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文檔簡(jiǎn)介
第二章
電網(wǎng)的電流保護(hù)1第二章
電網(wǎng)的電流保護(hù)1第2.1節(jié)
單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的
電流保護(hù)2第2.1節(jié)
單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的
電流保護(hù)2一、繼電器
繼電器是一種能自動(dòng)執(zhí)行通斷操作的部件,當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí),能使其輸出按預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)發(fā)生變化。分類(lèi):結(jié)構(gòu)功能單元件電磁型電流繼電器啟動(dòng)繼電器感應(yīng)型電壓繼電器度量繼電器整流型功率方向繼電器時(shí)間繼電器數(shù)字型阻抗繼電器信號(hào)繼電器中間繼電器3一、繼電器3一種電磁型電流繼電器工作原理對(duì)繼電器的基本要求是工作可靠(動(dòng)作門(mén)檻值穩(wěn)定,接點(diǎn)接觸良好),其動(dòng)作過(guò)程具有良好的“繼電特性”。(也稱(chēng)動(dòng)合觸點(diǎn))常開(kāi)接點(diǎn)圖形符號(hào)4一種電磁型電流繼電器工作原理對(duì)繼電器的基本要求是工作可靠(動(dòng)常閉接點(diǎn)(也稱(chēng)動(dòng)斷觸點(diǎn))圖形符號(hào)一種電磁型電流繼電器工作原理圖形符號(hào)常開(kāi)接點(diǎn)5常閉接點(diǎn)(也稱(chēng)動(dòng)斷觸點(diǎn))圖形符號(hào)一種電磁型電流繼電器工作原理繼電器的繼電特性:
動(dòng)作過(guò)程——>不動(dòng)“動(dòng)作電流”的電磁力矩
=彈簧力矩+摩擦力矩6繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程——>不動(dòng)“動(dòng)作電流”的電磁繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程“動(dòng)作電流”的電磁力矩>彈簧力矩+摩擦力矩
——>保持動(dòng)作狀態(tài)連通7繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程“動(dòng)作電流”的電磁力矩>繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程(重復(fù)一遍)動(dòng)作電流8繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程(重復(fù)一遍)動(dòng)作電流8動(dòng)作電流繼電器的繼電特性:返回過(guò)程返回電流紅色:動(dòng)作后的返回過(guò)程“返回電流”的電磁力矩
+摩擦力矩=彈簧力矩9動(dòng)作電流繼電器的繼電特性:返回過(guò)程返回電流紅色:動(dòng)作后由圖可知:
動(dòng)作電流>返回電流繼電器的繼電特性:動(dòng)作電流返回電流10由圖可知:
動(dòng)作電流>返回電流繼電器的繼電特性:動(dòng)作1)動(dòng)作狀態(tài)垂直躍變——明確性(摩擦阻力一旦
被克服,就會(huì)形成躍變,不會(huì)緩變);繼電器的繼電特性:動(dòng)作電流返回電流2)
——穩(wěn)定性
(需要克服阻力)111)動(dòng)作狀態(tài)垂直躍變——明確性(摩擦阻力一旦
被克服,欠量型繼電器(反應(yīng)于測(cè)量量的減小而動(dòng)作)過(guò)量型繼電器(反應(yīng)于測(cè)量量的增大而動(dòng)作)
繼電器的表示方法:常開(kāi)接點(diǎn)常閉接點(diǎn)示意圖接點(diǎn)符號(hào)名稱(chēng)“?!薄粠щ姞顟B(tài),不是“正常狀態(tài)”12欠量型繼電器(反應(yīng)于測(cè)量量的減小而動(dòng)作)常開(kāi)接點(diǎn)常閉接電壓繼電器的工作原理與此類(lèi)似。除了內(nèi)部設(shè)計(jì)不同以外,從線圈來(lái)看:導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多。——輸入阻抗大,并聯(lián)接入13電壓繼電器的工作原理與此類(lèi)似。13二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對(duì)小電流接地系統(tǒng))小電流接地系統(tǒng):
