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文檔簡介
1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)摘 要在電力系統(tǒng)中,變電所起著十分重要的作用。為達(dá)到地區(qū)供電負(fù)荷要求,實(shí)現(xiàn)安全可靠供電,需要根據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)劃合理設(shè)計(jì)變電所。本次設(shè)計(jì)任務(wù)為莊河110kv降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)。文中闡述了變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基本原則、方法及結(jié)論。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括:根據(jù)10kv側(cè)負(fù)荷進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償,選擇54臺bgf10.5-100-1w型電容器;根據(jù)系統(tǒng)容量選擇2臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行,型號為sfsz7-15000/110三相雙繞組變壓器;經(jīng)過方案比較,確定電氣主接線方式高壓側(cè)為雙母線接線方式,低壓側(cè)為單母線分段的接線方式;確定三個短路點(diǎn)并進(jìn)行短路電流計(jì)算;進(jìn)行斷路器、隔離
2、開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等設(shè)備的選擇,并利用短路計(jì)算的結(jié)果對所選設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn);配電裝置的選擇滿足長期運(yùn)行的要求;選擇避雷裝置,保證所設(shè)計(jì)變電所在安全范圍內(nèi)。為了詳細(xì)說明,本設(shè)計(jì)繪制了電氣主接線圖。關(guān)鍵詞:主變壓器;電氣主接線;短路計(jì)算abstract in people's social life,electricity plays a very important role.to achieve area power supply load demand,safe and reliable power supply,it's especially important to
3、 design the substation according to the 5-10 years electrical system development planning.this design is 110kv zhuanghe substations step-down design.in this essay,we will talk about the basic principle and method of design , the basic ang calculating methods and steps.design including:according to t
4、he consumers 10kv lateral load calculation and choose bgf10.5-100-1w type 54 sets of reactive power compensation capacitor;according to the same capacity 2 choices for parallel operation model sfsz7-15000/110 three-phase main transformer winding transformer double;by contrast method to determine the
5、 main electrical wiring,single generatrix of the bridge section of the connection mode;determinging three short-circuit point and short-circuit current calculation;choicing the right circuit breaker,isolating switch ,voltage transformer,current transformer andother equipment;using the short circuit
6、calculation results of selected equipment calibration;distribution device seletion meet long-term operation inspection;selecting the avoid thunder device to guarantee the substation in safe design range.in order to elaborate the design,this essay includes the main electrical acircuit diagram. key wo
7、rds:the main transformer;electrical connection;short-circuit calculation 目 錄第1章 緒 論11.1 變電所設(shè)計(jì)的目的和意義11.2 設(shè)計(jì)背景及主要內(nèi)容1第2章 負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償22.1 負(fù)荷計(jì)算22.2 無功補(bǔ)償2第3章 主變壓器的選擇43.1 概述43.2 變壓器臺數(shù)的選擇43.3 主變壓器的選擇5第4章 電氣主接線方案的確定74.1 概述74.2 主接線的接線方案84.3 主接線方案的確定10第5章 短路電流計(jì)算15.1 概述15.2 短路計(jì)算1第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)76.1 高壓進(jìn)線線路的選擇76.2 高
8、壓斷路器的選擇76.3 高壓隔離開關(guān)的選擇96.4 高壓熔斷器的選擇106.5 低壓斷路器隔離開關(guān)及熔斷器的選擇116.6 電流互感器的選擇116.7 電壓互感器的選擇136.8 開關(guān)柜的選擇146.9 母線的選擇15第7章 主變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)177.1繼電保護(hù)的概述177.2瓦斯保護(hù)187.3縱聯(lián)差動保護(hù)197.4過電流與速斷保護(hù)整定值的計(jì)算207.4.1過電流整定值計(jì)算207.4.2速斷保護(hù)整定值計(jì)算22第8章 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)238.1 概述238.2 主變中性點(diǎn)放電間隙保護(hù)258.3 避雷器參數(shù)計(jì)算與選擇258.4 避雷針設(shè)計(jì)26第9章 結(jié) 論28參考文獻(xiàn)29致謝30附錄31iv第1
