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文檔簡介

1、第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 電力系統(tǒng)的絕緣在運行中除了要長期承受電力系統(tǒng)的絕緣在運行中除了要長期承受 額定工作電壓的作用外,有時還要承受系統(tǒng)中額定工作電壓的作用外,有時還要承受系統(tǒng)中 出現(xiàn)的各種過電壓的作用。絕緣配合就是要合出現(xiàn)的各種過電壓的作用。絕緣配合就是要合 理處理各種絕緣的絕緣水平和作用其上的各種理處理各種絕緣的絕緣水平和作用其上的各種 過電壓之間的矛盾問題,以達到在經濟上和安過電壓之間的矛盾問題,以達到在經濟上和安 全運行上總體效益最高的目的。全運行上總體效益最高的目的。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 第十章第十章 電力系統(tǒng)

2、絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 絕緣配合絕緣配合就是綜合考慮電氣設備在系統(tǒng)就是綜合考慮電氣設備在系統(tǒng) 中可能承受的各種作用電壓(工作電壓及過中可能承受的各種作用電壓(工作電壓及過 電壓)、限制過電壓的措施和設備絕緣對各電壓)、限制過電壓的措施和設備絕緣對各 種作用電壓的耐受特性,合理地確定設備必種作用電壓的耐受特性,合理地確定設備必 要的絕緣水平,以使設備的造價、維護費用要的絕緣水平,以使設備的造價、維護費用 和設備絕緣故障引起的事故損失,達到在經和設備絕緣故障引起的事故損失,達到在經 濟上和安全運行上總體效益最高的目的。濟上和安全運行上總體效益最高的目的。 第一節(jié)第一節(jié) 絕緣

3、配合的基本概念絕緣配合的基本概念 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 絕緣配合的最終目的就是確定電氣設備的絕緣配合的最終目的就是確定電氣設備的 絕緣水平。絕緣水平。 電氣設備的電氣設備的絕緣水平絕緣水平,指該設備絕緣可以,指該設備絕緣可以 承受的試驗電壓標準,在試驗電壓作用下,設承受的試驗電壓標準,在試驗電壓作用下,設 備不應發(fā)生閃絡或擊穿。備不應發(fā)生閃絡或擊穿。 電氣設備的絕緣水平由系統(tǒng)最高運行電壓、電氣設備的絕緣水平由系統(tǒng)最高運行電壓、 雷電過電壓、操作過電壓三因素中最嚴重的一雷電過電壓、操作過電壓三因素中最嚴重的一 個來決定。個來決定。 第十章第十章 電

4、力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 不同電壓等級的系統(tǒng)中,各種作用電壓的影響不不同電壓等級的系統(tǒng)中,各種作用電壓的影響不 同,絕緣配合的原則、絕緣試驗電壓的類型也有相應同,絕緣配合的原則、絕緣試驗電壓的類型也有相應 的差別。的差別。 (1 1)220kV220kV及以下系統(tǒng),絕緣水平主要由雷電過電壓及以下系統(tǒng),絕緣水平主要由雷電過電壓 決定;決定; (2 2)超高壓系統(tǒng)中,絕緣水平主要由操作過電壓決定;)超高壓系統(tǒng)中,絕緣水平主要由操作過電壓決定; (3 3)嚴重污穢地區(qū),電力系統(tǒng)外絕緣水平主要由系統(tǒng))嚴重污穢地區(qū),電力系統(tǒng)外絕緣水平主要由系統(tǒng) 最高運行電壓決定;最高運行電壓

5、決定; 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 (4 4)電力系統(tǒng)絕緣配合不考慮諧振過電壓,在)電力系統(tǒng)絕緣配合不考慮諧振過電壓,在 系統(tǒng)設計和運行中要避免諧振過電壓的發(fā)生。系統(tǒng)設計和運行中要避免諧振過電壓的發(fā)生。 (5 5)輸電線路絕緣與變電所電氣設備絕緣之間)輸電線路絕緣與變電所電氣設備絕緣之間 不存在配合問題;不存在配合問題; (6 6)對同一電壓等級,不同類型設備、不同地)對同一電壓等級,不同類型設備、不同地 點,允許選擇不同的絕緣水平,一般在電網(wǎng)建點,允許選擇不同的絕緣水平,一般在電網(wǎng)建 設初期選用較高的絕緣水平,發(fā)展到中、后期,設初期選用較高的絕緣水平

