风力发电技术与风电场工程练习题.docx

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风力发电技术与风电场工程练习题

风力发电技术与风电场工程练习题

风力发电技术与风电场工程练习题

一、填空题

1、电能是由一次能源转化而来的最重要的二次能源。

2、风力机多种多样，归纳起来可分为两类：

一类是水平轴风力机；一类是垂直轴风力机。

3、由于地球极地与赤道间的温度差异，形成了一个全球性的南北向的大气环流。

4、风向指风的来向。

风向的表示方法有度数表示法和方位表示法。

5、空气密度是指单位体积的空气质量。

在标准大气压下，15℃是没立方米空气的质量是1.225千克。

6、粗糙度即粗糙长度，他是衡量地面对风摩擦力大小的指标。

7、自动测风系统包括六部分组成，包括传感器、主机、数据存储装置、电源、安全和保护装置。

8、机组的选项主要围绕风电机组运行的安全性和经济性两方面内容，综合考虑。

9、贝茨极限表示理想情况下，风轮最多可吸收59.3%的风的动能。

10、湍流强度是衡量气流脉动强弱的相对指标，常用标准差和平均速度的比值来表示。

11、风能资源是风电场建设中最基本条件，准确的风资源评估是机组选型和风电机组布置的前提。

12、铸造底座一般采用球墨铸铁QT400－15。

铸铁尺寸稳定、吸振性和低温性较好。

13、机舱罩应该具有较好的空气动力外形和合理方便的舱口，为便于更换部件，顶部能够方便打开。

14、根据风电机组的结构和载荷状态、风况、变桨变速特点及外部条件，将风电机组的运行情况分为以下几类：

待机状态、发电状态、大风停机方式、故障停机方式、人工停机方式和紧急停机方式。

15、风力发电机组最重要的参数是风轮直径和额定功率，其为产品型号的重要组成部分。

16、并网型风力发电机的功能是将风轮获取的空气动能转换成机械能，再将机械能转换为电能，输送到电网中。

17、并网型风力发电机组的整体结构分为叶轮、机舱、塔架、和基础等几大部分。

18、机舱内布置的传动系统，由主轴、齿轮箱、联轴器和发电机等构成。

19、机舱底座是机组主驱动链和偏航机构固定的基础，并能将载荷传递到塔架上去。

20、铸造底座一般采用球墨铸铁制造，铸件尺寸稳定，吸振性和低温型较好。

21、整流罩是置于轮毂前面的罩子，其作用是整流，减小轮毂的阻力和保护轮毂中的设备。

22、风电机组的基础通常为钢筋混凝土结构，并且根据当地地质情况设计成不同的形式。

基础周围还要设置预防雷击的接地系统。

23、塔架的基本形式有桁架式塔架和圆筒式塔架两大类。

桁架式塔架优点为制造简单，成本低，运输方便，缺点为通向塔顶的上下梯子不好安排，塔架过于敞开，维护人员上下不安全。

塔筒式塔架优点是美观大方，塔身封闭，风电机组维护时上下塔架安全可靠。

24、塔架高度主要依据风轮直径确定。

25、风电机组的基础主要按照塔架的载荷和机组所在地的气候环境条件，结合高层建筑建设规范建造。

26、风力发电机组的机械传动系统包括轮毂、主轴、齿轮箱、制动器、联轴器以及安全装置等。

27、齿轮箱的作用是传递扭矩和提供转速，通过两到三级渐开线圆柱齿轮增速传动得以实现，一般常采用行星齿轮或行星加平行轴齿轮组合传动结构。

28、齿轮箱输出轴（高速轴）通过柔性联轴器与发电机轴连接。

29、联轴器通过绝缘构件阻止发电机磁化齿轮箱内的齿轮和轴承等钢制零件，避免这些零件发生电腐蚀现象。

联轴器上还设置有扭矩限制装置用以保护传动轴系，防止过载运行。

30、偏航系统功能就是跟踪风向的变化，驱动机舱围绕塔架中心线旋转，使风轮扫掠面与风向保持垂直。

