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《水电站》问答题100问

1.水电站有哪些基本类型？（1）
答：根据水能开发方式的不同，水电站有不同的类型：
（1）坝式水电站：采用坝式开发修建的水电站称为坝式水电站。坝式水电站按大坝和水电站厂房相对位置的不同又可分为河床式、闸墩式、坝后式、坝内式、溢流式等，在实际工程中，较常采用的坝式水电站是河床式水电站和坝后式水电站。
（2）引水式水电站：在河道上游坡度较陡的河段上，不宜修建较高的拦河坝，用坡度比河道坡度缓的渠道集中水头，此外，当遇有大河湾时，可通过渠道或隧洞将河湾截直获得水头，所修建的水电站称为引水式水电站。引水式水电站据引水建筑物的不同又可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站两种类型。
（3）混合式水电站：混合式水电站常建造在上游具有优良库址，适宜建库，而紧接水库以下河道坡度突然变陡，或有大河湾的河段上，水电站的水头一部分由坝集中，一部分由引水建筑物集中，因而具有坝式水电站和引水式水电站两个方面的特点。
（4）潮汐水电站：潮汐水电站是利用大海涨潮和退潮时所形成的水头进行发电的。
（5）抽水蓄能电站：抽水蓄能电站是装设具有抽水和发电两种功能的机组，利用电力低谷负荷期间的剩余电能向上水库抽水储蓄水能，然后在系统高峰负荷期间从上水库放水发电的水电站。

2.反击式水轮机的主要过流部件各有何作用？（2）
答：工作部件转轮是水轮机的核心部件，作用是将水能转变为旋转机械能。导水部件导叶的主要作用是根据机组负荷变化来调节进入水轮机转轮的流量，以达到改变水轮机输出功率与外界负荷平衡之目的，并引导水流按必须的方向进入转轮，形成一定的速度矩。水轮机的引水部件又称为引水室，其功用是将水流均匀平顺轴对称地引向水轮机的导水机构，进入转轮。泄水部件尾水管的作用为：①将通过水轮机的水流泄向下游；②转轮装置在下游水位之上时，能利用转轮出口与下游水位之间的势能H2；③回收利用转轮出口的大部分动能（ ）。

3.为什么高水头小流量电站一般采用金属蜗壳，低水头大流量电站采用混凝土蜗壳？（2）
答：金属蜗壳：由铸铁、铸钢或钢板焊成，材料强度大，但造价高，故适用于较高水头（H>40m）小流量的水电站和小型卧式机组。混凝土蜗壳一般适用于水头在40m以下大流量的水电站，因水头较大时，只用混凝土材料不满足强度要求，需要在混凝土中加设大量钢筋和金属衬板，则造价高，不经济。

4.当水头H，流量Q不同时，为什么反击式水轮机转轮的外型不相同？（2）
答：混流式水轮机转轮为适应不同水头和流量的要求，其形状不同，以D1表示转轮进水口边最大直径，D2表示出口边最大直径，进口边高度用b0表示。高水头，流速大，流量较小，所需进水和出水断面均较小，故，所需用转轮的b0 、D2均较小；低水头，流量大，所需进水和出水断面较大，则所用转轮的b0 、D2均较大。

5、汽蚀有哪些危害？（2）
答：汽蚀对水轮机的运行主要有下列危害：
（1）降低水轮机效率，减小出力。
（2）破坏水轮机的过流部件，影响机组寿命。
（3）产生强烈的在噪音和震动，恶化工作环境，从而影响水轮机的安全稳定运行。
（4）缩短检修时间，增加运行成本。

6、防止和减轻汽蚀的措施一般有哪些？（2）
答：为防止和减轻汽蚀对水轮机的危害，需从多方面采取措施：
（1）水轮机设计制造方面：合理设计叶片形状、数目使叶片具有平滑流线；尽可能使叶片背面压力分布均匀，减小低压区；提高加工工艺水平，减小叶片表面粗糙度；采用耐汽蚀相对较好的材料。
（2）工程措施方面：合理确定水轮机安装高度；使转轮出口处压力高于汽化压力；多沙河上设除沙措施；防止粗粒径泥沙进入水轮机。
（3）运行方面：避免在易于产生汽蚀的工况下运行；出现真空低压区时补气增压；及时对产生汽蚀破坏的部件进行维护。

7、各类水轮机的安装高程如何确定？（2）
答：（1）反击时水轮机安装高程的确定：
立轴混流式水轮机：Zs=Za+Hs+b0/2
立轴混流式水轮机：Zs=Za+Hs+XD1
卧轴混流式和灌流式水轮机：Zs=Za+Hs-D1/2
（2）冲击式水轮机：Zs=Zamax+hp

8、单位参数的物理意义是什么？（2）
答：当水轮机转轮直径D1=1m时、水头H=1m时，水轮机的转速、流量、出力分别称为单位转速、单位流量和单位出力，统称单位参数。