在該電壓等級(jí)中,所有變壓器的中性點(diǎn)均不接地。14二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對(duì)小二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對(duì)小電流接地系統(tǒng))發(fā)生單相接地時(shí),幾乎沒(méi)有短路電流,不會(huì)燒壞設(shè)備,所以,還可以運(yùn)行1~2小時(shí)——供電可靠性高,但是,非故障相電壓升高為1.732倍,故,絕緣要求高。隨著電壓等級(jí)的提高,絕緣的投資會(huì)急劇增加。主要用在10~66kV的配電系統(tǒng)。15二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對(duì)小大電流接地系統(tǒng):在該電壓等級(jí)中,部分或所有變壓器的中性點(diǎn)直接接地。優(yōu)點(diǎn):絕緣要求低,絕緣的投資相對(duì)于小電流接地系統(tǒng)要低。缺點(diǎn):發(fā)生單相接地故障時(shí),會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流,會(huì)損壞設(shè)備等。(主要用在110kV及以上的電壓等級(jí)中)16大電流接地系統(tǒng):在該電壓等級(jí)中,部分或所有變16小電阻接地系統(tǒng)17小電阻接地系統(tǒng)17單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量特征問(wèn)題:如果變電站B、C、D還有其他負(fù)荷或者引出線時(shí)(這是一般的情況),怎么辦?——負(fù)荷端對(duì)短路電流計(jì)算的影響很小,可以忽略。18單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量特征問(wèn)題:如果變電站B、C、D還在故障點(diǎn)位置確定和故障類(lèi)型確定的情況下,短路電流Ik僅與系統(tǒng)等值阻抗Zs
有關(guān)。19在故障點(diǎn)位置確定和故障類(lèi)型確定的情況下,短路191)在某一地點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí),如果流過(guò)保護(hù)安裝處的電流為最大,則稱(chēng)此時(shí)的運(yùn)行方式為:最大方式。201)在某一地點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí),如果流過(guò)保護(hù)安202)在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類(lèi)型的短路時(shí),如果流過(guò)保護(hù)安裝處的電流為最小,則稱(chēng)此時(shí)的運(yùn)行方式為:最小方式。1)在某一地點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí),如果流過(guò)保護(hù)安裝處的電流為最大,則稱(chēng)此時(shí)的運(yùn)行方式為:最大方式。212)在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類(lèi)型的短路時(shí),如果流過(guò)1)在某短路電流隨故障點(diǎn)位置變化的曲線,稱(chēng)為短路電流變化曲線。根據(jù)短路電流的變化規(guī)律,來(lái)進(jìn)行電流保護(hù)的配置和整定計(jì)算。22短路電流隨故障點(diǎn)位置變化的曲線,稱(chēng)為短路電流變化曲線。根1、電流速斷保護(hù)(簡(jiǎn)稱(chēng):電流Ⅰ段)(1)工作原理:反應(yīng)于短路電流的幅值增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)(電流大于某個(gè)數(shù)值時(shí),立即動(dòng)作)。按照選擇性的要求,希望能保護(hù)本線路全長(zhǎng)。但是,保護(hù)2的測(cè)量電流無(wú)法區(qū)分K1點(diǎn)與K2點(diǎn)短路(電流大小幾乎一樣),因此,保護(hù)2的電流速斷保護(hù)按躲過(guò)相鄰下一條線路(K2)出口處短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大短路電流來(lái)進(jìn)行整定。(保證選擇性和可靠性,犧牲一定的靈敏性,獲得速動(dòng)性)231、電流速斷保護(hù)(簡(jiǎn)稱(chēng):電流Ⅰ段)但是,保護(hù)2的測(cè)量電
問(wèn)題1:為什么需要躲過(guò)最大短路電流?——>考慮最不利(惡劣)的條件,保證在各種情況下都能夠有選擇性。
問(wèn)題2:什么情況下會(huì)出現(xiàn)最大短路電流?——>系統(tǒng)最大運(yùn)行方式,發(fā)生三相短路。短路點(diǎn)確定后,ZA-B也就確定了。24問(wèn)題1:為什么需要躲過(guò)最大短路電流?問(wèn)題2:什么情況下會(huì)(2)整定計(jì)算原則整定計(jì)算的三要素:
1)整定值2)動(dòng)作時(shí)限3)靈敏性校驗(yàn)2號(hào)斷路器處的保護(hù)整定:1號(hào)斷路器處的保護(hù)整定:電流Ⅰ段整定方法(或稱(chēng)為原則)歸納為:躲過(guò)線路末端出現(xiàn)的最大短路電流!25(2)整定計(jì)算原則整定計(jì)算的三要素:1)整定值2號(hào)斷路器處符號(hào)說(shuō)明(斷路器1)26符號(hào)說(shuō)明(斷路器1)26可靠系數(shù)的考慮因素主要考慮了各種影響因素的相對(duì)誤差:1)非周期分量;2)暫態(tài)諧波;3)系統(tǒng)和線路參數(shù)的誤差;4)計(jì)算誤差;5)互感器傳變誤差;6)繼電器測(cè)量誤差;7)電動(dòng)勢(shì)波動(dòng);8)裕度。