31、机舱的偏航运动是由偏航齿轮装置自动执行的，它是根据风向仪提供的风向信号，由控制系统发出指令，通过传动机构使机舱旋转，让风轮始终处于迎风位置。

32、风向标是偏航系统的传感器。

33、偏航轴承有滚动轴承和滑动轴承两种，大型机组大多采用滚动轴承。

34、变桨机构中配置蓄电池的作用是以防电网突然掉电或电信号突然中断的紧急情况下，使得风电机组能够安全平稳地实现变桨。

35、液压系统的主要功能是向制动系统或液压、伺服变桨距控制系统的工作油缸提供压力油，由电动机、油泵、油箱、过滤器、管路及各种液压阀组成。

36、制动系统主要分为空气动力制动和机械制动两部分。

37、叶片变桨制动的原理是改变叶片功角，减少叶片升力，以达到降低叶片转速直至停机的目的。

38、发电机系统包括发电机、变流器、水循环装置或空冷装置。

39、常见的发电机有异步发电机和同步发电机两种。

40、同步发电机转子的旋转方向和转速总是与旋转的定子场的转动同步，没有相对运动，即没有滑差。

41、同步发电机并网一般有两种方式：

一种是准同期直接并网，另一种是通过交-直-交变流并网。

42、异步发电机通过转子和旋转定子场之间的相对运动（滑差）产生感应电场，并通过这种方式在转子绕组中生产电压，与之相应的磁场在转子上产生作用力。

43、直驱式风力发电机组缺点是这种发电机结构复杂、外形尺寸庞大、制造工艺要求很高，需要全功率的变流装置才能与电网频率同步，经过转换又会损失部分能量。

44、控制系统的主要任务是自动控制风电机组运行，依照其特性自动检测故障并根据情况采取相应的措施。

控制系统包括控制和监测两部分。

45、风电机组的运行情况主要分为待机状态、发电状态、大风停机方式、故障停机方式、人工停机方式和紧急停机方式。

46、风力发电机组最主要的参数是风轮直径和额定功率，为产品型号的组成部分。

47、风轮直径应当根据不同的风况与额定功率匹配，以获得最大的年发电量和最低的发电成本，配置较大直径风轮供低风速区选用，配置较小直径风轮供高风速区选用。

48、风力发电机的性能特性是由风力发电机的输出功率曲线来反映的，是风力发电机的输出功率与场地风速之间的关系曲线。

49、机组开始向电网输出功率时的风速称为切入风速，达到额定功率时的风速称为额定风速，为了保证机组安全，规定了允许机组正常运行的最大风速称为切出风速。

50、叶轮是作用是把风的动能转换成风轮的旋转机械能，并通过传动链传递到发电机转换为电能。

51、风轮直径是指风轮在旋转平面上的投影圆的直径。

52、风轮中心高指风轮旋转中心到基础平面的垂直距离，一般风轮中心高与风轮直径接近。

53、风轮扫掠面积是指风轮在旋转平面上的投影面积。

54、风轮锥角是指叶片中心线相对于和旋转轴垂直的平面的倾斜角度，使风机具有锥角的目的是在运行状态下减小离心力引起的叶片弯曲应力以及防止叶尖和塔架碰撞。

55、风轮仰角是指风轮的旋转轴线和水平面的夹角，作用是避免叶尖和塔架的碰撞。

56、风轮实度是指叶片在风轮旋转平面上投影面积的综合与风轮扫掠面积的比值，实度大小取决于叶尖速比。

57、叶片刚度应保证在所有设计工况下叶片变形后叶尖与塔架的安全距离不小于未变形时的叶尖与塔架间距离的40%。

58、叶片的固有频率应与风轮的激振频率错开，避免发生共振。

59、叶片故障分为叶片缺陷、叶片损伤、叶片断裂、撕裂。

60、轮毂是功能为连接叶片的主轴，最终连接到传动系的其余部件，传递并承受所有来自叶片

的载荷。

61、风力发电机组机械传动系统是指将风轮获得的空气动力以机械方式传递到发电机的整个轴系及其组成部分，由主轴、齿轮箱、联轴器、制动器和过载安全保护装置等组成。