9、进水建筑物各类进水口的布置特点和使用条件？（3）
答：水电站的进水口分为有压进水口和开敞式进水口两大类。
有压进水口大主要特征是，进水口位于水库死水位以下一定深度，在一定的水压之下工作，以引进深层水为主，适用于从水位变化幅度较大的水库中取水。它可以单独布置，也可以和挡水建筑物结合在一起，进水口后接有压隧洞或管道。有压引水式水电站、坝后式水电站的进水口大都属于这种类型。
开敞式进水口的主要特征是，进水口的水流具有自由水面，处于无压状态，进水口以引进表层水为主，适用于从天然河道或水位变化不大的水库中取水。进水口后一般接无压引水建筑物。开敞式进水口一般用于无压引水式水电站。

10. 有压进水口的型式及适用条件（3）
答：有压进水口的主要类型可分为隧洞式、压力墙式、塔式和坝式四种。
（1）隧洞式进水口：隧洞式进水口的特征是闸门安装在从岩体里面开挖出来的竖井中。当隧洞进口地质条件较好，扩大断面的开挖闸门竖井均不会引起塌方时适宜采用此种进水口。但当地质条件不好或地形过于平缓时，不宜采用此种型式进水口。
（2）压力墙式进水口：如隧洞进口地质条件较差，不宜扩大断面和开挖竖井，或因地形条件不宜采用隧洞式进水口时，可将进水口段和闸门段布置在山体之外，形成一个紧靠山岩的单独墙式建筑物，称为压力墙式进水口。
（3）塔式进水口：当水库岸边地质条件差或地形平缓，不宜在岸坡上修建进水口时，可采用塔式进水口。这时，进水口的进水段、闸门段及上部框架组成一个塔式结构，孤立于水库之中，通过工作桥与岸边相连。当地材料坝的坝下涵管也采用塔式进水口。塔式进水口的结构较为复杂，施工也比较困难，在地震剧烈区不宜采用。
（4）坝式进水口：坝式进水口的特点是将进水口布置在混凝土坝的迎水面上，使进水口与坝身合成一体，其后接压力管道。当采用坝后式或坝内式厂房时，压力水管埋设在坝体内，只有采用坝式进水口。

11. 如何确定有压进水口的位置高程及轮廓尺寸？（3）
答：有压进水口位置的选择应当从水库地形、地质条件、水位变幅、引水路线、进水口型式以及其他进水口位置等方面来综合考虑。运行时应能保证流向进水口的水流平顺、对称、水头损失小、不产生回流和漩涡、不产生淤积和聚集漂浮物等现象。同时在其他进水口通过水量或泄洪时不影响该进水口的进水量。引水隧洞的进水口应与隧洞路线的选择协调一致，布置在地形地质及水流条件均合适的地点。
有压进水口应低于运行中可能出现的最低水位，并有一定的淹没深度。有压进水口的底部应高于水库的设计淤积高程1.0m以上。
有压进水口沿水流方向可分为进口段、闸门段、渐变段三部分。这三部分的尺寸及形状，主要与拦污栅断面、闸门尺寸和引水道断面有关。进水口的轮廓就是使这三个断面能平顺的连接起来。在保证引进发电所需流量的前提下，尽可能使水流平顺的进入引水道，使水头损失小、避免因水流脱壁而产生负压，降低工程造价和设备费用。

12.沉沙池的基本原理是什么？有哪些排沙方式？（3）
答：沉沙池的基本原理是，加大过水断面，减小水流的流速及其挟沙能力，使有害泥沙沉淀在沉沙池内，而将清水引入引水道。沉沙池中所沉淀泥沙的排沙方式可分为人工清沙、机械排沙和水力冲沙三种。水力冲沙又可分为连续冲沙和定期冲沙。

13.动力渠道按其水力特性可分为哪些类型？各有何特点？分别适用于何种情况？（3）
答：水电站的无压引水渠道又称为动力渠道。根据其水力特性，可分为自动调节渠道和非自动调节渠道两种类型。
（1）自动调节渠道：自动调节渠道主要特点是渠顶高程沿渠道全长不变，而且高出渠内可能的最高水位；渠底按一定坡度逐渐降低，断面也逐渐加大；在渠末压力前池处不设泄水建筑物。自动调节渠道无溢流水量损失。当电站引用流量发生变化时，不必运用渠首闸门的开度来控制流量。在引用流量较小时，渠末能保持较高的水位，因而可获得较高的水头。由于
渠道顶部高程沿渠线相等，故工程量较大。只有在渠线较短，地面纵坡较小，进口水位变化不大，而且下游没有其他部门用水要求的情况下，采用此种类型的渠道才可能是经济合理的。
（2）非自动调节渠道：非自动调节渠道主要特点是渠顶沿渠道长度有一定的坡度，其坡度一般与渠底坡度相同。在渠末压力前池处（或压力前池附近）设有泄水建筑物，一般为溢流堰或虹吸式溢水道，用来控制渠内水位的升高和渲泄水量。非自动调节渠道有弃水损失，引用流量较小时渠末水位较自动调节渠道的水位低，但渠道工程量较小。对于渠道线路较长、地面纵坡较大的电站或电站停止运行后仍需向下游供水时，广泛采用此种类型的渠道。