6、,發(fā)展到中、后期, 可選用較低的絕緣水平??蛇x用較低的絕緣水平。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 第二節(jié)第二節(jié) 絕緣配合的基本方法絕緣配合的基本方法 一、慣用法一、慣用法 慣用法是根據(jù)作用于絕緣上的最大過電壓和慣用法是根據(jù)作用于絕緣上的最大過電壓和 最小絕緣強度的概念來配合的,即首先確定設備最小絕緣強度的概念來配合的,即首先確定設備 上可能出現(xiàn)的最危險的過電壓,然后根據(jù)經驗乘上可能出現(xiàn)的最危險的過電壓,然后根據(jù)經驗乘 上一個考慮各種影響因素和具有一定裕度的配合上一個考慮各種影響因素和具有一定裕度的配合 系數(shù),從而決定絕緣應耐受的電壓水平。系數(shù),從而決定絕緣

7、應耐受的電壓水平。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 確定電氣設備絕緣水平的基礎是避雷器的確定電氣設備絕緣水平的基礎是避雷器的 保護水平(雷電沖擊和操作沖擊保護水平),保護水平(雷電沖擊和操作沖擊保護水平), 因而需將設備的絕緣水平與避雷器的保護水平因而需將設備的絕緣水平與避雷器的保護水平 進行配合。雷電或操作沖擊電壓對絕緣的作用,進行配合。雷電或操作沖擊電壓對絕緣的作用, 在某種程度上可以用工頻耐壓試驗來等價。在某種程度上可以用工頻耐壓試驗來等價。 1 2 、 為雷電沖擊和為雷電沖擊和 操作沖擊電壓換算成操作沖擊電壓換算成 等值工頻電壓的沖擊等值工頻電壓的

8、沖擊 系數(shù)。系數(shù)。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 二、統(tǒng)計法二、統(tǒng)計法 統(tǒng)計法是根據(jù)過電壓幅值和絕緣的耐電強度統(tǒng)計法是根據(jù)過電壓幅值和絕緣的耐電強度 都是隨機變量的實際情況,在已知過電壓幅值和都是隨機變量的實際情況,在已知過電壓幅值和 絕緣閃絡電壓的概率分布后,用計算的方法求出絕緣閃絡電壓的概率分布后,用計算的方法求出 絕緣閃絡的概率和線路的跳閘率,在技術經濟比絕緣閃絡的概率和線路的跳閘率,在技術經濟比 較的基礎上,正確的選擇絕緣水平。較的基礎上,正確的選擇絕緣水平。 此方法能確定一個輸電系統(tǒng)的最佳絕緣設計此方法能確定一個輸電系統(tǒng)的最佳絕緣設計 方案。方

9、案。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 為過電壓幅值的概率密度函數(shù),為過電壓幅值的概率密度函數(shù), 為絕緣為絕緣 擊穿(或閃絡)概率分布函數(shù)。擊穿(或閃絡)概率分布函數(shù)。 )(uf)(up duufupA xg U )()( 絕緣故障率為:絕緣故障率為: 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 利用統(tǒng)計法進行絕緣配合時,絕緣裕度不利用統(tǒng)計法進行絕緣配合時,絕緣裕度不 是選定的某個固定數(shù),而是一個與絕緣故障率是選定的某個固定數(shù),而是一個與絕緣故障率 相聯(lián)系的變數(shù)。相聯(lián)系的變數(shù)。 實際工程中嚴格采用統(tǒng)計法的主要困難在實際工程中嚴格采用

10、統(tǒng)計法的主要困難在 于隨機因素較多,而且各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)的概率分于隨機因素較多,而且各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)的概率分 布有時并非已知,因而實際上采用得更多的是布有時并非已知,因而實際上采用得更多的是 對某些概率進行一些假定后的簡化統(tǒng)計法。對某些概率進行一些假定后的簡化統(tǒng)計法。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 三、簡化統(tǒng)計法三、簡化統(tǒng)計法 簡化統(tǒng)計法是設定實際過電壓和絕緣放電簡化統(tǒng)計法是設定實際過電壓和絕緣放電 概率為正態(tài)分布規(guī)律,并已知其標準偏差。在概率為正態(tài)分布規(guī)律,并已知其標準偏差。在 此設定基礎上,上述兩條概率分布曲線就可分此設定基礎上,上述兩條概率分布曲線就可分