62、传统的采用齿轮箱增速的风力发电机组传动系统形式按照主轴轴承的支撑方式，以及主轴与齿轮箱的相对位置来区分，主要有两点式、三点式、一点式和内置式四种。

63、直驱型风力发电机组的发电机分为外转子和内转子两种形式。

64、半直驱指采用比传统机组齿轮增速比较小的齿轮增速装置，使发电机的技术减少，从而缩小发电机的尺寸，便于运输和吊装。

65、主轴支撑风轮并将风轮的扭矩传递给齿轮箱，将轴向推力、气动弯矩传递给底座。

66、作用在主轴的载荷除了与风轮传来的外载荷有关外，还与风轮（主轴）的支撑形式的相对位置有关。

67、联轴器用于连接两传动轴，一般由两个半联轴节及连接件组成。

68、联轴器除了能传递所需的转矩外，还应具有补偿两轴线的相对位移或位置偏差，从而减小振动与噪声以及保护机器等性能。

69、常用的联轴器有刚性联轴器和弹性联轴器两种。

70、主轴与齿轮箱输入轴（低速轴）连接处应用刚性联轴器，在发电机与齿轮箱输出轴（高速轴）连接处应采用弹性联轴器。

71、机组制动包括机械制动、气动制动和发电机制动。

72、在风力发电机组中，最常用的机械制动器为液压盘式制动器。

73、常见的轮齿失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形等。

74、在标准条件下齿轮箱的机械效率应达到大于97%。

75、齿轮箱的润滑方式有飞溅式、压力强制润滑式或混合式。

76、为了提高承载能力，齿轮一般都采用优质合金钢制造。

77、齿轮箱第一次换油应在首次投入运行500小时后进行，齿轮箱应每半年检修一次。

78、齿轮箱常见的故障有齿轮损伤、轴承损坏、断轴和油温高等。

79、齿轮箱油温最高不应超过80℃，不同轴承间的温差不得超过15℃。

80、偏航系统有被动偏航系统和主动偏航系统两种。

81、机舱可以两个方向旋转，旋转方向由接近开关进行检测。

82、偏航系统一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压装置等部件组成。

83、目前变桨系统执行机构主要有液压变桨距和电动变桨距两种，按其控制方式可分为统一变桨和独立变桨两种。

84、目前变桨距机组大多采用三个桨叶统一控制的方式，即三个桨叶变换是一致的。

85、位移传感器和接近开关是安装在轴承内齿轮部位的检测装置，要求可靠、精准度高。

86、风力发电机组的液压系统主要功能是制动（轴系制动、偏航制动），变桨距控制、偏航控制等机构提供动力。

87、空气制动机构是利用空气的阻力使机组风轮停止运行的装置，也称为气动刹车机构。

88、机械制动机构由安装在低速轴或高速轴上的制动盘与布置在它四周的液压制动钳构成。

89、液压泵站是由液压泵组、油箱、过滤器等元件组成。

液压泵组包括电动机、液压泵、管路原件等。

90、液压系统的液压油被污染会使系统工作灵敏性、稳定性和可靠性降低，液压元件使用寿命缩短。

91、润滑是解决机器零件摩擦、磨损的一种手段。

92、根据润滑剂的物质形态，润滑分为气体润滑、液体润滑、半固体润滑和固体润滑。

93、润滑油由基础油加添加剂调和而成。

94、基础油在润滑油成分中，一般占90%以上。

95、润滑脂由基础油加添加剂和皂基（增稠剂）组成。

96、风电齿轮油基础油从矿物型发展为合成型，目前主要使用的合成型齿轮油有PAO型及PAG型。

97、润滑油的黏度是选择润滑油时的一个主要性能指标。

98、风力发电机组因其结构的不同，需要油脂润滑的部位也不尽相同，主要有主轴轴承、发电机轴承、偏航回转轴承、偏航齿圈的齿面、偏航齿盘表面。

99、偏航齿圈齿面的润滑主要有润滑脂涂抹和复合喷剂喷涂两种形式。

100、不同系列的润滑油决不能混合使用，否则将会严重损坏设备。