14.引水渠道路线选择原则？（3）
答：渠道选线在满足集中落差前提下做到：（1）渠线应尽量短而直，以减少水头损失、降低造价。（2）渠线尽可能高，以获得较大的落差，还能照顾到农田灌溉。（3）渠线应选择在地质较好的地段，尽量避免与现有建筑物干扰。

15.水电站压力前池的作用（3）
答：（1）分配水量。将引水渠道中的流量均匀的分配给各压力水管，并设置闸门控制进入压力水管的流量；
（2）保证水质。再次拦截和清除水中的污物、泥沙和浮冰等，防止其进入压力水管；
（3）限制水位升高，保证下游用水，渲泄多余水量。
（4）稳定水头，提高机组运行稳定性。压力前池有一定容积，当机组负荷变化引起需水量变化时，起一定调节流量和反射水锤波的作用。

16.日调节池适用于哪类水电站？设计时要注意哪些因素？（3）
答：对于无压引水式电站，如果在引水渠道沿线有比较合适的地形，应尽可能地修建日调节池。日调节池与压力前池之间的渠道的设计流量，应采用电站引用的最大流量，而渠首至日调节池的渠道则可按较小流量设计，当日调节池足够大时，可取电站的最大日平均引用流量。日调节池愈靠近压力前池，其作用愈显著。

17.明钢管的墩座有几种类型？各有何作用？（4）
答：明钢管的墩座分为镇墩和支墩。镇墩用来固定钢管，使钢管在任何方向均不发生位移和转角，承受压力管道轴向不平衡力；支墩布置的镇墩之间，用来支承钢管，允许钢管沿支承面作轴向位移。

18.压力水管的布置形式及其适用条件？（4）
答：压力水管向水轮机供水的方式可分为三种：
1)单元供水：一根压力水管只向一台机组供水，即单管单机供水。这种供水方式结构简单，水流顺畅，水头损失小，运行灵活可靠，其中一根水管或一台机组发生故障需要检修时不影响其他机组运行，但当管道较长时，工程量大，造价较高。适用于水头不高、流量较大、管长较短的情况。
2）联合供水：由一根总管在末端分岔后向电站所有机组供水，即单管多机供水。这种供水方式的显著优点是可以节省管材，降低造价。其缺点是运行的灵活性、可靠性较单独供水方式差，当总管发生故障或检修时，将使电站全部机组停止运行，由于增加了分岔管、弯管等构件，结构上较复杂，且水头损失也较大。多在高水头、小流量机组台数不很多的水电站中采用。
3）分组供水：每根主管在末端分岔后向两台或两台以上机组供水，即多管多机供水。这种供水方式的优缺点同联合供水方式相似，只是当一根主管发生故障或检修时，不致造成电站所有机组停止运行。一般适用于管道较长、机组台数较多、需限制管径过大的电站。
压力水管的轴线与厂房的相对方向可以采用正向、侧向或斜向的布置。正向布置的优点是管线较短，水头损失也较小：缺点是当水管失事破裂时，水流直泄而下，危及厂房安全。这种方式一般适用于水头较低水管较短的水电站。侧向或斜向布置时，当水管破裂后，泄流可从排水渠排走，不致直冲厂房，但管材用量增加，水头损失也较大。

19.露天（明）钢管有哪些敷设形式？比较它们的优点及适用条件。（4）
答：明钢管的敷设方式有以下两种：
1）分段式。在相邻两镇墩之间设置伸缩接头，当温度变化时，管段可沿管轴线方向移动，因而消除了管壁中的温度应力。明钢管大都采用此种敷设方式。
2）连续式。两镇墩间的管身连续敷设，中间不设伸缩节。由于钢管两端固定，不能移动，温度变化时，管身将产生很大的轴向温度应力。为减小管身的温度应力，在管身的适当位置设置一些可自由转动的转角接头。这种方式在一定条件下可能是经济合理的。但我国很少采用。

20.压力钢管的经济直径如何确定？（4）
答：为了确定压力水管的经济直径，可拟定若干不同的管径方案，分别计算各方案的系统年费用（或总费用），然后用系统年费用（或总费用）最小法进行比较确定。对不重要的工程或缺乏可靠的技术经济资料时，可采用经济流速的数据选择管径。
即：

21.露天钢管上有哪些管件（附件）？各起什么作用？（4）
答：露天钢管上的管件（附件）主要有：
1）接缝与接头：用来将钢板焊接成管段并连结各管段。
2）弯管和渐缩管：钢管在水平面内或竖直面内改变方向时，需要装置弯管；不同直径钢管段连接时，需设置渐缩管。
3）刚性环（加劲环）：当薄壁钢管不能抵抗外压和满足不了运输或安装的要求时，单纯增加管壁厚度来满足刚度要求往往是不经济的，可以考虑加设刚性环。
4）分岔管：当水电站采用联合供水或分组供水时，必须设置分岔管。

