(完整word版)水輪機(jī)自動(dòng)化(劉忠源主編)復(fù)習(xí)

1、第一章1 1、什么叫水電站自動(dòng)化？實(shí)現(xiàn)水電站自動(dòng)化的目的是什么？ 答：水電站自動(dòng)化是指：應(yīng)用先進(jìn)的控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)和優(yōu)化技 術(shù)等，使水電站生產(chǎn)過(guò)程的操作、控制和監(jiān)視能夠在無(wú)人和少人參與的情況下， 按照預(yù)定計(jì)劃或程序自動(dòng)的進(jìn)行。水電站自動(dòng)化的目的： 1 1、提高水電站運(yùn)行的可靠性 ; ; 2 2、保證電能質(zhì)量 ; ; 3 3、 提高水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 ; ; 4 4 、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。2 2、水電站自動(dòng)化的內(nèi)容包括哪些方面？答： 1 1、自動(dòng)控制水電機(jī)組的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)開(kāi)、停機(jī)和并網(wǎng)、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相或調(diào) 相轉(zhuǎn)發(fā)電等過(guò)程的自動(dòng)化。 2 2、實(shí)現(xiàn)水電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 3 3、實(shí)現(xiàn)對(duì)包括

2、主 變、母線和線路等主要電氣設(shè)備的控制、監(jiān)視和保護(hù)。 4 4、完成對(duì)水工建筑物運(yùn) 行工況的監(jiān)視和控制。第二章1 1、水輪發(fā)電機(jī)的并列方式，準(zhǔn)同步并列，自同步并列，手動(dòng)準(zhǔn)同步，自動(dòng)自同 步，各自的適用情況？ 答：并列運(yùn)行：正常情況時(shí)， 在電力系統(tǒng)中并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)是以相同的電 角速度，出口折算電壓相等的情況運(yùn)行，稱為并列（或同步）運(yùn)行。水輪發(fā)電機(jī) 有準(zhǔn)同步和自同步兩種并列方式，并且又分為手動(dòng)操作和自動(dòng)操作。準(zhǔn)同步并列適用情況：準(zhǔn)同步并列是將未投入系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，并調(diào) 節(jié)其電壓和頻率，在滿足并列條件時(shí)將發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)。自同步并列適用情況： 自同步是將未勵(lì)磁而轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)投入

3、系統(tǒng)，并立即加上勵(lì)磁。 自同步是針對(duì)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)， 系統(tǒng)電壓和頻率降低并 且不斷發(fā)生變化，使準(zhǔn)同步并列困難時(shí)，而采用的同步方式。手動(dòng)準(zhǔn)同步適用情況：一般只作為機(jī)組備用的并列方式。 自動(dòng)自同步適用情況： 為了機(jī)組的安全， 自同步方式在水電站的應(yīng)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(dòng)自同步這種方式。2 2、同步發(fā)電機(jī)并列的條件？同步電壓的取得？ 答：同步發(fā)電機(jī)并列的條件： 發(fā)電機(jī)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(jī)和系統(tǒng)的電壓通過(guò)電壓互感器引入同步裝置， 進(jìn)行比較判斷。由于機(jī)組的升壓變壓器通常采用Y,d11d11 接線，導(dǎo)致變壓器兩側(cè)相間電

4、壓存在3 0。的相位差。在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，為了校正引自PT電壓的 相位，可從變壓器高壓側(cè)PT接成開(kāi)口三角形的繞組取得電壓，使同步點(diǎn)兩側(cè)電壓的相位相符。3 3、 自同步并列的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：1 1 不需要調(diào)整電壓，相位和精確調(diào)整轉(zhuǎn)速，操作簡(jiǎn)單。2 2、由于并列操作時(shí)未投勵(lì)，消除了非同步并列的可能。3 3、與準(zhǔn)同步相比，大大縮短了并列的時(shí)間。缺點(diǎn)：1 1 出現(xiàn)短時(shí)間的電流沖擊，并使系統(tǒng)電壓下降。 2 2、沖擊電流引起的 點(diǎn)動(dòng)力可能對(duì)定子繞組絕緣和定子繞組端部造成不良影響。 3 3、沖擊電磁力矩將 使機(jī)組大軸產(chǎn)生扭矩，并引起振動(dòng)。4 4、 自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置應(yīng)具有哪些功能？自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的導(dǎo)前時(shí)

