水电站试题库

问答题

1.水电站有哪些基本类型？

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（2）引水式水电站（3）混合式水电站（4）潮汐水电站（5）抽水蓄能

电站

2、明渠的设计流量如何确定，为什么？（3）

答：设计流量Qd一般采用水电站的最大引用流量Qmax。1）使渠道经常处于涌水状态工作,

以增加发电水头；2）避免因流量增加不多而水头显著减少的现象；3）使渠道的过水能力留

有余地，以防止渠道淤积、长草或实际糙率大于设计采用值时，水电站出力受阻（即发不出

额定出力）。

3、拦污栅的主要作用？如何确定其面积？（3）

答：主要作用：防止漂木、树枝树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物随水流进入进水口，同时

不让这些漂浮物堵塞进水口，以免影响机组正常运行。

确定面积：1）先求其净面积=过栅流量/过栅流速：2）净面积与挡水的面积之和即为拦污栅

的面积。

6.作用在明钢管上的荷载有哪几类？计算应力时应选取哪几个断面？简述明钢管的结构设

计步骤。（4）

答：1）作用在明钢管上的荷载有：轴向力，径向力，法向力。

2）地面压力钢管的应力计算选取四个断面，

跨中断面：支承环旁膜应力区边缘断面：加劲环及其旁管壁：支承环及其旁管壁

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无压式进水口两大类。

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：坡度适中，地质好（2）压力墙式进水口：地形陡，地质差（3）塔

式进水口：地形缓，地质差（4）坝式进水口：混凝土混凝土重力坝坝后式厂房，坝内式

厂房和河床式厂房。

11.如何确定有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸？（3）

答：运行时应能保证流向进水口的水流平顺、对称、不产生回流和漩涡、不产生淤积和聚集

污物等，泄洪时仍能正常进水。

有压进水口顶部高程低于最低死水位，并有一定的淹没深度，底部应高于水库的设计淤

积高程0、5~1、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：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：特征，渠道首部与尾部高程基本相同并高出上有最高水位，渠道断面

向下游不断加大，渠末不设泄水建筑物：适用于渠道不长，底坡较缓上游水位变化不大的情

况。（2）非自动调节渠道：特征，渠顶大致平行渠道底，渠道深沿程不变，末端的压力前池

中设溢流堰；适用于渠道较长，坡度较陡的地形

14.引水渠道路线选择原则？（3）

答：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（3）渠线应选择在地质较好的地段

15.水电站压力前池的作用（3）

答：（1）平衡水压，平衡水量（2）均匀分配流量（3）渲泄多余水量（4）阻拦污物及泥沙

16、伸缩节在压力管道中起什么作用？（4）

答：（1）钢管能够沿着管轴线方向自由伸长或缩短。

（2）钢管产生轴向位移时，伸缩节处的摩擦阻力很小。

（3）伸缩节不但对轴向位移起到伸缩作用，还能适应管段产生的横向位移

17.明钢管的支撑方式有几种类型？各有何作用？（4）

答：明钢管的墩座分为镇墩和支墩。镇墩（封闭式，开敞式）用来固定钢管，承受压力管

道轴向不平衡力；支墩（滑动式支座、滚动式支座、摇摆式支座）布置的镇墩之间，承受水

中和管重的法向应力，允许钢管沿支承面作轴向位移。

镇墩、支墩、伸缩节的作用是什么？（4）

答：镇墩：固定钢管，承受因水管改变方向而产生的轴向不平衡力。水管在此处不产生任何

位移。

支墩：承受管重和水重的法向分力。相当于连续梁的滚动支承，允许水管在轴向自由移动。

伸缩节：消除温度应力，且适应少量的不均匀沉降。

18.压力水管的供水方式及其适用条件？（4）

答：1）单元供水：适用于单机流量大、长度短的地下埋管或明管，混凝土坝内管道和明管

2）联合供水：适用于机组少，单机流量少，引水道长的地下埋管和明管。

3）分组供水:。适用于管道较长、机组台数较多、单机流量较小的情况。多为地下埋管

和明管。

19、明管线路的布置原则和管道与主厂房的布置关系。

答：原则尽可能选短而至的路线，转弯半径不小于3倍洞泾，尽可能选良好的地质条件，尽

可能减少管道的起伏波折，避免出现反坡。

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。

20.压力钢管的经济直径如何确定？（4）

答：动能经济比较法、经验公式法、经济流速法。

21.明管上有哪些管件（附件）？各起什么作用？（4）

答；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.明钢管外压失稳的概念、原因及失稳现象？如不满足应采取哪些措施？（4）

答：概念：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。

原因：机组运行时应付荷变化产生负水击，管道放空时通气孔失灵在管道内产生真空。

现象：内部产生真空，在外部大气压的作用下可能丧失稳定管壁被压瘪

措施：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，可采用增加管壁或增

设加劲环环、锚筋与锁体等来解决。

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AP（水头升高AH）,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Po,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Vo（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AP,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）

2L

Ts<

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

-2L

Ts>—

关闭（Ts=O）的情况相同。这种水锤称为直接水锤。若a,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“引水道一一调压室”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“引水道一一调压室”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lb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交+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+P+6。式中：Zs一—水轮机安装高程，（m）；P——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）；8——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、LI、L2和La确定后，则主厂房的总长度为：L=（n-1）Lc+Ll+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2x100/20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。

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。/

P<To<l/P时，最大水锤压强发生在第一相末；当起始开度To<0/P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To=0/P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女+△!.