11、別用某一參考概率相對應的點來表示,此兩點別用某一參考概率相對應的點來表示,此兩點 對應的值分別稱為統(tǒng)計過電壓和統(tǒng)計耐受電壓。對應的值分別稱為統(tǒng)計過電壓和統(tǒng)計耐受電壓。 330kV330kV及以上的自恢復絕緣(輸電線路)采及以上的自恢復絕緣(輸電線路)采 用統(tǒng)計法。用統(tǒng)計法。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 電氣設備的絕緣可分為內絕緣和外絕緣兩電氣設備的絕緣可分為內絕緣和外絕緣兩 部分。部分。 確定電氣設備的絕緣水平就是確定設備絕確定電氣設備的絕緣水平就是確定設備絕 緣的耐受電壓試驗值,包括額定短時工頻耐受緣的耐受電壓試驗值,包括額定短時工頻耐受 電壓(電壓

12、(1min1min工頻試驗電壓)、額定雷電沖擊耐工頻試驗電壓)、額定雷電沖擊耐 受電壓(全波基本沖擊絕緣水平)和額定操作受電壓(全波基本沖擊絕緣水平)和額定操作 沖擊耐受電壓(基本操作沖擊絕緣水平)。沖擊耐受電壓(基本操作沖擊絕緣水平)。 第三節(jié)第三節(jié) 電氣設備絕緣水平的確定電氣設備絕緣水平的確定 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 針對作用于絕緣的典型過電壓種類、幅針對作用于絕緣的典型過電壓種類、幅 值、防護措施以及絕緣的耐壓試驗項目、絕值、防護措施以及絕緣的耐壓試驗項目、絕 緣裕度等方面的差異,在進行電力系統(tǒng)絕緣緣裕度等方面的差異,在進行電力系統(tǒng)絕緣 配合

13、時,按系統(tǒng)最高運行電壓值劃分為兩個配合時,按系統(tǒng)最高運行電壓值劃分為兩個 范圍:范圍: 范圍范圍:3.5kV 252kV3.5kV 252kV; 范圍范圍: 252kV252kV。 m U m U 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 在范圍在范圍的系統(tǒng)中,避雷器只是限制雷電的系統(tǒng)中,避雷器只是限制雷電 過電壓,在操作過電壓作用時是不希望避雷器過電壓,在操作過電壓作用時是不希望避雷器 動作的,即要求正常絕緣能承受操作過電壓。動作的,即要求正常絕緣能承受操作過電壓。 通常只做短時工頻耐受電壓。通常只做短時工頻耐受電壓。 短時短時(1min)(1min)工頻耐壓試驗

14、所采用的試驗電工頻耐壓試驗所采用的試驗電 壓值往往比電氣設備額定相電壓高出數(shù)倍,其壓值往往比電氣設備額定相電壓高出數(shù)倍,其 確定過程如圖確定過程如圖10-110-1所示。所示。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 220kV220kV及以下設備的型式試驗:及以下設備的型式試驗: 額定雷電沖擊耐受電壓(額定雷電沖擊耐受電壓(BILBIL):): 其中,其中, 為標稱雷電流下的避雷器殘壓;為標稱雷電流下的避雷器殘壓; 為雷電沖擊配合系數(shù),為雷電沖擊配合系數(shù),IECIEC規(guī)定規(guī)定 ,我國規(guī),我國規(guī) 定在電氣設備與避雷器相距很近時取定在電氣設備與避雷器相距很近時取1.

15、251.25,相,相 距較遠時取距較遠時取1.41.4。 PIIU KBIL PI U I K 2 . 1 I K 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 額定操作沖擊耐受電壓(額定操作沖擊耐受電壓(SILSIL):): 其中,其中, 為系統(tǒng)最高相電壓幅值;為系統(tǒng)最高相電壓幅值; 為操作沖為操作沖 擊配合系數(shù),擊配合系數(shù), ; 為計算用操作過電壓為計算用操作過電壓 倍數(shù),我國相對地操作過電壓的計算倍數(shù)為:倍數(shù),我國相對地操作過電壓的計算倍數(shù)為: 63kV63kV及以下:及以下:4.04.0;110kV110kV、220kV220kV:3.03.0;330kV330