5、間？答：功能：1 1、自動(dòng)檢查準(zhǔn)同步的三個(gè)條件，在條件滿足時(shí)自動(dòng)提前發(fā)出合閘脈沖，使斷路器在=0=0 時(shí)接通。2 2、當(dāng)頻率差不滿足要求時(shí)，自動(dòng)向調(diào)速器發(fā)出調(diào) 整信號(hào)，以消除頻率差。3 3、當(dāng)電壓差不滿足要求時(shí)，自動(dòng)向勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào) 整信號(hào)，以消除電壓差。導(dǎo)前時(shí)間：從裝置發(fā)出合閘脈沖到相位差為 0 0 的這一段時(shí)間稱為導(dǎo)前時(shí)間 t tD,顯然，導(dǎo)前時(shí)間 tDtD 應(yīng)等于合閘機(jī)構(gòu)所有元件的固有動(dòng)作時(shí)間之和。與頻率 差無(wú)關(guān)。5 5、 手動(dòng)準(zhǔn)同步操作所需要的儀表，如何進(jìn)行手動(dòng)準(zhǔn)同步并列操作？答：手動(dòng)準(zhǔn)同步概念：由運(yùn)行人員借助儀表對(duì)發(fā)電機(jī)的電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)， 在 滿足準(zhǔn)同步并列的三個(gè)條件時(shí)，運(yùn)行人

6、員手動(dòng)操作同步點(diǎn)斷路器合閘， 將發(fā)電機(jī) 并入系統(tǒng)。所需儀表：指示機(jī)組電壓和系統(tǒng)電壓的兩只電壓表； 只是機(jī)組頻率和系統(tǒng)頻 率的兩只頻率表；指示機(jī)組和系統(tǒng)頻率誤差與相位差的一只同步表。手動(dòng)準(zhǔn)同步并列時(shí)的操作：1 1 當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于或高于系統(tǒng)電壓時(shí)，調(diào)節(jié) 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。2 2、當(dāng)發(fā)電機(jī)的頻率低于或高于系統(tǒng)頻率時(shí)，調(diào)節(jié)水輪機(jī)的 導(dǎo)葉開(kāi)度，以改變機(jī)組的轉(zhuǎn)速。3 3、通過(guò)同步表觀察頻率和相位差，以便于選擇 合適的時(shí)機(jī)發(fā)出合閘，使斷路器合閘瞬間的相位差很小。第三章1 1、調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的作用？答：同步發(fā)電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換， 需要有一個(gè)直流磁場(chǎng)，而產(chǎn)生這個(gè)磁場(chǎng)的 直流電流，稱為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。調(diào)節(jié)勵(lì)

7、磁電流是為了實(shí)現(xiàn)電壓和無(wú)功功率的 調(diào)節(jié)。2 2、勵(lì)磁方式：所謂勵(lì)磁方式，是指發(fā)電機(jī)獲得勵(lì)磁電流的方式（即勵(lì)磁電源的 供給方式）。凡是從其他電源獲得勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)，稱為他勵(lì)發(fā)電機(jī)；從發(fā)電 機(jī)本身獲得勵(lì)磁電流的，稱為自勵(lì)發(fā)電機(jī)。3 3、自勵(lì)式靜止勵(lì)磁：這種勵(lì)磁方式?jīng)]有專門的勵(lì)磁機(jī)，而是從發(fā)電機(jī)本身獲取 勵(lì)磁電流，經(jīng)整流后再供發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，可分為自并勵(lì)和自復(fù)勵(lì)兩種方式。4 4、強(qiáng)行勵(lì)磁：在發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，由于電壓的大幅下降或消失，為保 持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和加快切除故障后的電壓恢復(fù)， 應(yīng)使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流迅速加大 到頂值，即實(shí)行強(qiáng)行勵(lì)磁。5 5、衡量強(qiáng)勵(lì)作用的兩個(gè)重要指標(biāo)：強(qiáng)勵(lì)時(shí)勵(lì)磁電壓的上升速度