22.露天钢管如何检验稳定性？如不满足应采取哪些措施？（4）
答：钢管是一种薄壁结构，能承受较大的内水压力。但当通气孔（或通气阀）发生故障不能及时补气，或钢管内发生负水锤时，管内均将产生真空，钢管在内外压差作用下，容易丧失稳定而被压瘪。使钢管失稳的最小外压力称为临界外压力，可以通过计算临界外压力来检验露天钢管的稳定性。当薄壁钢管不能抵抗外压和满足不了运输或安装的要求时，可采用增加管壁厚度或加设刚性环、表面锚片锁件等来解决。

23.当调节保证计算不能满足时，通常是采取措施减小水锤压强。那么减小水锤压强有哪些措施呢？（5）
答：当水锤压强超过容许最大值时，一般采用下列措施加以降低：（1）缩短管道长度；（2）加大管道断面，减少管内流速；（3）设置调压室；（4）采用合理的导叶（阀门）启闭规律；（5）装置调压阀（空放阀）；（6）设置水阻器。

24.机组调节保证计算的任务？（5）
答：（1）计算有压引水系统的最大和最小内水压力。最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；最小内水压力作为压力管道线路布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；
（2）计算丢弃负荷和增加负荷时转速变化率，并检验其是否在允许的范围内；
（3）选择调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力和转速变化不超过规定的允许值；
（4）研究减小水锤压强及机组转速变化的措施。

25.简述水锤一个周期的传播过程？（5）
答：水锤波传播过程如下：
1）第一状态：水锤波从阀门端A以速度a向上游传播，为逆行升压波，经过t=L/a时间，水锤升压波到达水库端D时管道全长产生水锤压强升高ΔP（水头升高ΔH），全管水流流速为零。
2）第二状态：水锤波以顺行降压波的形式从水库端D以速度a向阀门端传播。在t=2L/a时刻，降压波到达阀门端A。全管压强恢复为P0，水体密度和管径恢复为原状，压力管道内水流流速为反向流速V0（从管道流向水库）。
3）第三状态：水锤波以逆行降压波的形式从阀门端A以速度a向上游传播。在t=3L/a时刻到达水库端D。全管压强降低ΔP，全管水流流速为零。
4）第四状态水锤波：顺行升压波以速度a从水库端D向下游传播，当t=4L/a时传到阀门端A，全管水流恢复至初始状态。
若管内无摩阻存在，水锤波将重复上述四个传播过程。

26.什么是直接水锤和间接水锤？（5）
答：若，阀门处的最大水锤压强不会受到降压顺行波的影响，故其大小与阀门瞬时关闭（Ts=0）的情况相同。这种水锤称为直接水锤。若，阀门处的水锤压强在尚未达到最大值时就受到降压顺行波的影响而减小。阀门处的这种水锤称为间接水锤。

27.调压室的功用？（6）
答：（1）调压室具有自由水面，能反射由压力管道传来的水锤波，从而避免或减小了引水道中的水锤压力。由于缩短了封闭管道的长度，也大大降低了管道中水锤压力。
（2）调压室有一定容积，离厂房较近，机组负荷变化时能迅速补充或存储一定水量，有利于机组的稳定运行。

28.研究调压室水位波动的目的？（6）
答：研究调压室水位波动的目的主要是：（1）求出调压室中可能出现的最高、最低涌波水位及变化过程，从而决定调压室的高度和引水道的设计内水压力及布置高程。（2）根据波动稳定的要求，确定调压室所需要的最小断面积。

29.简单圆筒式和阻抗式调压室的特点如何？（6）
答：简单圆筒式调压室的特点是：自上而下具有相同的断面，结构形式简单，反射水锤波的效果好，但在正常运行时隧洞与调压室的联接处水头损失大。与简单圆筒式调压室相比，阻抗式调压室的特点是：波动幅度小，衰减快，在同等条件下所需断面较小；正常运行时的底部水头损失小，但由于阻抗的存在使反射水锤波的效果较差，引水道可能受水锤的影响。

30.双室式、溢流式、差动式调压室各有什么特点？（6）
答：双室式调压室由一断面较小的垂直或倾斜的竖井和断面扩大的上下贮水室组成。正常运行时，水位在上下室之间，弃荷时竖井水位迅速上升，使上室充水；增荷时水位下降由下室补充水体。上下室限制了水位波动振幅，且室水位波动快，衰减快，所需容积较小，反射水锤波的效果较好。
溢流式调压室的顶部有溢流堰，当丢弃负荷时，水位开始迅速上升，达到溢流堰后开始溢流， 限制了水位的进一步升高，有利于机组的稳定运行。溢出的水量，可以设上室加以存储，也可以排至下游。
差动式调压室由两个直径不同的同心圆组成，外筒称为大室，内筒直径较小，上有溢流口，通常称为升管，其底部以阻力孔口与大室相通，它综合地吸取了阻抗式和溢流式调压室的优点，但结构较复杂。