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高程。

67.简述直接水锤、第一相水锤的定义，判断条件及计算公式？（5）

答：直接水锤：当水轮机开度的调节时间Ts<2L/a（判断条件），由水库处异号反射来的水

锤波尚未到达阀门，阀门的开度变化已终止，水管末端水压力只受开度变化直接引起的水锤

波的影响。计算公式：△"="一"。=—"（"匕）匕

第一相水锤：最大水锤压力出现在第一相末（判别条件：pr°<1）o

产A_2（T_2b

bl-；r!A\-

计算公式：1+3（）—，□l+pr0+cr

68.简述水电站引水系统中不稳定流产生的原因和特点？（5）

答：原因：负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变化。

特点：1）引起机组转速的较大变化。2）在有压引水管道中发生“水锤”现象。3）在无压

引水系统（渠道、压力前池）中产生水位波动现象。

69.调压室水位波动稳定条件和重要假定各是什么？（6）

答：稳定条件：1）调压室断面大于临界断面。2）引水道和压力管道水头损失之和小于水电

站1/3静水头。3）小波动稳定不能保证大波动必然能衰减。

假定条件：1）波动为无限小；2）水轮机的出力为常数；3）电站单独运行机组效率不

变；4）不考虑调压室底部流速水头的影响。

70.简述发电支承结构的主要类型及各自的特点？（7）

答：主要类型：

1）简单圆筒式特点：优点：结构简单，施工方便，抗震抗扭性能好，刚度大。缺点：

辅助设备布置不方便，检修维护不方便。

2）环梁主柱式特点：优点：辅助设备布置简单。缺点：刚度小，抗震抗扭性能差。

3）构架式特点：（同环梁主柱式）。

4）平行墙式特点：辅助设备布置简单，可不拆除发电机检修水轮机。

5）矮机墩特点：优点：刚度大。缺点：浪费材料。

6）钢机墩特点：优点：节省工期，安装方便，结构紧凑。缺点：用钢量大，防锈难。

7）混凝土板墙机墩。

75.水电站压力管道进水口处应设置哪些阀门？其相互位置、作用、布置方式及运用要求是

什么？（4）

答：水电站压力钢管进水口应设检修门和事故门，检修门在事故门前。事故门的作用是当水

电站发生事故时用来紧急截断水流，防止事故扩大。布置方式是一口一门，要求在动水中快

速关闭，静水中开启；检修门是当检修事故门及门槽时作为临时挡水用的，多口共用一门，

要求在静水中启闭。

3）地面压力钢管的设计步骤

首先根据光滑管管壁厚度计算公式并考虑锈蚀厚度初步拟定管壁厚度；再由管壁厚度用

光滑管外压稳定计算公式进行外压稳定校核。如果不稳定设置加劲环或支承环，并选定其间

距，由加劲环抗外压稳定和横断面压应力小于允许值的要求，确定加劲环的尺寸；最后进行

强度校核，如果不满足要求则增加管壁厚度或缩小加劲环间距。重复上面的步骤，直到所有

要求都得到满足。

77.调压室的作用，水力计算的内容及计算条件是什么？（7）

答：（1）计算调压室水位波动的稳定条件，确定调压室的断面积；按水电站在正常运行中可

能出现的最小水头Hmin计算，上游的最低水位一般为死水位。引水道应选用可能的最小糙

率（使a值最小），而压力管道则应选用可能的最大糙率。

（2）计算调压室最高涌波水位，从而确定调压室的顶部高程；上游水库水位：取正常发

电可能出现的最高水位，一般按设计洪水位计算。引水道的糙率：取可能的最小值。

（3）计算调压室最低涌波水位，从而确定调压室底部和压力管道进口的高程。上游水库

水位：取可能的最低水位。引水道糙率；取可能的最大值。

计算工况：通常采用其余所有机组均满负荷运行，而最后一台机组投入运行情况作为设计工

况，但最后加入的容量应不小于电站总容量的1/3。

对于一般的调压室，还应计算在最低库水位下丢弃全负荷后水位波动的第二振幅。

78.主厂房的布置原则是什么？（7）

答：主厂房的布置原则有以下四点：

1）为了缩短压力管道，以节省投资，减小水锤压力，改善机组运行条件，主厂房的位

置，对坝后式厂房应尽量靠近拦河坝，对引水式电站厂房应尽量接近前池或调压室。

2）主厂房的尾水渠应远离溢洪道或泄洪洞的出口，以免下游水位波动对机组运行不利。