16、kV: 2.752.75;500kV500kV:2.02.0。 xgS UKKSIL 0 xg U S K 25. 115. 1KS 0 K 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 對范圍對范圍電力系統(tǒng),避雷器將同時用于限電力系統(tǒng),避雷器將同時用于限 制雷電與操作過電壓,這時計算最大操作過電制雷電與操作過電壓,這時計算最大操作過電 壓幅值取決于避雷器操作沖擊殘壓壓幅值取決于避雷器操作沖擊殘壓 值:值: 由于操作沖擊波對絕緣作用的特殊性,以由于操作沖擊波對絕緣作用的特殊性,以 及不能肯定操作沖擊電壓與工頻電壓之間的等及不能肯定操作沖擊電壓與工頻電壓之間的等 價程度,

17、故特規(guī)定其操作沖擊耐受電壓,而不價程度,故特規(guī)定其操作沖擊耐受電壓,而不 能用工頻耐受電壓替代。能用工頻耐受電壓替代。 PS U PSSU KSIL 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 輸電線路的絕緣是指線路絕緣子串的絕緣子片輸電線路的絕緣是指線路絕緣子串的絕緣子片 數(shù)及線路導線對桿塔、構架的空氣距離。數(shù)及線路導線對桿塔、構架的空氣距離。 一、絕緣子片數(shù)的確定一、絕緣子片數(shù)的確定 絕緣子片數(shù)的選擇應滿足:在工作電壓下不發(fā)絕緣子片數(shù)的選擇應滿足:在工作電壓下不發(fā) 生霧閃(污閃),在操作過電壓下不發(fā)生雨閃,并生霧閃(污閃),在操作過電壓下不發(fā)生雨閃,并 具有一定的

18、雷電沖擊耐受強度,確保線路有一定的具有一定的雷電沖擊耐受強度,確保線路有一定的 耐雷水平。耐雷水平。 第四節(jié)第四節(jié) 架空輸電線路絕緣水平的確定架空輸電線路絕緣水平的確定 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 具體選擇程序:按工作電壓所要求的單位爬具體選擇程序:按工作電壓所要求的單位爬 電距離決定絕緣子片數(shù),再按操作過電壓的要求電距離決定絕緣子片數(shù),再按操作過電壓的要求 計算應有的片數(shù),選擇兩種要求所得片數(shù)中的較計算應有的片數(shù),選擇兩種要求所得片數(shù)中的較 大者;最后校驗該線路的耐雷水平與雷擊跳閘率大者;最后校驗該線路的耐雷水平與雷擊跳閘率 是否符合規(guī)定要求。是否符

19、合規(guī)定要求。 1.1.按工作電壓要求按工作電壓要求 0 1 LK U n e m n-n-每串絕緣子的片數(shù);每串絕緣子的片數(shù); -絕緣子串的爬電比距;絕緣子串的爬電比距; U Um m-系統(tǒng)最高工作線電壓有效值;系統(tǒng)最高工作線電壓有效值; K Ke e-絕緣子爬電距離有效系數(shù);絕緣子爬電距離有效系數(shù); L L0 0-單片絕緣子的幾何爬電距離。單片絕緣子的幾何爬電距離。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 2.2.按操作過電壓要求按操作過電壓要求 由由 片組成的絕緣子串的操作(或工頻)片組成的絕緣子串的操作(或工頻) 濕閃電壓幅值應為:濕閃電壓幅值應為: 其中,

20、其中, 為操作過電壓計算倍數(shù);為操作過電壓計算倍數(shù); 為系統(tǒng)為系統(tǒng) 最高運行相電壓幅值;最高運行相電壓幅值;1.11.1為綜合考慮各種影響為綜合考慮各種影響 因素和必要裕度的一個綜合修正系數(shù)。因素和必要裕度的一個綜合修正系數(shù)。 2 n xgsh UKU 0 1 . 1 0 K xg U 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 對常用的對常用的XP-70XP-70(或(或X-4.5X-4.5)型)型 片絕緣子串片絕緣子串 的工頻濕閃電壓幅值的工頻濕閃電壓幅值 ,可按下列經驗公式求,可按下列經驗公式求 得:得: 只要知道各種類型絕緣子串的工頻濕閃電壓只要知道各種類型絕

21、緣子串的工頻濕閃電壓 與其片數(shù)的關系,就可利用上兩式求得與其片數(shù)的關系,就可利用上兩式求得 值,再值,再 考慮需增加的零值絕緣子片數(shù)考慮需增加的零值絕緣子片數(shù) 后,實際選用的后,實際選用的 絕緣子片數(shù)為:絕緣子片數(shù)為: 預留的零值絕緣子片數(shù)預留的零值絕緣子片數(shù) 見表見表10-110-1。 2 n sh U 1460 2 nU sh 2 n 0 n 022 nnn 0 n 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 如果已知絕緣子串在正極性操作沖擊波下如果已知絕緣子串在正極性操作沖擊波下 的的 與片數(shù)的關系,那么可以用以下方法求與片數(shù)的關系,那么可以用以下方法求 得得