9、章 緒 論1.1 變電所設(shè)計(jì)的目的和意義隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造,拉動內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃,110kv變電所的建設(shè)迅猛發(fā)展。農(nóng)村自身的特點(diǎn)也給農(nóng)網(wǎng)和變電所建設(shè)帶來一定困難。如何設(shè)計(jì)農(nóng)網(wǎng)110kv變電所,是農(nóng)網(wǎng)建設(shè)、改造中需要研究和解決的一個重要課題。變電所電氣部分是電力配送的重要環(huán)節(jié),也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電所設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,為滿足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長的需要,提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長需要,迫切要求增長供電容量,擬新建110kv變電所。變
10、電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分,它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié),起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié),電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、繼電保護(hù)和自動裝置的確定,是變電所電氣部分投資大小的決定性因素。1.2 設(shè)計(jì)背景及主要內(nèi)容隨著工業(yè)的發(fā)展與工業(yè)區(qū)的開發(fā),對電力電量的需求也相應(yīng)的增加,為了滿足市區(qū)生產(chǎn)和生活的供電要求,決定要莊河新建一所110kv降壓變電所。本變電所位于市城郊,場地開闊, 為非強(qiáng)地震區(qū),輸電線路走廊寬闊,有利于線路架設(shè)和電氣設(shè)備的安裝。氣象條件:年最高氣溫39度,最低氣溫-18度。變電所建成后可承擔(dān)莊河大部
11、分用電負(fù)荷,提高莊河的供電網(wǎng)絡(luò)可靠性、形成合理的環(huán)網(wǎng)和分段、改善電能質(zhì)量和降低網(wǎng)損。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容分以下幾個步驟:1)負(fù)荷的分析及主變的選擇;2)無功補(bǔ)償?shù)拇_定;3)電氣主接線方案的確定;4)選取短路電流點(diǎn),進(jìn)行短路電流計(jì)算;5)主要電氣設(shè)備的選擇;6)防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)和繼電保護(hù)設(shè)計(jì);7)繪制工程圖紙。第2章 負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償2.1 負(fù)荷計(jì)算表2.1 10kv側(cè)負(fù)荷序號負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(mw)功率因素出線出線回數(shù)負(fù)荷組成 (%)線路長度(km)近期遠(yuǎn)期一級二級三級1機(jī)械廠1.820.8架空1156025152食品廠1.1 20.8架空1103060203汽配廠 1.220.8架空1204040
12、184城區(qū)1.920.8架空1204040195工業(yè)園1.820.8架空1304030156自來水廠0.50.80.8架空1305020167生活區(qū)0.510.8架空13070188轉(zhuǎn)供電0.81.80.8架空12080209發(fā)展線11.50.8架空12060201910發(fā)展線21.50.8架空120602018由表2.1可進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算總的有功功率 =2+2+2+2+2+0.8+1+1.8+1.5+1.5=16.6mw p=0.85*16.6mw=14.11mw總的無功功率 =0.75×16.6=12.45mvar =0.85×12.45=10.58mvar總的視在功率 =
13、17.636 mva 試中:為同時系數(shù),取0.85。2.2 無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償?shù)哪康模簾o功補(bǔ)償?shù)脑蚴窍到y(tǒng)功率因數(shù)低,降低了發(fā)電機(jī)和變壓器的出力,增加了輸電線路的損耗和電壓損失。本次設(shè)計(jì)要求用戶的功率因數(shù)不低于0.9,因此,必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設(shè)電容器補(bǔ)償無功。計(jì)算補(bǔ)償前的自然功率因數(shù),考慮變壓器損失。 (2-1) (2-2)試中各參數(shù)如下所示:為變壓器有功功率損失;變壓器在額定負(fù)載下無功功率損失的增量為變壓器空載有功功率損失;變壓器在一定負(fù)載下的銅耗;計(jì)算負(fù)荷的視在容量; 變壓器的額定容量;變壓器的無功功率損失; 變壓器的空載無功功率損失;經(jīng)計(jì)算 加上
14、變壓器損失后的總的無功功率,有功功率和視在功率: (2-3) (2-4)補(bǔ)償后的功率因數(shù)取=0.9,所需補(bǔ)償?shù)臒o功功率如下: (2-5) 計(jì)算補(bǔ)償電容器的個數(shù)(,型號為bgf10.5-100-1w) (2-6)按照三的整數(shù)倍取 ,實(shí)際的補(bǔ)償容量如下。mvar (2-7)補(bǔ)償后實(shí)際的功率因數(shù)為 (2-8)經(jīng)比較大于0.9所以合理。補(bǔ)償后的視在功率=15.53 mva.第3章 主變壓器的選擇3.1 概述在各級電壓等級的變電所中,變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一,其擔(dān)任著向用戶輸送功率,或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù),同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況,并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析,合