31.什么是“引水道——调压室”水位波动稳定性？小波动稳定及大波动稳定有什么不同？（6）
答：调压室的水位波动可分为两种：一种是大波动，即电站负荷发生大幅度的变化。若机组丢弃满负荷或空转突然增到较大负荷，此时调压室中水位将发生较大的波动；另一种是小波动，即电站负荷出现微小变化，调压室中水位呈微小波动。调压室的水位波动可能是稳定的，也可能是不稳定的，即振幅随时间而增大。设计调压力室时，不仅要求波动是稳定的，而且必须是衰减的，以保证电站稳定运行，即“引水道——调压室”水位波动稳定性。
研究调压室小波动时的不稳定现象时假定波动为无限小，电站单独运行，调压室为简单圆筒式，水轮机效率不变，调速器严格保持机组出力为常数。当调压室水位波动的振幅较大(大波动)时，波动微分方程不再是线性的。

32.水电站厂房的功用？（7）
答：水电站厂房的功用是：通过一系列的工程建筑，将水流平顺的引进水轮机并流向下游；将各种机电设备布置于恰当的位置，给它们创造良好的安装、检修及运行条件；为运行管理人员创造良好的工作环境。

33.厂房按设备组成系统划分为哪五个系统？分别包括哪些设备？（7）
答：厂房按设备组成系统作用的不同可分为五个系统：
⑴水流系统：是完成将水能转变为机械能的一系列过流设备，包括进水管、主阀（如蝴蝶阀）、水轮机引水室（如蜗壳）、水轮机、尾水管、尾水闸门、尾水渠等。
⑵电流系统：是发电、变电、配电的电气一次回路系统。包括发电机、发电机母线、发电机中性点引出线、发电机电压配电装置（户内开关室）、厂用电系统、主变压器、高压配电装置（户外开关站）及各种电缆等。
⑶电气控制设备系统：是控制水电站运行的电气设备。包括机旁盘、励磁设备、中央控制室各种电气设备、各种控制、检测和操作设备。如互感器、表针、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通讯及调度设备等。
⑷机械控制设备系统：包括水轮机的调速设备以及主阀、减压阀、拦污栅和各种闸门的操作控制设备等。
⑸辅助设备系统：是为安装、检修、维护、运行所必需的各种机、电辅助设备。包括厂用电系统(厂用电变压器、厂用配电装置、直流电系统等)；油系统（透平油和绝缘油的存放、处理、流通设备）；气系统（高、低压空压机、贮气筒、气管及阀门等）；水系统（技术供水、生活供水、消防供水、渗漏及检修排水等）；起重设备（厂房内外的桥式及门式起重机、各种闸门的启闭机等）；交通运输通道（门、运输轨道、过道、廊道、楼梯、斜坡、吊物孔、进人空等）；各种机电维护和试验设备、工具间；采光、通风、取暖、防潮、防火、保安、生活卫生等设备。

34.水电站厂房有哪些基本类型？它们的特点是什么？（7）
答：水电站厂房按厂房结构受力特点并结合工程在枢纽中所在位置有下列类型：
⑴地面式厂房：根据厂房布置位置不同，又可分为河床式厂房，坝后式厂房，坝内式厂房，岸边式厂房等。
1）河床式厂房：当水头较低，单机容量又较大时，厂房与整个进水建筑物连成一体，厂房本身起挡水作用。
2）坝后式厂房：当水电站水头较高，建坝挡水，又将厂房紧靠坝布置的厂房，称为坝后式厂房。坝后式厂房又可分为以下几类：坝后式明厂房；溢流式厂房；挑越式厂房。
3）坝内式厂房：当洪水量很大，河谷狭窄时，为减少开挖量，将厂房布置在坝体内，而在坝顶设溢洪道，称为坝内式厂房。
4）河岸式厂房：在引水式和混合式水电站中，水电站厂房通常布置在河道下游的岸边，这种形式的厂房称为河岸式厂房。
⑵地下式厂房：由于受到地形、地质的限制，在地面上找不到合适位置建造地面式厂房，而地下有良好的地质条件或国防上的要求，将厂房布置在地下山岩中，称为地下式厂房。
⑶抽水蓄能电站厂房和潮汐电站厂房：
1）抽水蓄能电站厂房：抽水蓄能电站厂房内的机组具有水泵和水轮发电机。
2）潮汐电站厂房：利用海水涨落形成的潮汐能发电的电站称为潮汐电站。

35.当发电机高程低于下游最高尾水位和低于对外交通道路时，应如何处理？（7）
答：当下游洪水位较高时，为防止厂房受洪水倒灌，可采用尾水挡墙、防洪堤、防洪门、全封闭厂房、抬高进厂公路及安装间高程，或综合采用以上几种措施加以解决。在可能条件下尽量采用尾水挡墙或防洪堤以保证进厂交通线及厂房不受洪水威胁；对汛期洪水锋高量大、下游水位陡涨陡落的电站，进厂交通线的高程可以低于最高尾水位，但进厂大门在汛期必须采用密封闸门关闭，而同时另设一条高于最高尾水位的人行交通道作为临时出入口。全封闭厂房不设进厂大门，交通线在最高尾水位以上，通过竖井、电梯等运送设备和人员进厂，但运行不方便，中小型电站较少采用。