101、齿轮油的使用年限一般为3到4年。

102、润滑油的常规分析及监测包括油品外观、黏度、酸值、水分、闪点、抗乳化、抗氧化安定性和机械杂质等。

103、根据技术要求和实际，制定润滑设备操作规程和加油制度，使设备润滑工作达到五定，即定人员、定油点、定油量、定加油周期、定油品种。

104、并网型风力发电机组常用的发电机有异步发电机、双馈异步发电机、永磁或电励磁同步发电机等类型。

105、异步发电机按转子结构分有鼠笼式异步发电机和绕线式异步发电机。

106、目前主要用于变桨距变频风电机组的双馈异步发电机是一种绕线式异步发电机。

107、同步发电机按照励磁方式的不同，有永磁同步发电机和电励磁同步发电机两用。

108、发电机是应用电磁效应原理进行工作的。

109、感应电势的频率决定于同步电机的转速和极对数。

110、发电机额定功率是指在额定运行条件下，发电机能发出的最大功率。

111、发电机功率因数是指在额定运行情况下，有功功率和视在功率的比值。

112、异步发电机由定子、转子、端盖、轴承等部件组成。

113、异步发电机也称感应式发电机。

114、异步电机的特点之一是转子转速与定子旋转磁场同步转速不同，即存在转速差。

115、通过调节双馈异步发电机转子励磁电流的幅值和相位，可达到调节有功功率和无功功率的目的。

116、双馈异步发电机冷却方式一般采取空-空冷却或机壳水冷两种方式。

117、双馈异步发电机组根据风速的大小及发电机的转速，及时调整转子绕组三相电流的频率、幅值、相位、相序，调节风电机组的转速、有功功率和无功功率输出。

118、永磁同步发电机在风电机组的使用有外转子和内转子两种结构。

119、风电机组运行海拔高度一般低于1000米，对于安装在海拔超过上述数值的电机，海拔每增加100米，功率降低1%使用，或者温升限值降1%。

120、台风过后应对电机对中、地脚和轴承做相应检查。

121、发电机应存放在环境空气温度-10～40℃、相对湿度不应超过85%、清洁、通风良好的库房内，空气中不得有腐蚀性气体，包装箱与地面、墙壁应该保持一定距离。

122、如果发电机三相电压或电流不平衡，一般原因是主接线盒内的连接螺栓个别没有紧固或导线接触面不干净。

123、一般情况下，发电机轴承转动灵活无异音，温升不超过55℃。

124、发电机常见轴承故障包括轴承温升过高、轴承异音、轴承烧死等。

125、绝缘轴承的电气绝缘一般要求耐受3KV工频电压1min。

126、电机润滑方式包括手动注油和自动注油两种方式。

127、滑环室安装在电机外部的非传动端，防护等级为IP23，由三个绝缘滑环和一个没有绝缘的轴接地环组成，绝缘电阻大于500兆欧姆。

128、在更换发动机碳刷时，电机应处于静止状态，维护周期为6个月。

129、发电机电刷更换周期为6个月，新电刷需要在电机外预磨，直到电刷接触面积达到80%以上。

130、风力发电系统主要由风力发电机组和（升压变电站）组成。

风力发电机组是将风的（动能）转换为机械能，再将机械能转换为（电能）输送到电网的机电一体化设备。

131、风力发电机组按照功能分为（传动系统）、（偏航系统）、（液压系统）、（制动系统）、发电机以及控制和（安全系统）等组成。

132、全桨变距的风电机组在启动时对（转速）进行控制，并网后对（功率）进行控制，使风电机组的启动性能和功率输出特性都有显著的改善。

133、变速恒频风电机组控制采用在欠功率运行状态下为（转速）控制，调整发电机转子（转差率），使其尽量运行在最佳（叶尖速比）上，以输出最大功率，在额定功率状态下为（功率）控制，通过叶片的（变桨矩）控制，实现功率的恒定输出。