15、理選擇,否則,將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大,臺數(shù)過多,不僅增加投資,擴(kuò)大占地面積,而且會增加損耗,給運(yùn)行和檢修帶來不便,設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益;若容量選得過小,可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運(yùn)行,影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。選擇主變壓器的容量,同時要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。3.2 變壓器臺數(shù)的選擇1)應(yīng)滿足負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所,應(yīng)選用兩臺變壓器,以便當(dāng)一臺故障或檢修時,另一臺能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。對只有少量二級而無一級負(fù)荷的變電
16、所,如低壓側(cè)有與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源時,亦可只采用一臺變壓器。2)對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所,無論負(fù)荷性質(zhì)如何,均可選用兩臺變壓器。3)除上述情況外,一般供三級負(fù)荷的變電所可只采用一臺變壓器。但集中負(fù)荷較大者,雖為三級負(fù)荷,亦可選用兩臺變壓器。4)在確定變電所主變壓器臺數(shù)時,應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展,留有一定的余地。從可靠性的計(jì)算結(jié)果表明,降壓變電所中設(shè)置兩臺變壓器,不間斷的供電是有保證的。綜合上述條件,確定變壓器臺數(shù)為2臺。3.3 主變壓器的選擇根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)gb1094電力變壓器確定采用r10容量系列。變電所補(bǔ)償后的視在功率=15.53 mva
17、.一臺變壓器的初選容量s=80%s=0.80×15.53=12.52mva綜合上述各種因素,確定該站主變壓器采用2臺15mva的變壓器。當(dāng)前我國電力系統(tǒng)基本都是三相制接線,故為了能接入系統(tǒng)運(yùn)行,并能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以該站選擇三相供電。結(jié)合該地區(qū)的實(shí)際情況,故采用雙卷變壓器,電壓等級為110kv與10kv。為了保證10kv供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量,本站采用有載調(diào)壓方式,這樣可以達(dá)到隨時調(diào)整電壓的目的。冷卻方式采用自冷型冷卻方式。變壓器110kv側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)隔離開關(guān)接地,同時裝設(shè)避雷器保護(hù)。在具有三種電壓等級的變電所,如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上,或低壓側(cè)
18、雖無負(fù)荷,但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備,主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備,比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少,而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級,考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素,該所選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有:自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。1)自耦變壓器,它的短路阻抗較小,系統(tǒng)發(fā)生短路時,短路電流增大,以及干擾繼電保護(hù)和通訊,并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制,自耦變壓器,具有磁的聯(lián)系外,還有電的聯(lián)系,所以,當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時,它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組,使其它絕緣受到危害,如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波
19、時,它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組,產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系,有共同的接地中性點(diǎn),并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器,高中壓側(cè)的零序電流保護(hù),應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所所需裝設(shè)兩臺變壓器并列運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大,如果選擇自耦變壓器,其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地,這樣就會影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠性。而自耦變壓器的變化較小,由原始資料可知,該所的電壓波動為±8%,故不選擇自耦變壓器。2)分裂變壓器:分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%,分裂變壓器,雖然它的短
20、路阻抗較大,當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時,很大的電流向一側(cè)繞組流去,在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡,在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時,如果兩端負(fù)荷不相等,兩端母線上的電壓也不相等,損耗也就增大,所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡,又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所,受功率端的負(fù)荷大小不等,而且電壓波動范圍大,故不選擇分裂變壓器。3)普通三繞組變壓器:價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間,安裝以及調(diào)試靈活,滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性,它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種,這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以,本次設(shè)計(jì)