36.厂区布置包括哪些内容？变压器场布置应考虑哪些因素？地面引水式电站副厂房位置一般可能有哪些方案？它们有什么优缺点？（7）
答：厂区布置的任务是以水电站主厂房为核心，合理安排主厂房、副厂房、变压器场、高压开关站、引水道（可能还有调压室或前池）、尾水道、交通线等的相互位置。
布置变压器场应考虑下列原则：1）主变压器尽可能靠近主厂房，以缩短昂贵的发电机电压母线和减少电能损失。2）要便于运输、安装和检修。3）便于维护、巡视及排除故障。4）土建结构经济合理。
副厂房的位置可以在主厂房的上游侧、下游侧或一端。副厂房布置在主厂房上游侧，运行管理也比较方便，电缆也较短，在结构上与主厂房连成一体，造价较经济。当主厂房上游侧比较开阔、通风采光条件好时可以采用。副厂房布置在下游会影响主厂房通风采光；尾水管加长会增大工程量，且尾水平台一般是有震动的，中控室不宜布置在该处。副厂房布置在主厂房一端时，宜布置在对外交通方便的一端。当机组台数较多时，会使电缆及母线加长。

37.主厂房发电机层地面高程应如何确定？（7）
答：在确定发电机层地面高程时，一般要考虑以下几方面的因素：
⑴当机组选定后，水轮机安装高程至发电机定子壳基础安装高程之间的主轴长度h2和定子高度h3均为定值，未经厂家同意，不能任意增长或缩短。
⑵水轮机层净空高度必须满足发电机出线的要求。
⑶发电机层地面高程最好高于下游最高洪水位，以便进厂公路（或铁路）在洪水期也能通畅，并使厂房上部结构保持干燥，有利于电气设备的运行和维护。

38.主厂房内吊车轨顶高程是如何确定的？（7）
答：吊车轨顶高程=发电机层地面高程+发电机层楼板至吊车轨顶高度。
发电机层地板至吊车轨顶顶高度=a+Hm+e+h。
考虑主变进安装间检修时，整体吊装至专设的变压器坑内，吊出外罩后吊出铁芯检修，此时，发电机层地面至吊车轨顶高度=0.2m+H变+e+h。

39.水电站的水系统包括哪些方面？（7）
答：水电站的水系统包括供水系统和排水系统。水电站厂房供水系统供给生活用水、消防用水及技术用水。排水系统包括渗漏排水系统和检修排水系统两部分。

40.在立式机组地面厂房尺寸确定中，水轮机层地面高程如何确定？（7）
答：水轮机层地面高程=Zs+ρ+δ。式中：Zs——水轮机安装高程，（m）；ρ——金属蜗壳进口断面半径；混凝土蜗壳为进口段在水轮机安装高程以上的高度（m）；δ——蜗壳进口顶部混凝土厚度（m），初步计算可取0.8~1.0m左右，大型机组可达2~3m。

41.在立式机组地面厂房尺寸确定中，主厂房的长度如何确定？（7）
答：主厂房的长度取决于机组台数n，机组间距Lc，边机组段长度L1和L2及安装间长度La。当n、Lc、L1、L2和La确定后，则主厂房的总长度为：L=（n-1）Lc+L1+L2+La。

42. 水电站的油系统中用油有几种？各有什么作用？ （7）
答：水电站上各种机电设备所用的油主要有两种：各种变压器及油开关等电气设备需要用绝缘油；各种轴承润滑及油压操作用油叫透平油。绝缘油的作用是绝缘、散热及灭弧；透平油的作用是润滑、散热及传递能量。

43.厂房设备布置的内容和要求？（7）
答：厂房设备布置工作的主要内容是：（1）确定水轮机、发电机、调速设备、主阀起重设备以及其他、辅助设备在厂房内的合理位置、布置形式和支撑方式；（2）确定主、副厂房的布置方式以及主副厂房的尺寸；（3）确定主厂房内垂直和水平通道的位置和尺寸；（4）提供设备布置的图纸和数据以供设备安装和厂房结构设计使用。
设备布置应满足以下基本要求：（1）必须结合水电站枢纽的地形、地质条件、自然环境和水工建筑物在布置上的特点等，尽量减少土建工程量、使总造价经济合理。（2）设备布置紧凑，位置合理，便于安装、运行、检修和操作管理。尽量减少安装工程量。（3）能满足劳动保护、遥控、防空等特殊要求，以及防火、防淹、防潮等要求。并能适应水电站分期建设和提前发电的需要。（4）应能满足水工结构和建筑的施工方面的要求，力求布置整齐美观。

44.发电机的布置形式有几种，各适用于什么条件？（7）
答：发电机的布置主要有开敞式、埋没式、半岛式三种。开敞式布置时一般适用于容量较小的机组。埋没式布置方式一般适用于大、中型电站。半岛式布置由于厂房内场地狭小，设备拥挤给安装、检修造成不便，故采用不多。