尾水渠的位置还应使尾水与原河道水流能平顺衔接，并不被河道泥沙淤塞。在保证这些要求

下，尽量缩短尾水渠长度，以减少工程量。

3）主厂房应建于较好的地基上，其位置还应考虑对外交通与出线的方便，不受施工导

流干扰。

4）下游水位变幅大的水电站，在厂房布置时，应考虑厂房必要的防洪措施。

79.卧式机组厂房与立式机组厂房相比有什么特点？（7）

答：卧式机组厂房有以下特点：

厂房不直接挡水，水流由压力管道经蜗壳引入水轮机，因而厂房挡水部分的高程布置不

受上游水位的影响。

厂房布置分层少，通常水上部分与水下部分只各一层，水上部分的一层（发电机层）有

集水井，有时还有蝴蝶阀坑等；水下的一层布置尾水管和尾水渠（室）。

80.立式机组主厂房的轮廓尺寸如何确定？（7）

答：立式机组主厂房的轮廓尺寸是指主厂房的长度、宽度。主厂房的长度是装配场的长度与

机组段总长度之和•主厂房长度首先取决于水轮机和发电机外形尺寸，还取决于桥吊的跨度

及各层的布置，也可能受吊运最大部件的影响。主厂房的高度决定水轮机的安装高程，向下

可定出尾水管底板高程及厂房底板高程，向上可定出以上各层的高程；水上取决于发电机转

子、水轮机转动部分高度及吊装方法。

81.什么叫厂房的上部结构，下部结构、下部块体结构？（7）

答：按照一般习惯，发电机层以上称上部结构，发电机层以下的称下部结构，而水轮机层以

下则称为下部块体结构。

82.发电机机墩的作用是什么？（7）

答：发电机机墩的作用是将发电机支承在预定的位置上，并为机组的运行、维护、安装、检

修创造有利的条件。机墩必须具有足构强度和刚度，振动的振幅要小，保证弹性稳定。

83.电站厂房受的主要荷载有哪些？（7）

答：主要有以下几种荷载：

1）结构自重和压力水管、蜗壳、尾水管的水重。

2）厂房内机电设备自重，机组运转时的动荷载。

3）静水压力、尾水压力、基底扬压力，压力水管，蜗壳、尾水管的内水压力，永久缝

内的水压力。若为河床式厂房，还有上游侧水压力。

4）厂房四周的土压力。

5）活荷载：吊车运输荷载、人群荷载及运输工具荷载。

6）温度荷载。

7）风荷载。

8）雪荷载。

9）严寒地区的冰压力。

10）地震力。

84.对厂房中央控制室有什么要求？（7）

答：厂房中央控制室是全厂监视、控制的中心，要求宽敞、明亮、干燥、安静、气温适宜，

以利于各种仪表正常工作，并给值班人员创造良好的工作环境。中央控制室最好靠近发电机

层，与主厂房联系方便，处理故障迅速。它最好位于主厂房与高压开关站之间，并尽可能与

主机室位于同一高程，若受地形限制，不能布置在同一高程时，其高程差不宜超过5.0-6.0m,

并应在中央控制室外侧设观察平台，用以观察主机组运行情况。

85.如何确定厂房的地面高程？（7）

答：厂房的地面高程最好与对外交通道路的高程相同，并高出下游最高洪水位。但有时限于

电站的地形条件或下游洪水位太高，不能完全满足上述要求。此时可根据具体情况，使厂房

地面高程与对外道路的高程相同，而高于发电机层的地面高程；或厂房地面高程与发电机层

地面高程相同，且都低于下游最高洪水位，此时厂房应采取挡水墙等防洪措施。如挡水墙的

工程太大时，还有一种方式是将主厂房大门做成止水门，洪水来时将大门关闭，断绝对外运

输，值班人员则可由高处的通道进入厂房。

86.如何确定吊车轨道的顶部高程？（7）

答：吊车轨道的顶部高程应根据厂内最大安装部件的长度，吊钩的极限高度以及吊起部件与

运行机组的安全距离等因素确定。

87.副厂房的布置包括哪些内容？（7）

答：副厂房主要布置与电站运行有关的一些电气设备，此外，还布置机电修理、试验专业房

间以及办公、生活用房等。

88.电流系统的布置有哪些要求？（7）

答：电流系统的布置要求引出线短，没有干扰，母线道干燥，通风散热条件好等。

89.桥式吊车的起重量如何确定？（7）

答：水电站厂房内的桥式吊车是用来吊运主机和辅助设备，以进行主机或其它设备的安装和

检修。因此，吊车的起重量决定于要求由它来吊运的最重部件，通常是发电机转子（带轴）,

或水轮机转轮，有时还是主要变压

90.什么是电站的排水系统？（7）

答：电站的排水系统又分为渗漏水的排水