21、的變電所,選擇普通三繞組變壓器。主變壓器一般采用的冷卻方式有:自然風(fēng)冷卻,強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻,強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻;自然風(fēng)冷卻:一般只適用于小容量變壓器;強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻,雖然散熱效率高,節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件,冷卻器的密封性能要求高,維護(hù)工作量較大。所以,選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。綜合上述幾種情況,結(jié)合廠家的一些產(chǎn)品情況,故本站的主變壓器選用的型號:sfsz7-15000/110。選兩臺15mva的變壓器主變壓器:2×15mva銅線三繞阻有載調(diào)壓三相電力變壓器電壓等級:110kv/10kv表3.1 變壓器參數(shù)額定容量kva連接組標(biāo)號空載損耗kw負(fù)
22、載損耗kw空載電流%阻抗電壓%15000yn,d1171.22501.31718第4章 電氣主接線方案的確定4.1 概述主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分,它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路,也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān),并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此,必須正確處理好各方面的關(guān)系。我國變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程sdj2-79規(guī)定:變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定,并且滿足運(yùn)行可靠,簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求,便于擴(kuò)
23、建。1.可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù),保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求,而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線可靠性的具體要求:(1)斷路器檢修時,不宜影響對系統(tǒng)的供電;(2)斷路器或母線故障以及母線檢修時,盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時間,并要求保證對一級負(fù)荷全部和大部分二級負(fù)荷的供電;(3)盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性。2、靈活性主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時的靈活性。(1)為了調(diào)度的目的,可以靈活地操作,投入或切除某些變壓器及線路,調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式,檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求;(2)為了檢修的目的:可以方便地停運(yùn)斷路器,母線及繼電保護(hù)
24、設(shè)備,進(jìn)行安全檢修,而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對用戶的供電。(3)為了擴(kuò)建的目的:可以容易地從初期過渡到其最終接線,使在擴(kuò)建過渡時,無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。3、經(jīng)濟(jì)性主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。(1)投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰,以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資,要能使控制保護(hù)不過復(fù)雜,以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資;要能限制短路電流,以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器;在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器。(2)占地面積小,主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件,以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。
25、在不受運(yùn)輸條件許可,都采用三相變壓器,以簡化布置。(3)電能損失少:經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量,避免兩次變壓而增加電能損失。 4.2 主接線的接線方案電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的,它以電源和出線為主體,在進(jìn)出線路多時(一般超過四回)為便于電能的匯集和分配,常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié),使接線簡單清晰、運(yùn)行方便,有利于安裝和擴(kuò)建。而本所各電壓等級進(jìn)出線均超過四回,采用有母線連接。1、單母線接線單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便,便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn),但是不夠靈活可靠,任一元件(母線及母線隔離開關(guān))等故障或檢修時,均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔
26、離開關(guān)分段,但當(dāng)一段母線故障時,全部回路仍需短時停電,在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后,才能恢復(fù)非故障段的供電,并且電壓等級越高,所接的回路數(shù)越少,一般只適用于一臺主變壓器。單母接線適用于:110200kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回,3563kv,配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回,610kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回,才采用單母線接線方式,故不選擇單母接線。2、單母線分段接線用斷路器,把母線分段后,對重要用戶可以從不同段引出兩個回路;有兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障,分段斷路器自動將故障切除,保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是,一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時,該段母
27、線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電,而出線為雙回時,常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越,擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建,單母分段適用于:110kv220kv配電裝置的出線回路數(shù)為34回,3563kv配電裝置的出線回路數(shù)為48回,610kv配電裝置出線為6回及以上,則采用單母分段接線。 圖4.1單母線分段這種接線方式:適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35110kv的變電所較為實(shí)用,具有足夠的可靠性和靈活性。3、雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn),而且,檢修另一母線時,不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時,不裝設(shè)“跨條”,則該回路在檢修期需要停電。對于,110k220kv輸送
28、功率較多,送電距離較遠(yuǎn),其斷路器或母線檢修時,需要停電,而斷路器檢修時間較長,停電影響較大,一般規(guī)程規(guī)定,110kv220kv雙母線接線的配電裝置中,當(dāng)出線回路數(shù)達(dá)7回,(110kv)或5回(220kv)時,一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。4、雙母線分段接線雙母線分段,可以分段運(yùn)行,系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大,兩個元件可完全分別接到不同的母線上,對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的,由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸,因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn),但是易受到母線故障的影響,斷路器檢修時要停運(yùn)線路,占地面積較大,一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以
29、下時,母線不分段。圖4.2雙母線接線4.3 主接線方案的確定主接線設(shè)計(jì)高壓側(cè)接線的選擇,由設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的負(fù)荷情況,該變電所主接線采用110kv均采用雙母帶接線,使檢修或故障時,不致破壞雙母線接線的固有運(yùn)行方式,及不致影響供電可靠性,最終確定了110kv側(cè)接線選擇雙母線接線;低壓側(cè)接線方式的選擇。單母線分段是借助于斷路器,進(jìn)行分段,當(dāng)母線故障時,經(jīng)倒閘操作可切除故障段,保證其它段繼續(xù)運(yùn)行,當(dāng)母線檢修時可分段進(jìn)行,這能始終保證一臺主變的供電,當(dāng)進(jìn)線電源一回發(fā)生故障,通過倒閘操作可保證兩臺主變的供電,單母線分段的接線可以作分段運(yùn)行,也可做并列運(yùn)行,采用分段運(yùn)行時,各段相當(dāng)于單母線運(yùn)行狀態(tài),各段母線
30、所帶的主變壓器是分列進(jìn)行,互不影響任一母線故障或檢修時,僅停止該段母線所帶變壓器的供電,兩段母線同時故障的機(jī)率很小,可以不予考慮,采用并列運(yùn)行時,電源檢修無需母線停電,只需斷開電源的斷路器及其隔離開關(guān)就能保證兩臺主變壓器的供電,對本站10kv 8回供電(大于4回路)較為適合。通過對單母線分段接線與雙母線接線的比較,經(jīng)權(quán)衡考慮,單母線分段接線具有占地面積小、投資少、供電可靠性高的優(yōu)點(diǎn),最終確定了10kv側(cè)接線選擇單母線分段形式。10kv采用單母線分段,可以使重要負(fù)荷的供電從不同的母線分段取得,可靠性較高。40第5章 短路電流計(jì)算5.1 概述在電力系的電氣設(shè)備,在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種
31、故障和不正常運(yùn)行狀態(tài),最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路,因?yàn)樗鼈儠獾狡茐膶τ脩舻恼9╇姾碗姎庠O(shè)備的正常運(yùn)行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障,所謂短路,是指一切不正常的相與相之間或相與地(對于中性點(diǎn)接地系統(tǒng))發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中,可能發(fā)生的短路有:三相短路,兩相短路,兩相接地短路和單相接地短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,在各種類型的短路中,單相短路占大多數(shù),兩相短路較少,三相短路的機(jī)會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生,其情況較嚴(yán)重,應(yīng)給以足夠的重視。因此,我們都采用三相短路來計(jì)算短路電流,并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗,采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算,為了計(jì)算方