45.水电站中的压缩空气系统有几种？各有什么作用、试举例说明。（7）
答：压缩空气系统可分为高压气和低压气系统。油压装置和高压空气断路器属高压气系统。蝴蝶阀常设空气围带，关阀后向空气围带中充以压缩空气以减少漏水；机组调相运行时有时需向水轮机顶盖下充以压缩空气以压低尾水管中水位，这些气系统属低压气系统。

46.在确定水轮机安装高程时，除根据其吸出高度外，还应考虑哪些因素？（2）
答：对于立轴反击式水轮机，其安装高程是指导叶中心线高程。它是一个控制性标高，把它确定后，才能进行确定厂房上下各种设计高程。在确定水轮机安装高程时，除根据吸出高度外，还应考虑下游水位以及开挖量的影响，以保证选择的安装高程既能保证机组的安全运行，又使电站造价经济合理。

47.水电站尾水闸门的作用是什么？尾水闸门常用的型式有哪些？（7）
答：尾水闸门一般设置在尾水管的出口，当检修水轮机或机组作调相运行时，封闭尾水管出口。尾水闸门常用的有平板闸门和叠梁闸门等。

48.下部块体结构中一般布置哪些设备？其结构尺寸应如何决定？（7）
答：水轮机层以下的块体结构中布置的设备包括水轮机和进水管、主阀、蜗壳、尾水管、尾水闸门等。决定厂房块体结构最小尺寸时，必须考虑厂房的施工、运行及强度，刚度，稳定性等多方面因素。块体结构的平面尺寸，主要取决于蜗壳的平面尺寸和施工条件。

49.对安装间的设计有哪些要求？（7）
答：安装间是厂房对外的主要进出口，通常设在靠河岸对外交通方便的厂房一端。运输车辆都够直接进入，以便利用桥吊装卸设备。安装间又是进行设备安装和检修的场所。它应与主厂房同宽，以便统一装置吊车轨道。安装间面积的大小，取决于安装和检修工作的内容。当机组台数在4~6台以下时，所需面积按装配或解体大修一台机组考虑。较小及较轻的部件可堆置于发电机层地板上，所以安装间面积只按能在桥吊主、副钩工作范围内放置下机组四大件来考虑。安装间内还要安排运输车辆的停车位置。有时还要安排堆放试重块的位置。安装间的基础最好落在基岩上，若基岩埋藏较深，则可利用开挖的空间布置空压机室，油处理空，水泵室等。当机组台数在6台以上时，所需面积按装配或解体大修两台机组考虑。

50．近年来修建的地下式水电站趋向于将主变压器布置于地下，其基本布置方式有哪些？（7）
答：布置方式有两种：一种是将主变压器放置在专门的洞室中，洞室与主厂房平行，由低压母线洞与主厂房连接，缩短母线长度，便于运行管理；另一种是将主变压器置于厂房顶部。

51..防渗、防潮是为了保证地下厂房内设备正常运行和管理维护人员工作的必要条件，减少事故，延长设备寿命。如何进行防渗、防潮？（7）
答：（1）设置周围廊道；（2）设置防潮隔墙；（3）厂房顶拱设置排水措施；（4）加强通风。

52.高压管道为什么要进行抗外压稳定校核？防止失稳的措施有哪些？（4）
答：高压钢管是一种薄壳结构，能承受较大的内水压力，但抵抗外压能力较低。在外压的作用下，管壁易失去稳定，屈曲成波性，过早失去承载能力，因此，在按强度和构造初步确立管壁厚度之后，尚需要进行稳定外压校核。如果不满足抗外压稳定，一般采取搞好排水；加强灌浆；管壁上设加劲环、锁片锚块和增加管壁厚度等措施。

53.设计中为何要进行水锤计算？（5）
答：水锤现象对于水轮机组运行和高压管道都是不利的，进行水锤计算时可以计算出引水系统的最大内水压强，作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；计算出过水系统的最小内水压强，作为布置压力管道的依据以防在压力管道中产生负压，还可以检验尾水管的真空度。

54.在设计中如何选择桥吊的型号？（7）
答：根据起吊的最重部件的重量来选择桥吊的型号，要求起吊的最大重量大于最重部件的重量，如：某厂房最重要部件为发电机子，重162t，要选用2×100/20型双小车桥吊一台。某厂房最重要部件也为发电机子，重60t，要选用70/20t单小车桥吊一台。

55.水电站厂房各层高程确定顺序是什么？（7）
答：水电站厂房各层高程确定顺序为，首先确定水轮机的安装高程，然后向上依次确定水轮机层底板高程、发电机层底板高程、桥吊轨顶高程、厂房天花板及屋顶高程；向下依次确定尾水管底板高程、开挖高程等。

