; 4 、提高勞動生產(chǎn)率。2、水電站自動化的內(nèi)容包括哪些方面？答： 1、自動控制水電機組的運行方式，實現(xiàn)開、停機和并網(wǎng)、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相或調(diào) 相轉(zhuǎn)發(fā)電等過程的自動化。 2、實現(xiàn)水電機組的安全經(jīng)濟運行。 3、實現(xiàn)對包括主變、母線和線路等主要電氣設備的控制、監(jiān)視和保護

2、。4、完成對水工建筑物運 行工況的監(jiān)視和控制。第二章1、水輪發(fā)電機的并列方式，準同步并列，自同步并列，手動準同步，自動自同 步，各自的適用情況？ 答：并列運行：正常情況時， 在電力系統(tǒng)中并列運行的同步發(fā)電機是以相同的電 角速度，出口折算電壓相等的情況運行，稱為并列（或同步）運行。水輪發(fā)電機 有準同步和自同步兩種并列方式，并且又分為手動操作和自動操作。準同步并列適用情況：準同步并列是將未投入系統(tǒng)的發(fā)電機加上勵磁，并調(diào) 節(jié)其電壓和頻率，在滿足并列條件時將發(fā)電機投入系統(tǒng)。自同步并列適用情況： 自同步是將未勵磁而轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機投入 系統(tǒng)，并立即加上勵磁。 自同步是針對系統(tǒng)發(fā)生故障時， 系統(tǒng)電

3、壓和頻率降低并 且不斷發(fā)生變化，使準同步并列困難時，而采用的同步方式。手動準同步適用情況：一般只作為機組備用的并列方式。自動自同步適用情況： 為了機組的安全， 自同步方式在水電站的應用， 主要 是作為故障情況下的并列方式，而且一般均采用自動自同步這種方式。2、同步發(fā)電機并列的條件？同步電壓的取得？ 答：同步發(fā)電機并列的條件： 發(fā)電機與電力系統(tǒng)的相序， 頻率，電壓，相位相同。同步電壓的取得：將待并發(fā)電機和系統(tǒng)的電壓通過電壓互感器引入同步裝置， 進行比較判斷。由于機組的升壓變壓器通常采用Y,d11接線，導致變壓器兩側(cè)相間電壓存在3 0 。的相位差。在中性點接地系統(tǒng)中，為了校正引自PT電壓的 相位，

4、可從變壓器高壓側(cè)PT接成開口三角形的繞組取得電壓， 使同步點兩側(cè)電 壓的相位相符。3、自同步并列的優(yōu)點和缺點?答：優(yōu)點：1、不需要調(diào)整電壓，相位和精確調(diào)整轉(zhuǎn)速，操作簡單。2、由于并列 操作時未投勵，消除了非同步并列的可能。 3、與準同步相比，大大縮短了并列 的時間。2、沖擊電流引起的3、沖擊電磁力矩將缺點：1、出現(xiàn)短時間的電流沖擊，并使系統(tǒng)電壓下降。點動力可能對定子繞組絕緣和定子繞組端部造成不良影響。使機組大軸產(chǎn)生扭矩，并引起振動。4、自動準同步裝置應具有哪些功能？自動準同步裝置的導前時間?答：功能：1、自動檢查準同步的三個條件，在條件滿足時自動提前發(fā)出合閘脈 沖，使斷路器在40時接通。2、當

5、頻率差不滿足要求時，自動向調(diào)速器發(fā)出調(diào) 整信號，以消除頻率差。3、當電壓差不滿足要求時，自動向勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)整信號，以消除電壓差。導前時間：從裝置發(fā)出合閘脈沖到相位差為0的這一段時間稱為導前時間tD,顯然，導前時間tD應等于合閘機構(gòu)所有元件的固有動作時間之和。與頻率 差無關(guān)。5、手動準同步操作所需要的儀表，如何進行手動準同步并列操作?答：手動準同步概念：由運行人員借助儀表對發(fā)電機的電壓和頻率進行調(diào)節(jié)，在 滿足準同步并列的三個條件時，運行人員手動操作同步點斷路器合閘， 將發(fā)電機 并入系統(tǒng)。所需儀表：指示機組電壓和系統(tǒng)電壓的兩只電壓表； 只是機組頻率和系統(tǒng)頻 率的兩只頻率表；指示機組和系統(tǒng)頻率誤