32、便選取如下基準(zhǔn)值:基準(zhǔn)容量:sj = 100mva;基準(zhǔn)電壓:vg(kv) 10.5 115 230。短路電流計(jì)算的步驟1)計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值,并折算為同一基準(zhǔn)容量下;2)給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖,圖6.1;3)選擇短路點(diǎn);4)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡,把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng),不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值,并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值:id* = id*×ij;有名值:idi = id×ij;5)計(jì)算短路容量,短路電流沖擊值,短路容量:s =vji;短路電流沖擊值:icj = 2.55i6)列出短路電流計(jì)算結(jié)果。5.2 短路計(jì)算在短路計(jì)算的基本假設(shè)
33、前提下,選取sj = 100mva,vb 為各級電壓平均值(230,115,10.5kv)。1.系統(tǒng)電抗在sj=100mva下,xs10.36;xs20.015。 2.計(jì)算變壓器各繞組電抗 表5.1阻抗電壓高中高低中低12228各繞組等值電抗vs(1-2)12,vs(1-3)22,s(2-3)8vs1% = xs1(vs(1-2)% + vs(1-3)%vs(2-3)%)= xs1(12+ 228)=13vs2% = xs2(vs(1-2)% + vs(2-3)%vs(1-3)%) = xs2(12+822)=1vs3% = xs3(vs(1-3)% + vs(2-3)%vs(1-2)%) =
34、 xs3(22+812)=9各繞組等值電抗標(biāo)么值為:x1 =×0.072,x2 ×0.0055,x3 ×0.1220kv110kvxs2xs1s1x1x2x310kvs2d1d2d3 圖5.1 等值電路圖3.各短路點(diǎn)短路計(jì)算a)d1點(diǎn)短路10kv母線側(cè)沒有電源,無法向220kv側(cè)提供短路電流,即可略去不計(jì),等值電路可化間為圖5.2。110kv10kvxs2xs1s1x1x2d1s2圖5.2 d1點(diǎn)短路等值電路圖 則短路電流id1 + 69.209換算到220kv短路電流有名值i = id1 =69.209× = 17.374ka取電流沖擊系數(shù)kch =
35、1.8。 當(dāng)不計(jì)周期分量的衰減時,短路電流全電流最大有效值ich =1.8i = 1.51i ,icj= 1.51×17.374= 26.235ka。沖擊電流 ich =26.235×1.87i = 2.55 i = 2.55×17.374= 44.304ka,短路容量 s =1.73×230×17.374 = 6921mva。b)d2點(diǎn)短路如d1處短路類似,10kv母線側(cè)因沒有電源,無法向110kv側(cè)提供短路電流,即可略去不,等值電路可化間為圖5.3110kv10kvxs2xs1s1x1x2s2d2 圖5.3 d2點(diǎn)短路等值電路圖 則短路電流
36、流id2 =+=23.503ka換算到110kv短路電流有名值i= 23.503×= 11.80ka,取電流沖擊系數(shù)kch = 1.8 當(dāng)不計(jì)周期分量的衰減時,短路電流全電流最大有效值:ich = kch2 i = 1.82 i = 1.51i ,ich = 1.51×11.80= 17.818ka。沖擊電流 icj =ich×1.87i = 2.55 i = 2.55×11.80= 30.09ka短路容量 s = icjvbi = 30.09×115×11.80= 2350mvac)d3點(diǎn)短路xs2xs1sx1x2d3s2d1d等值
37、電路圖可化簡為圖5.4 圖5.4 等值電路圖簡化圖x1=(xs1 +x2)=0.36×0.0055=0.357x2=(xs2+x1)=0.015×0.072=0.051x3=x3 =×0.1=0.05(如圖5.5),星形變換成三角形(如圖5.6)s1s2d3x1x2x3s1s2d3x13x23 圖5.5 星形圖 圖5.6 三角形圖x13= x1 + x3 + = 0.357+0.05+ = 0.757x23= x2+ x3+ = 0.051+0.05+ = 0.108id3 = = =10.58ka換算到10kv側(cè)有名值i = id3× 5.49= 10
38、.58×5.49=58.178ka短路電流全電流最大有效值及沖擊值ich = 1.51i = 1.51×58.178 =87.848ka表5.2 參數(shù)表短路點(diǎn)的編號基準(zhǔn)電壓vav(kv)基準(zhǔn)電流ij(ka)額定電流ijin(ka)短路電流標(biāo)么值i*短路電流有名值ika穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)么值穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)有名值短路電流沖擊值ich(ka)短路全電流最大有效值ich(ka)短路容量s( mva)d12300.250.2569.20917.37469.20917.37444.30426.2356921d21150.50.523.50311.8023.50311.8030.0917.8
39、182350d310.55.55.510.5858.17810.5858.178148.35487.8481058icj = 2.55i = 2.55×58.178 = 148.354ka短路容量:s = vb i = 1.73×10.5×58.178=1058mva。第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)6.1 高壓進(jìn)線線路的選擇高低壓配電電路最普遍的兩種戶外結(jié)構(gòu)是架空線和電纜。電力電纜及控制電纜全部選用銅芯電纜。控制電纜全部選用阻燃型電纜。微機(jī)監(jiān)控和微機(jī)保護(hù)的電流、電壓、信號接點(diǎn)引入線均采用屏蔽電纜。戶內(nèi)采用電纜溝及穿管明敷方式,戶外采用電纜溝敷設(shè)方式。架空線的主要優(yōu)點(diǎn)
40、:設(shè)備簡單,造價低:有故障易于檢修和維護(hù):利用空氣絕緣,建造比較容易。為了加強(qiáng)鋁線的機(jī)械強(qiáng)度,采用多股絞線,用抗張強(qiáng)度為120kg/ 的鋼作為線芯,把鋁線絞在芯子外面,作為導(dǎo)線的導(dǎo)電部分,稱為鋼芯鋁線。lg型鋁絞線在35kv以上架空線路用得較多,在需要高機(jī)械強(qiáng)度的地方,如跨越時則用加強(qiáng)型lgj。所以110kv進(jìn)線選用lgj-240/30型號的架空線。lg型鋁絞線在35等級較合適,所以110kv進(jìn)線選用lgj-240/30型號的架空線。6.2 高壓斷路器的選擇高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外,主要是在發(fā)生故障時,自動而快速的將故障切除,以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。常用的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫
41、斷路器和真空斷路器,一般635kv選用真空斷路器,35500kv選用sf6斷路器.高壓斷路器的主要參數(shù)有如下幾點(diǎn)。額定電壓:額定電壓是指斷路器正常工作時的線電壓;額定電流:是指環(huán)境溫度在40度時,斷路器允許長期通過的最大工作電流;額定斷開電流:它是斷路器開斷能力的標(biāo)志,其大小與滅弧室的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)有關(guān);額定開斷容量:開斷能力常用斷流容量表示;熱穩(wěn)定電流:熱穩(wěn)定電流是表示斷路器能承受短路電流熱效應(yīng)的能力;動穩(wěn)定電流或極限通過電流:表示能承受短路電流所產(chǎn)生的電動力的能力;斷路器的分、合閘時間:表示斷路器的動作速度。按工作環(huán)境選擇:選擇戶外或戶內(nèi),若工作條件特殊,還需要選擇特殊型式;按額定電壓選擇:應(yīng)
42、該大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓,即: ;按額定電流選擇:應(yīng)該等于或大于負(fù)載的長時最大工作電流,即: ;校驗(yàn)高壓斷路器的熱穩(wěn)定性:;校驗(yàn)高壓斷路器的動穩(wěn)定性:;校驗(yàn)高壓斷路器的斷流容量(或開斷電流):斷流容量按校驗(yàn);校驗(yàn)短路關(guān)合電流:。選擇時,除按一般原則選擇外,由于斷路器還有切斷短路電流,因而必須校驗(yàn)短路容量,熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)。最大長期工作電流為短路電流熱效應(yīng)為 1662.02由于>1s,故不計(jì)非周期熱效應(yīng)。短路電流引起的熱效應(yīng)qd = qk =1662.02沖擊電流 = 36.5854ka(1)按電壓選擇:斷路器的工作電壓,滿足工作要求(2)最大長期工作電流選擇: 滿足要求
43、。(3)動穩(wěn)定校驗(yàn): 滿足動穩(wěn)態(tài)要求。(4)按額定開斷電流校驗(yàn): 16.2602ka 滿足要求。(5)額定關(guān)合電流校驗(yàn): , 滿足要求。(6)熱穩(wěn)定校驗(yàn):=4s>1s,故不計(jì)非周期熱效應(yīng)1662.02滿足熱穩(wěn)定要求根據(jù)上述分析并查資料可得高壓斷路器參數(shù)如表6.1所示。表6.1 110kv高壓斷路器選擇型高壓六氟化硫斷路器計(jì)算數(shù)據(jù)110 kv110 kv299.82a3150a162602ka40ka36.5854ka100ka1662.02()404=6400()36.5854ka100ka6.3 高壓隔離開關(guān)的選擇高壓隔離開關(guān)的作用:高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)
44、備,以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進(jìn)行電氣隔離的設(shè)備。形式結(jié)構(gòu):高壓隔離開關(guān)一般有底座、支柱絕緣子、導(dǎo)電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機(jī)構(gòu)等組成。一般配有獨(dú)立的電動或手動操動機(jī)構(gòu),單相或三相操動。高壓隔離開關(guān)主刀閘與接地刀閘間一般都設(shè)有機(jī)械連鎖裝置,確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開關(guān)、接地開關(guān)根據(jù)不同的安裝場所有各種不同的安裝方式。選擇條件:海拔高度不大于1000米為普通型,海拔高度大于1000米為高原型;地震烈度不超過8度;環(huán)境溫度不高于+400c,戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-100c,戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300c;戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對濕度在+250c時其日平均值不
45、大于95%,月平均值不大于90%(有些產(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于85%);戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米;戶內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕性或可燃?xì)怏w、水蒸氣的顯著污穢的污染,無經(jīng)常性的劇烈震動。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型,用于級污穢區(qū),防污型用于級(中污型)、級(重污型)污穢區(qū)。根據(jù)設(shè)計(jì)條件,選擇戶外型高壓隔離開關(guān),它可用于戶外有電壓無負(fù)載時切斷或閉合6-500kv電壓等級的電氣線路。戶外型高壓隔離開關(guān)一般由底座、支柱絕緣子、主刀閘、接地刀閘、動觸頭和操動機(jī)構(gòu)等組成,單相或三相連聯(lián)動進(jìn)行操作。戶外隔離開關(guān)可安裝在戶外支架或支柱上,也可安裝在戶內(nèi)。(1)按電壓選擇:隔離開關(guān)的工作電壓,滿足要求
46、。(2)最大長期工作電流選擇: 滿足要求。(3)動穩(wěn)定校驗(yàn): 36.5854ka 滿足動穩(wěn)態(tài)要求。(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn): =4s>1s,故不計(jì)非周期熱效應(yīng) 1331.6488 滿足熱穩(wěn)定要求。根據(jù)上述條件和要求并查可得高壓隔離開關(guān)參數(shù)如表6.2所示。表6.2 110kv側(cè)的高壓隔離開關(guān)選擇gw4-110型計(jì)算數(shù)據(jù)110kv110kv299.82a1250a1331.6488()31.54=3969()36.5854ka80ka6.4 高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種過流保護(hù)元件,由熔件與熔管組成。當(dāng)過載或短路時,熔件熔斷,達(dá)到切斷故障保護(hù)設(shè)備的目的。電流越大,熔斷時間越短。在選擇熔件時,除保
47、證在正常工作條件下(包括設(shè)備的起動)熔件不熔斷外,還應(yīng)該符合保護(hù)選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇:按環(huán)境選取戶內(nèi)戶外型;熔斷器額定電壓要等于或高于電網(wǎng)電壓;電流選擇包括熔斷器熔管的額定電流和熔體的額定電流,熔管的額定電流要大于或等于熔體的額定電流 ,熔體的額定電流(k為可靠系數(shù),取1.52.0);熔斷器開斷電流校驗(yàn) 或;熔斷器選擇性校驗(yàn)根據(jù)制造廠提供的安秒特性曲線上查出。rw6-110型高壓熔斷器主要是由上下棒形絕緣子、接觸導(dǎo)電系統(tǒng)、并聯(lián)的主副熔絲管以及推桿等部分組成,用于110kv線路和變壓器的短路及過負(fù)荷保護(hù)。rw3-10型高壓熔斷器是由絕緣子、接觸導(dǎo)電系統(tǒng)及熔絲管等部件組成,用于10kv輸