56.安装间的作用是什么？如何确定安装间面积及高程？（7）
答：安装间的作用是安装检修机组时放置主要部件。
安装间的面积应满足安装检修需要，当机组台数在4~6台以下时，所需面积按装配或解体大修一台机组考虑。一般要满足检修一台机组时放置发电机转子，上机架，（或下机架），水轮机转轮，水轮机顶盖四大件的需要。当机组台数在6台以上时，所需面积按装配或解体大修两台机组考虑。安装间的高程应尽量与发电机层，对外交通同高，以方便运行，并尽量高于下游洪水位。

57.河床式厂房与坝后式厂房有什么区别？（7）
答：区别：河床式水电站一般修建在河流中下游河道纵坡平缓的河段上，河床式厂房与坝在同一轴线上，厂房本身承受上游水压力，厂房和拦河坝之间不设缝；坝后式水电站一般修建在河流中上游的山区峡谷地段，坝后式厂房在坝的下游，厂房本身不承受上游水压力，厂房和拦河坝之间必须设缝。

58.简述明钢管的抗外压稳定概念，失稳的原因及防止措施是什么？（4）
答：机组运行过程中，由于负荷变化产生负水锤，而是管道内产生负压，或者管道放空时通气孔失灵，而在管道内产生真空。管道内部产生负压或真空时，管壁在外部的大气压力下可能丧失稳定，管壁被压瘪。所以，必须根据钢管处于真空状态时不至于产生不稳定变形的条件来校核管壁的厚度或采取工程措施。
防止措施：（1）光滑钢管段不失稳的条件为：t0≥D/130
（2）管径较大时，在管壁上增加加劲环，加劲环断面本身不失稳，加劲环断面的压应力小于材料的允许值。
如果不满足抗外压稳定，一般采取搞好排水；加强灌浆；管壁上设加劲环、锁片锚块和增加管壁厚度等措施。

59.阀门关闭规律对水锤有何影响？初始开度对水锤有何影响？水锤压力升高沿管线如何分布？（5）
答：水锤压强的上升速度随阀门的关闭速度的加快而加快，最大压强出现在关闭速度较快的那一时段末尾。
当起始开度τ0>1/ρ时最大水锤压强发生在阀门关闭的终了，即极限水锤；当起始开度σ/ρ<τ0<1/ρ时，最大水锤压强发生在第一相末；当起始开度τ0<σ/ρ时，发生直接水锤，但非最大的水锤值；当起始开度为临界开度τ0=σ/ρ时，发生最大直接水锤。
水锤压力升高沿管线分布：
极限水锤无论是正负水锤，管道沿线的最大水锤压强均按直线规律分布；第一相水锤压力沿管线不依直线规律分布，正水锤压力分布曲线是向上凸的，负水锤压力分布曲线是向下凹的。

60.调压室水力计算方法及其计算条件是什么？（6）
答：（1）由调压室水位波动的稳定条件，确定调压室的断面积；
（2）计算调压室最高涌波水位，确定调压室的顶部高程；
（3）计算调压室最低涌波水位，确定调压室底部和压力管道进口高程。
应根据电站和引水道的实际运行情况，选择可能出现的最不利的情况，作为水力计算的条件，使调压室在确保安全的前提下最经济合理。

61.水电站厂区枢纽包括那些建筑物？布置时相互位置应如何考虑？（7）
答：水电站厂区枢纽由主厂房、副厂房、主变压器场、高压开关站、交通道路组成。
布置原则：
1）主厂房是场区核心，确定主厂房位置要综合考虑地形、地质、水流条件、施工导流方案和场地布置、电站的运行管理等；还应考虑减小压力水管长度，尾水渠尽量远离溢洪道、泄洪洞出口，地质条件好、交通和出线方便、不受施工导流影响。
2）副厂房：布置在主厂房上游侧，尾水管顶板上，主厂房两侧。
3）主变压器：尽量靠近厂房，尽量与安装间在同一高程，方便变压器的运输和高压侧出线并留有空间，高程应该高于下游最高洪水位。
4）高压开关站：尽量靠近主变压器和中央控制室且尽量在同一高程。要求高低压进出线方便，出线避免交叉和跨越水跃区；地基稳定，便于设备运输、维护、巡视、检修：符合防火保安等要求。
5）交通道路：进厂公路（或铁路）在洪水期也能通畅。

62、主厂房的长、宽、高、如何确定？（7）
答：主厂房的长度包括机组段长度、安装间长度、边机组段加长：L=nL0+L安+△L
主厂房宽度为上游侧宽度和下游侧宽度组成：B=Bx+Bs
水电站厂房的各层高程中，起基准作用的高程是水轮机安装高程。由水轮机的安装高程、主厂房基础开挖高程、水轮机层地面高程、发电机安装高程、发电机层楼板高程、起重机安装高程、屋顶高程、安装间楼板高程等共同决定。

63、如何确定有压进水口的轮廓尺寸及高程？（3）
答：轮廓尺寸：要求水头损失小，工程造价低。
高程：有压进水口的顶部高程应低于运行中可能出现的最低水位，并有一定的淹没深度，以进水口前不出现漏斗式吸气漩涡为原则。底部高程应高于设计淤沙