8、快和強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)大。6 6 靜態(tài)穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)遭受微小擾動(dòng)后，運(yùn)行參數(shù)離開(kāi)正常平衡工作狀態(tài)后， 能夠自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的能力。7 7、暫態(tài)穩(wěn)定：是指系統(tǒng)遭受短時(shí)間擾動(dòng)后，在第一個(gè)搖擺周期內(nèi)，同步發(fā)電機(jī) 保持同步而不失步，并過(guò)渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)的能力。8 8、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定：是指系統(tǒng)遭受到某些大擾動(dòng)后，在較長(zhǎng)期過(guò)程中保持和恢復(fù)發(fā)電 機(jī)同步運(yùn)行，由衰減的同步振蕩，過(guò)渡到穩(wěn)定狀態(tài)的能力。9 9、可控硅勵(lì)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(cè)量比較單元：用于測(cè)量機(jī)端電壓的變化，并將測(cè)量值與給定值進(jìn)行比較。 調(diào)差單元：用于改變調(diào)差系數(shù) Kq,Kq,以實(shí)現(xiàn)合理分配各機(jī)組間的無(wú)功。綜合放大單 元：

9、對(duì)所測(cè)量的電壓差進(jìn)行綜合，計(jì)算出實(shí)現(xiàn)消除電壓差的控制信號(hào)Uc,Uc,在勵(lì)磁控制中通常采用 PIDPID 調(diào)節(jié)規(guī)律。移相觸發(fā)單元：是根據(jù)綜合放大單元 PIDPID 控制 規(guī)律輸出UcUc 和同步信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖相位的變化，并以此脈沖觸發(fā)可控硅整流 橋的可控硅晶閘管，使其導(dǎo)通角隨 UcUc 的變化而變化，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁 的目的。手控單元：用于手動(dòng)調(diào)節(jié)移相觸發(fā)部分輸出脈沖的相位。1010、自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置（AVRAVR 的任務(wù)有哪些？答：1 1、維持發(fā)電機(jī)端或系統(tǒng)中某一點(diǎn)的電壓水平并且合理分配各機(jī)組的無(wú)功負(fù) 荷。2 2、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和輸電線路的傳輸能力。3 3、提高帶時(shí)限動(dòng)作繼電保

10、護(hù)的靈敏度。4 4、加速短路切除后的電壓恢復(fù)過(guò)程和改善異步電動(dòng)機(jī)的啟 動(dòng)條件。5 5、改善自同期或發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)的工作條件。6 6、防止水輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)電壓過(guò)渡升高。1111、在可控硅勵(lì)磁中的“同步”是指什么？答：同步：對(duì)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)脈沖，都應(yīng)在該相可控硅承受正向電壓的一定時(shí)刻發(fā)出。 同時(shí)，當(dāng)控制電壓一定時(shí)，各 相的每個(gè)周期送出的觸發(fā)脈沖，對(duì)應(yīng)于該相陽(yáng)極電壓的時(shí)刻都應(yīng)相同。 即控制角 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 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

11、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 2、一次調(diào)頻：是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)頻率差時(shí)，根據(jù)調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)來(lái)分配機(jī)組間的負(fù)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(wú)差調(diào)節(jié)。3 3、二次調(diào)頻：是在調(diào)速器調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，按負(fù)荷優(yōu)化分配來(lái)重新調(diào)整各運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷。分為虛有差法，虛無(wú)差法和積差調(diào)節(jié)法。4 4、調(diào)功運(yùn)行：系統(tǒng)中絕大部分電站不參加調(diào)頻，而按日負(fù)荷曲線所規(guī)定的方式 運(yùn)行，并按最優(yōu)方式分配機(jī)組負(fù)荷，稱為調(diào)功運(yùn)行。5 5、頻率調(diào)整過(guò)程？答：（1 1）頻率測(cè)量元件，任務(wù)是測(cè)量頻率與給定值的偏差。（2