48、電線路和變壓器的短路與過負(fù)荷保護(hù)。通過計(jì)算查表,110kv側(cè)的高壓熔斷器選擇rw6-110型熔斷器。10kv側(cè)的高壓熔斷器選擇rw3-10型熔斷器。6.5 低壓斷路器隔離開關(guān)及熔斷器的選擇斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器的選擇方法與高壓側(cè)的相同,型號如下:低壓斷路器型號為 hb10-25,隔離開關(guān)型號為 gw9-10g,熔斷器的型號為rw3-10。6.6 電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件,用以分別向測量儀表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器一次側(cè)匝數(shù)少,串接在主電路中,二次線圈與負(fù)載的電流線圈串聯(lián),接近短路狀態(tài)。1型式的選擇根據(jù)安裝的場所和使用條件,選擇電流互感器的
49、絕緣結(jié)構(gòu)(澆注式、瓷絕緣式、油侵式等)、安裝方式(戶內(nèi)、互外、裝入式、穿墻式等)、結(jié)構(gòu)型式(多匝式、單匝式、母線式等)、測量特性(測量用、保護(hù)用、具有測量暫態(tài)的特性等)。620kv戶內(nèi)配電裝置和高壓開關(guān)柜中,常采用ld單匝貫穿式或復(fù)雜貫穿式2額定電壓和額定電流的選擇,電流互感器的額定電壓不小于裝設(shè)電流互感器回路所在電網(wǎng)的額定電壓,。電流互感器的一次額定電流不小于裝設(shè)回路的最大持續(xù)電流,。3準(zhǔn)確級和額定容量的選擇,用于電能計(jì)量的電流互感器,準(zhǔn)確度級不應(yīng)低于0.5級。用于繼電保護(hù)的電流互感器,誤差應(yīng)在一定的限值內(nèi),以保證過電流時的測量準(zhǔn)確度的要求。為保證電流互感器工作時的準(zhǔn)確度符合要求,即二次側(cè)總
50、容量應(yīng)不小于該精度等級所規(guī)定的額定容量4熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗(yàn)電流互感器的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)表示,熱穩(wěn)定倍數(shù)等于互感器1s熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比,故熱穩(wěn)定條件為:式中 -短路熱效應(yīng)。電流互感器的內(nèi)部動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù)表示,動穩(wěn)定倍數(shù)等于互感器內(nèi)部允許通過的極限電流(峰值)與一次額定電流之比。故互感器內(nèi)部動穩(wěn)定條件為:式中 -通過電流互感器一次側(cè)繞組的最大沖擊電流。(1)按電壓選擇: 電流互感器的工作電壓=110kv,滿足要求。(2)最大長期工作電流選擇: 滿足要求。(3)動穩(wěn)定校驗(yàn): , 滿足動穩(wěn)態(tài)要求。(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn):=4s>1s,故不計(jì)非周期熱效應(yīng) 1662.02 滿足
51、熱穩(wěn)定要求。表6.3 110kv側(cè)電流互感器參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)lcwd-110110kv110kv299.82a1200a1662.02()(751.2)=8100ka36.5854220.584ka低壓側(cè)計(jì)算與高壓側(cè)相同:表6.4 10kv側(cè)電流互感器參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)lmc-1010kv10kv3398a4000a425.35()(754)=90000()7.8265ka735.28ka6.7 電壓互感器的選擇電壓互感器一次側(cè)是并接在高壓側(cè),二次線圈與儀表和繼電器電壓線圈串聯(lián),一次側(cè)匝數(shù)很多,阻抗很大,因而,它的接入對被測電路沒有影響,二次線圈匝數(shù)少,阻抗小,而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大,在正常運(yùn)
52、行時,電壓互感器接近于空載運(yùn)行。1型式的選擇,根據(jù)電壓互感器安裝的場所和使用條件,選擇電壓互感器的絕緣結(jié)構(gòu)和安裝方式。一般620kv戶內(nèi)配電裝置中多采用油侵或樹脂澆注絕緣的電磁式電壓互感器;35kv配電裝置中宜選用電磁式電壓互感器;110kv及其以上的配電裝置中盡可能選用電容式電壓互感器。在型式選擇時,還應(yīng)根據(jù)接線和用途的不同,確定單相式、三相式、三相五柱式、一個或多個副繞組的不同型式的電壓互感器。接在110kv及以上線路側(cè)的電壓互感器,當(dāng)線路上裝有載波通信時,應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合,統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。2額定電壓的選擇,為保證測量準(zhǔn)確性,電壓互感器一次額定電壓應(yīng)在所安裝電網(wǎng)額定電壓的9
53、0%110%之間。電壓互感器二次額定電壓應(yīng)滿足測量、繼電保護(hù)和自動裝置的要求。通常,一次繞組接于電網(wǎng)線電壓時,二次繞組額定電壓選為100v;一次繞組接于電網(wǎng)相電壓時,二次繞組額定電壓選為v。當(dāng)電網(wǎng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)時,互感器輔助副繞組額定電壓選為100/v;當(dāng)電網(wǎng)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)時,互感器輔助繞組額定電壓選為100/3v。3容量和準(zhǔn)確度級的選擇,電壓互感器按容量和準(zhǔn)確度級的原則與電流互感器的選擇相似,要求互感器的額定二次容量,不超過電壓互感器的二次負(fù)荷(),而且二者要盡量接近,因過也會使誤差增大。統(tǒng)計(jì)電壓互感器二次負(fù)荷時,首先應(yīng)根據(jù)儀表和繼電器電壓線圈的要求,確定電壓互感器的接線,并盡可能將負(fù)荷分配均勻。為滿足準(zhǔn)確級的要求在計(jì)算各相負(fù)荷,取其最大一相負(fù)荷與互感器的額定容量比較。在計(jì)算各項(xiàng)負(fù)荷時,要注意互感器與負(fù)荷的接線方式。4電壓互感器不校驗(yàn)動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。表6.5 110kv側(cè)電壓互感器參數(shù)型號額定變比額定容量準(zhǔn)確等級最大容量jcc2-1
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