22、和和 。絕緣子串應能承受的。絕緣子串應能承受的 為:為: 式中,式中, 為絕緣子串操作過電壓配合系數(shù),對范圍為絕緣子串操作過電壓配合系數(shù),對范圍 取取1.171.17,對范圍,對范圍取取1.251.25;對于范圍;對于范圍為計算用最為計算用最 大操作過電壓,即大操作過電壓,即 ,對于范圍,對于范圍為合空載線路、為合空載線路、 單相重合閘和三相重合閘這三種方式中的最大者。單相重合閘和三相重合閘這三種方式中的最大者。 )%(50S U 2 n 2 n SSS UKU )%(50 )%(50S U S K xg UK0 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 按雷電過電

23、壓要求按雷電過電壓要求 一般情況下,按爬電比距及操作過電壓選定一般情況下,按爬電比距及操作過電壓選定 的絕緣子片數(shù)能滿足線路耐雷水平的要求。在特的絕緣子片數(shù)能滿足線路耐雷水平的要求。在特 殊高桿塔或高海拔地區(qū),按雷電過電壓要求的絕殊高桿塔或高海拔地區(qū),按雷電過電壓要求的絕 緣子片數(shù)緣子片數(shù) 會大于會大于 和和 ,成為確定絕緣子串絕,成為確定絕緣子串絕 緣子片數(shù)的決定因素。緣子片數(shù)的決定因素。 3 n 2 n 1 n 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 當線路所在地因海拔高度(當線路所在地因海拔高度(1000m1000m)引起)引起 氣象條件變化而異于標準狀態(tài)時

24、,應查相關規(guī)氣象條件變化而異于標準狀態(tài)時,應查相關規(guī) 定進行校正。定進行校正。 線路耐張桿絕緣子的片數(shù)要比直線桿多一線路耐張桿絕緣子的片數(shù)要比直線桿多一 片。發(fā)電廠、變電所內的絕緣子串,因其重要片。發(fā)電廠、變電所內的絕緣子串,因其重要 性較大,每串的絕緣子片數(shù)可按線路耐張桿選性較大,每串的絕緣子片數(shù)可按線路耐張桿選 取。取。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 二、空氣間隙的確定二、空氣間隙的確定 架空輸電線路的空氣間隙主要有導線對大架空輸電線路的空氣間隙主要有導線對大 地、導線對導線、導線對架空地線以及導線對地、導線對導線、導線對架空地線以及導線對 桿塔及橫

25、擔。桿塔及橫擔。 下面重點介紹如何根據(jù)工作電壓、內部過下面重點介紹如何根據(jù)工作電壓、內部過 電壓、大氣過電壓來確定導線對桿塔的距離。電壓、大氣過電壓來確定導線對桿塔的距離。 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 1.1.按工作電壓確定風偏后的間隙按工作電壓確定風偏后的間隙S S1 1 與風偏角與風偏角1 1所對應的間隙距離所對應的間隙距離 應保證在應保證在 工作電壓作用下不發(fā)生閃絡,即工作電壓作用下不發(fā)生閃絡,即 的的5050工頻工頻 放電電壓為放電電壓為: : 圖圖10-310-3絕緣子串風偏角絕緣子串風偏角 及其對桿塔的距離及其對桿塔的距離S S示意圖示意圖

26、 1 S 1 S xgg UKU 1)%(50 K K1 1安全系數(shù),查表安全系數(shù),查表10-310-3 第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 高電壓技術高電壓技術 按操作過電壓確定風偏后的間隙按操作過電壓確定風偏后的間隙S S2 2 與風偏角與風偏角2 2對應的間距應保證在操作過電對應的間距應保證在操作過電 壓下不發(fā)生閃絡,其等值工頻放電電壓壓下不發(fā)生閃絡,其等值工頻放電電壓 為:為: K K2 2為線路空氣間隙操作過電壓統(tǒng)計配合系為線路空氣間隙操作過電壓統(tǒng)計配合系 數(shù)(對范圍數(shù)(對范圍取取1.031.03,對范圍,對范圍取取1.11.1);US為為 配合計算用最大操作過電壓;配合計算用最

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