6、差與相位差的一只同步表。手動準同步并列時的操作：1、當發(fā)電機電壓低于或高于系統(tǒng)電壓時，調(diào)節(jié) 發(fā)電機的勵磁電流。2、當發(fā)電機的頻率低于或高于系統(tǒng)頻率時，調(diào)節(jié)水輪機的 導葉開度，以改變機組的轉(zhuǎn)速。3、通過同步表觀察頻率和相位差，以便于選擇 合適的時機發(fā)出合閘，使斷路器合閘瞬間的相位差很小。第三章1、調(diào)節(jié)勵磁電流的作用?答：同步發(fā)電機為了實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換， 需要有一個直流磁場，而產(chǎn)生這個磁場的 直流電流，稱為發(fā)電機的勵磁電流。調(diào)節(jié)勵磁電流是為了實現(xiàn)電壓和無功功率的 調(diào)節(jié)。2、勵磁方式：所謂勵磁方式，是指發(fā)電機獲得勵磁電流的方式（即勵磁電源的 供給方式）。凡是從其他電源獲得勵磁電流的發(fā)電機，稱為他勵發(fā)電

7、機；從發(fā)電 機本身獲得勵磁電流的，稱為自勵發(fā)電機。3、自勵式靜止勵磁：這種勵磁方式?jīng)]有專門的勵磁機，而是從發(fā)電機本身獲取 勵磁電流，經(jīng)整流后再供發(fā)電機勵磁，可分為自并勵和自復勵兩種方式。4、強行勵磁：在發(fā)電機或系統(tǒng)發(fā)生短路時，由于電壓的大幅下降或消失，為保 持系統(tǒng)穩(wěn)定運行和加快切除故障后的電壓恢復， 應使發(fā)電機的勵磁電流迅速加大 到頂值，即實行強行勵磁。5、衡量強勵作用的兩個重要指標：強勵時勵磁電壓的上升速度快和強勵倍數(shù)大。6靜態(tài)穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)遭受微小擾動后，運行參數(shù)離開正常平衡工作狀態(tài)后, 能夠自動恢復到原來運行狀態(tài)的能力。7、暫態(tài)穩(wěn)定：是指系統(tǒng)遭受短時間擾動后，在第一個搖擺周期內(nèi)，同步發(fā)

8、電機 保持同步而不失步，并過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)的能力。8、動態(tài)穩(wěn)定：是指系統(tǒng)遭受到某些大擾動后，在較長期過程中保持和恢復發(fā)電 機同步運行，由衰減的同步振蕩，過渡到穩(wěn)定狀態(tài)的能力。9、可控硅勵磁系統(tǒng)由哪些基本單元所組成？各自的作用又是什么?答：測量比較單元：用于測量機端電壓的變化，并將測量值與給定值進行比較。 調(diào)差單元：用于改變調(diào)差系數(shù) Kq,以實現(xiàn)合理分配各機組間的無功。綜合放大單元：對所測量的電壓差進行綜合，計算出實現(xiàn)消除電壓差的控制信號Uc,在勵 磁控制中通常采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律。移相觸發(fā)單元：是根據(jù)綜合放大單元PID控制 規(guī)律輸出Uc和同步信號，轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖相位的變化，并以此脈沖觸發(fā)可控硅整流

9、 橋的可控硅晶閘管，使其導通角a隨Uc的變化而變化，從而達到自動調(diào)節(jié)勵磁 的目的。手控單元：用于手動調(diào)節(jié)移相觸發(fā)部分輸出脈沖的相位。10、自動調(diào)節(jié)勵磁裝置（AVR的任務有哪些?答：1、維持發(fā)電機端或系統(tǒng)中某一點的電壓水平并且合理分配各機組的無功負荷。2、提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和輸電線路的傳輸能力。3、提高帶時限動作 繼電保護的靈敏度。4、加速短路切除后的電壓恢復過程和改善異步電動機的啟動條件。5、改善自同期或發(fā)電機失磁運行時電力系統(tǒng)的工作條件。6、防止水輪 發(fā)電機突然甩負荷時電壓過渡升高。11、在可控硅勵磁中的“同步”是指什么?答：同步：對三相可控整流橋而言，要求每次加在可控硅控制極上的觸發(fā)

10、脈沖，都應在該相可控硅承受正向電壓的一定時刻發(fā)出。同時，當控制電壓一定時，各 相的每個周期送出的觸發(fā)脈沖，對應于該相陽極電壓的時刻都應相同。 即控制角G相同?？煽毓栌|發(fā)脈沖與主回路之間的這種相位配合關(guān)系稱為同步。 第四章1、頻率穩(wěn)定的條件?答：電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定與否，取決于系統(tǒng)的有功功率是否平衡。若系統(tǒng)總的發(fā) 電功率=用戶總的耗用功率，則系統(tǒng)的頻率維持在額定值；若系統(tǒng)總的發(fā)電功率 大于（小于）用戶總耗用功率，則系統(tǒng)頻率大于（小于）額定值。2、一次調(diào)頻：是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)頻率差時，根據(jù)調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)來分配機組 間的負荷，由調(diào)速器完成功率調(diào)節(jié)。又分為有差調(diào)節(jié)和無差調(diào)節(jié)。3、二次調(diào)頻：是在調(diào)速器調(diào)節(jié)