134、变速恒频风电机组采用（变速）运行，使风电机组（叶轮转速）跟随（风速）的变化，保持基本恒定的最佳叶尖速比，可以获得最大风能利用系数。

135、交流励磁变速恒频双馈式异步发电机（定子）直接接到电网上，（转子）通过变流器接到电网，在三相变流器的控制下实现（交流）励磁，保持（定子）恒频恒压输出。

136、变速恒频电控系统从部件上划分为（变桨控制系统）、（变频控制系统）和（主控系统），（变桨控制系统）、（变频控制系统）是执行机构。

137、在风电机组中，PT100是（温度）传感器。

当温度为100°时，PT100的电阻值是（138.5）Ω；当电阻值为115.5Ω时，温度为（40°）。

138、变速恒频风力发电机组的控制系统负责管理维护风电机组的主要变量。

在风机组运行状态下主要控制（变桨）、（旋转速度）和（功率）。

139、风电机组正常运行时，并网点的额定电压变化范围在（-10%—+10%）之间。

当并网点的电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行（625ms）的低电压穿越能力；风电场并网点电压在发生跌落后（2s）内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组保持并网运行。

140、风电场的电气与控制系统主要包括升压站系统、场内输变站系统、风电机组电气系统三部分。

141、风电场升压站电气主接线一般采用线路-变压器组、单母线接线两种。

142、风电场的集电线路采用全电缆形式接线，且其容性充电电流大于30A时，一般采用小电阻接地方式。

电力电缆的充电电容性电流简化计算公式为I=0.1UeL。

其中Ue为额定电压，单位kV，L为线路长度，单位为km。

143、220KV中性点采用经隔离开关直接接地，并加装金属氧化锌避雷器和放电间隙保护。

144、风电场35KV电气主接线系统一般采用单母线或单母线分段接线方式。

风电场的无功容量应按照分（电压）层和分（电）区基本平衡的原则进行配置。

145、风电场照明系统设有正常照明和事故照明。

146、风电场内集电线路一般有架空线路和高压电缆两种方式。

高压电缆一般采用直埋方式。

147、箱式变电站的高压室一般由高压负荷开关、高压熔断器和避雷器等组成，可以进行停送电操作，并且设有过负荷和短路保护。

148、风电机组在正式进入商业运行前，均应通过240h试运行，并已通过由当地政府、电网公司、业主、建设单位参加的启动验收。

149、风电机组的启动和停机有手动和自动两种方式。

150、手动启动和停机的方式有主控制室操作、就地操作、远程操作、机舱上操作四种。

151、复位操作分为就地复位与远方复位。

152、具备升压变电站的风电场通常配置两套监控系统，一套是风电机组SCADA监控系统，另一套是风电场升压变电站设备的监控系统，通过这两套监控系统完成对运行设备的监视、控制和调整。