12、2）頻率校正器， 用以設(shè)置人工失靈區(qū)，以適應(yīng)電站的調(diào)工運(yùn)行方式。須在調(diào)功機(jī)組的功率控制裝 置中設(shè)置人工不靈敏區(qū)4fmfm。這樣，當(dāng)頻率偏差 f f | fmfm 時(shí)，則調(diào)節(jié)機(jī)組的出力，對(duì)頻 率變化作出響應(yīng)。6 6 水電機(jī)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(jī)組能按預(yù)定的規(guī)律分配有功負(fù)荷。內(nèi)容：水電機(jī)組的有功功率的控制通常是通過(guò)水輪機(jī)調(diào)速器來(lái)完成。 水輪機(jī) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一種非線性、時(shí)變、非最小相位的多變量高階系統(tǒng)，其特性隨運(yùn)行工 況變化而改變。在功率控制時(shí)只考慮其速動(dòng)性問(wèn)題， 即在滿足水壓和功率波動(dòng)約 束條件下，使功率控制的調(diào)整時(shí)間盡可能短。第五章1 1、水電機(jī)組轉(zhuǎn)速測(cè)量的目的？不同轉(zhuǎn)

13、速所發(fā)的信號(hào)和對(duì)應(yīng)的操作？答：轉(zhuǎn)速信號(hào)器是用于測(cè)量反映機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)一轉(zhuǎn)速n n,并能夠在機(jī)組轉(zhuǎn)速到達(dá)所設(shè)置的轉(zhuǎn)速值發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，用于對(duì)機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)操作和保 護(hù)。如：當(dāng)n n140%140%nrnr 時(shí)，發(fā)出飛逸信號(hào)，命令機(jī)組事故緊急停機(jī);當(dāng) n n115%115%nrnr 時(shí)，發(fā)出過(guò)速信號(hào)，命令機(jī)組事故停機(jī)；當(dāng) n n80%80%nrnr 時(shí)，發(fā)出信號(hào)，命令同期投入；當(dāng) n nW35%35%nrnr 時(shí)，發(fā)出制動(dòng)信號(hào)，對(duì)機(jī)組進(jìn)行剎車。2 2、調(diào)相壓水控制接線圖，工作過(guò)程?答:當(dāng)機(jī)組由發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相運(yùn)行時(shí)，電源有 2KA2KA 接點(diǎn)的閉合而自動(dòng)投入。如果此時(shí) 兩個(gè)電極都浸入水中，那么

14、靠水的導(dǎo)電性，電流繼電器 1KA1KA 動(dòng)作，其接點(diǎn)閉合使 調(diào)相供氣管路上的電磁配壓閥開(kāi)啟，并使 1KA11KA1 閉合而自保持。在壓縮空氣的作 用下，當(dāng)水位降到下限水位 h1h1 以下時(shí)，1KA1KA 斷電而復(fù)歸，電磁配壓閥關(guān)閉，壓 縮空氣停止通入。當(dāng)水位又上升到 h2h2 時(shí)，則重復(fù)上述動(dòng)作。1KA1KA 兩端并聯(lián)電容 C C 起抗干擾和保護(hù) 1KA1KA 的作用。3 3、 油混水信號(hào)器的作用及其工作原理？答：作用：油混水檢測(cè)水輪發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)中，混入回油箱或漏油箱內(nèi)水的含量，當(dāng)油箱內(nèi)混入的水分超過(guò)一定限量時(shí)發(fā)出的信號(hào)。原理：在回（漏油）箱的底部裝有一對(duì)電極，利用油和水的導(dǎo)電率，比重不同，通

15、過(guò)電極發(fā)出信號(hào)，如圖：在油箱沒(méi)有浸入水的情況下，電極間因?yàn)橛偷膶?dǎo) 電率小，而不足以導(dǎo)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(méi)電極，從而導(dǎo)致兩個(gè)電極導(dǎo)通，形成電流回路。4 4、 電磁閥，電磁空氣閥和電磁配壓閥在水電站自動(dòng)化中的作用？答：電磁閥：將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)作，用以自動(dòng)控制油、氣、水管路閥門的 開(kāi)啟和關(guān)閉，常用于機(jī)組的制動(dòng)，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(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)作，主要用于機(jī)組供氣，制動(dòng)系統(tǒng)的 蝶閥密封圍帶充氣的低壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供氣管道閥門的開(kāi)啟和關(guān)閉的自動(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)被控制 元件的遠(yuǎn)距離控制。一般與液壓操作閥，油閥等