11、的基礎上，按負荷優(yōu)化分配來重新調(diào)整各運行機 組的負荷。分為虛有差法，虛無差法和積差調(diào)節(jié)法。4、調(diào)功運行：系統(tǒng)中絕大部分電站不參加調(diào)頻，而按日負荷曲線所規(guī)定的方式 運行，并按最優(yōu)方式分配機組負荷，稱為調(diào)功運行。5、頻率調(diào)整過程?答：（1）頻率測量元件，任務是測量頻率與給定值的偏差。（2）頻率校正器, 用以設置人工失靈區(qū)，以適應電站的調(diào)工運行方式。須在調(diào)功機組的功率控制裝 置中設置人工不靈敏區(qū) fm。這樣，當頻率偏差！ f I fm時，則調(diào)節(jié)機組的出力，對頻 率變化作出響應。6水電機組的有功功率調(diào)節(jié)的目的和內(nèi)容?答：目的：是為了使機組能按預定的規(guī)律分配有功負荷。內(nèi)容：水電機組的有功功率的控制通常是

12、通過水輪機調(diào)速器來完成。水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一種非線性、時變、非最小相位的多變量高階系統(tǒng)，其特性隨運行工 況變化而改變。在功率控制時只考慮其速動性問題， 即在滿足水壓和功率波動約 束條件下，使功率控制的調(diào)整時間盡可能短。第五章1、水電機組轉(zhuǎn)速測量的目的？不同轉(zhuǎn)速所發(fā)的信號和對應的操作?答：轉(zhuǎn)速信號器是用于測量反映機組運行狀態(tài)的一個重要參數(shù)一轉(zhuǎn)速n,并能夠 在機組轉(zhuǎn)速到達所設置的轉(zhuǎn)速值發(fā)出相應的信號，用于對機組進行自動操作和保 護。如: 當nA 140%nr時，發(fā)出飛逸信號，命令機組事故緊急停機;當nA 115%nr時，發(fā)出過速信號，命令機組事故停機;當nA80%nr時，發(fā)出信號，命令同期投入;當n

13、W35%nr時，發(fā)出制動信號，對機組進行剎車。2、調(diào)相壓水控制接線圖，工作過程?hi2EAT220/24IKAlhl1KA答:當機組由發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相運行時，電源有2KA接點的閉合而自動投入。如果此時 兩個電極都浸入水中，那么靠水的導電性，電流繼電器1KA動作，其接點閉合使 調(diào)相供氣管路上的電磁配壓閥開啟，并使 1KA1閉合而自保持。在壓縮空氣的作 用下，當水位降到下限水位 h1以下時，1KA斷電而復歸，電磁配壓閥關(guān)閉，壓 縮空氣停止通入。當水位又上升到h2時，則重復上述動作。1KA兩端并聯(lián)電容C 起抗干擾和保護1KA的作用。3、油混水信號器的作用及其工作原理?答：作用：油混水檢測水輪發(fā)電機油系統(tǒng)中

14、，混入回油箱或漏油箱內(nèi)水的含量, 當油箱內(nèi)混入的水分超過一定限量時發(fā)出的信號。原理：在回（漏油）箱的底部裝有一對電極，利用油和水的導電率，比重不 同，通過電極發(fā)出信號，如圖：在油箱沒有浸入水的情況下，電極間因為油的導 電率小，而不足以導通；混入水后，水因比重大而下沉，隨著水量的增加，水將 逐漸淹沒電極，從而導致兩個電極導通，形成電流回路。4、電磁閥，電磁空氣閥和電磁配壓閥在水電站自動化中的作用?答：電磁閥：將電氣信號轉(zhuǎn)換為機械動作，用以自動控制油、氣、水管路閥門的 開啟和關(guān)閉，常用于機組的制動，調(diào)相和冷卻等操作系統(tǒng)的管路中。電磁空氣閥：將電氣信號轉(zhuǎn)換為機械動作，主要用于機組供氣，制動系統(tǒng)的 蝶閥密封圍帶充氣的低壓系統(tǒng)，實現(xiàn)供氣管道閥門的開啟和關(guān)閉的自動控制。電磁配壓閥：是一種液壓中間放大的變換元件，主要用于自動化系統(tǒng)中的油氣水管路上，借以變換通至唄控制液壓元件管路內(nèi)的油流方向，以實現(xiàn)對被控制元件的遠距離控制。一般與液壓操作閥，油閥等組合使用。5、電磁空