153、日常监视时重点关注风电机组状态，故障告警信号、各部件温度、桨距角、风速和功率的对应等监控数据。

154、在电网调度没有特殊要求的情况下，应尽可能保证风电机组的功率因数等于1。

155、设备巡视可分为日常巡视和特殊巡视。

156、风电机组巡视可分塔底巡视和登塔巡视。

157、塔底巡视主要对基础、底部塔架、底部控制柜和机组运行声音等进行检查。

登塔巡视主要对上部塔架、电缆、机舱、叶轮等各部位和部件进行检查。

158、检查机舱运行声音有无异常应在塔筒内进行。

159、偏航系统正常、润滑充分且对风转却的风电机组，在进行偏航时，声音平滑且较轻，只有偏航电机的转动声音。

160、登塔巡视人员必须带好安全带和安全帽，出舱巡视必须佩带两根安全绳。

161、风电场输变电设备巡视内容主要包括升压变电站、场内集电线路、风电机组升压变压器及相关辅助设施。

162、开关、刀闸、母线、电缆线路等接头温度一般不得高于70℃。

163、风电机组维护分为经常性维护、特殊维护和定期维护。

164、机组测试的主要内容包括控制功能测试、液压测试和安全链测试。

165、安全链测试的主要内容有机组的超速测试、振动测试、安全停机测试、紧急停机按钮测试和系统突然失电测试等。

166、风电机组的易耗件包括油过滤器、空气过滤器、碳刷、刹车片、密封圈、电池组等，一般根据实际运行情况和机组维护手册中规定的周期进行更换。

167、与所有的机电设备一样，如无重大设计问题风电设备也有一个从初始的故障高发期到运行稳定期再到磨损劣化期的过程。

168、浴盆曲线表明，一般情况下设备的故障有两个高发期，分别是投运初期和设计运行寿命终结期。

169、造成设备异常的原因很多，包括制造工艺问题、零部件磨损老化、维护不当和环境影响等。

一般通过三种手段可以发现：

定期对风电机组进行巡视，定期设备维护，运行数据的分析。

170、风电机组的渗漏油包括液压油、齿轮油和润滑油脂的渗漏。

171、按照风电机组的结构系统进行分类，风电机组的故障大致可以分为控制系统故障、电气系统故障、机械系统故障三类。

172、利用仪器仪表对照图纸进行逐项检测，判断出风电机组故障的方法为分析检测法。

173、根据对风电机组故障现象的分析及经验判断，利用完好的备品备件替换试验进行的故障处理方法为替换排除法。

174、风电就布置接地装置的目的主要是降低接地电阻，减少雷电反击造成损坏。

175、最大允许发电功率与发电机过载能力有关，定转速风电机组一般为额定转速的150%，变速风电机组为最大转速的120%。

176、按照电力行业设备缺陷管理规定，缺陷一般分为紧急缺陷、重大缺陷、一般缺陷三类。

177、安全工器具包括绝缘安全工器具、辅助安全工器具、防护安全工器具三类。

178、按照事故的类型一般可分为人身事故、设备事故和火灾事故。

179、按照事故的性质一般可分为特大事故、重大事故、一般事故。

180、事故调查报告中应包括事件发生经过、事件原因分析、防范措施、事故责任及处理意见。

181、电力系统是一个包括发电、输电、配电、变电、用电等环节的非常复杂的动态系统。

182、电力系统的主体结构由电源、电力网络和负荷中心组成。

183、按国家标准规定，我国交流电力系统的额定频率是50赫兹。

184、电力系统的无功电源除了同步发电机外，还有同步调相机、电容器、静止无功补偿器和静止无功发生器等，统称为无功补偿装置。

185、二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，包括控制设备、继电保护和自动装置、测量仪表和通讯设备等。

186、二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备进行电气联系。

187、基于双馈感应发电机（DFIG）的变速风电机组具备无功调节能力，可以通过PWM变频器控制系统吸收或发出无功功率，对电网电源影响较小。

188、目前常用的无功补偿装置一般有调压式无功补偿装置、静止无功补偿装置（SVC）等，在某些情况下可能会用到静止同步补偿器。

189、电压变动指的是电压方均跟值曲线上相邻两个电压极值之差，以系统标称电压的百分数表示。

190、风电引起电压变动的根本原因是风电功率的变化。

二、选择题

1.平均风速相应与有限时段内风速的平均值，通常指2min或（）min的平均值。

（C）

A.4B.8C.10D.15

2.（）是衡量风速随高度变化快慢的指标。

（A）

A.风切变指数B.粗糙度C.叶尖速比D.风轮实度

3.风电机组设计规范要求，风电机组在轮毂高度出的风切变指数不高于。

（B）

A.0.1B.0.2C.0.3D.0.4

4.每段塔筒的长度不超过30m是经济的。

直径在25m以上的轮毂，其轮毂中心的高度与轮毂直径的比应为（）。

（D）

A.3：

1B.3：

2C.4：

3D.1：

1

5.下列不属于变速恒频风电机组优点的是（）。

（B）

A.机械转换效率高B.电机结构较为简单

C.不会发生过电现象D.对电网影响较小

三、判断题

1、变速恒频风电机组的欠功率运行状态是指风机组低于额定风速的运行状态。

（V）

2、紧急停机的设置目的是为了保证风电机组在出现任何情况时保护风电机组的安全。

（X）P236

3、雷电流引起过电压的大小，取决于引下系统和接地网的电阻和面积。

引下系统和接地网的电阻越小，面积越大，雷电流引起的电压越小。

（V）P251