一般取為1.2~1.3
27可靠系數(shù)的考慮因素主要考慮了各種影響因素的相對(duì)誤差:27根據(jù)參數(shù)計(jì)算出來(lái)的繼電器電流整定值(動(dòng)作值):二次整定值:28根據(jù)參數(shù)計(jì)算出來(lái)的繼電器電流整定值(動(dòng)作值):二次整定值:2動(dòng)作時(shí)限:t=0(秒)——>瞬時(shí)動(dòng)作(理想情況)實(shí)際上,都需要一定的測(cè)量時(shí)間,稱(chēng)為固有動(dòng)作時(shí)間。靈敏性校驗(yàn):用線路被保護(hù)范圍大小來(lái)衡量。(能保護(hù)線路的多長(zhǎng)?)29動(dòng)作時(shí)限:t=0(秒)——>瞬時(shí)動(dòng)作(理想29
保護(hù)范圍:大于動(dòng)作電流(整定值)的短路電流所對(duì)應(yīng)的保護(hù)區(qū)域。
保護(hù)范圍隨運(yùn)行方式,也隨故障類(lèi)型的變化而變化。30保護(hù)范圍:大于動(dòng)作電流(整定值)的短路電流30考慮最不利的情況(短路電流最?。?/p>
用最小保護(hù)范圍來(lái)校驗(yàn)電流Ι段的靈敏性
最小保護(hù)范圍——對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)最小運(yùn)行方式、發(fā)生兩相相間短路的情況?!D解法
·解析法31考慮最不利的情況(短路電流最小)31歸納:電流Ι段整定——躲過(guò)線路末端最大的短路電流。電流Ι段校驗(yàn)——按照最小的短路電流。無(wú)延時(shí)——瞬時(shí)動(dòng)作。
32歸納:32(3)電流Ι段單相原理接線圖
33(3)電流Ι段單相原理接線圖33(4)優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單可靠,動(dòng)作迅速。
缺點(diǎn):1)不能保護(hù)本線路全長(zhǎng);2)受系統(tǒng)運(yùn)行方
式的影響大;3)可能沒(méi)有保護(hù)范圍:運(yùn)行方
式變化較大、短線路時(shí)。當(dāng)線路與變壓器相連接時(shí),可以保護(hù)線路的全長(zhǎng),
并能夠保護(hù)變壓器的一部分(變壓器的阻抗較大)。34(4)優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單可靠,動(dòng)作迅速。
缺點(diǎn):1)不能保護(hù)2、限時(shí)電流速斷保護(hù)(電流Ⅱ段)要求:·保護(hù)線路的全長(zhǎng)(有足夠的靈敏度);
·具有最小的動(dòng)作時(shí)限(盡可能快)。(1)工作原理保護(hù)范圍延伸至下級(jí)線路,與下級(jí)線路電流Ι段配合。需帶時(shí)限,在時(shí)間上比下級(jí)線路的電流Ι段高t(換取選擇性)。(保證選擇性和可靠性,犧牲一定的速動(dòng)性,獲得靈敏性)352、限時(shí)電流速斷保護(hù)(電流Ⅱ段)要求:·保護(hù)線路的全長(zhǎng)(有(2)整定電流假設(shè)M為保護(hù)1的電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍末端,則:(3)動(dòng)作時(shí)限(保證選擇性)
t2″=t1′+△t
(△t=0.3~0.5s)(非周期分量基本上衰減結(jié)束了,可以忽略影響)36(2)整定電流(3)動(dòng)作時(shí)限(保證選擇性)(非周期分(考慮:最小運(yùn)行方式、兩相相間短路的情況)若不滿(mǎn)足,再考慮與保護(hù)1的電流Ⅱ段相配合。(4)靈敏性校驗(yàn)?zāi)康模捍_保A-B線路任何地方的短路都能被切除。37(考慮:最小運(yùn)行方式、兩相相間短路的情況)(4)靈敏性校驗(yàn)?zāi)俊鱰考慮的因素:1)斷路器動(dòng)作時(shí)間+滅弧時(shí)間;2)時(shí)間繼電器的延時(shí)誤差;3)測(cè)量元件(電流繼電器)在外部故障切除后的返回延時(shí);4)裕度。通常取0.5s。采用快速滅弧和電子延時(shí)后,可以縮短到0.3s。(考試或交流中,可以?xún)H說(shuō):0.5秒延時(shí))38△t考慮的因素:38(5)電流Ⅱ段的原理接線
限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖39(5)電流Ⅱ段的原理接線限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖39(6)評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn):靈敏度好,能保護(hù)線路全長(zhǎng)。缺點(diǎn):帶0.3~1秒延時(shí),速動(dòng)性差一些;不能作為下一級(jí)線路的遠(yuǎn)后備電流Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)合工作就可以保證全線范圍內(nèi)的故障在0.5秒內(nèi)予以切除,一般情況下能夠滿(mǎn)足快速切除故障的要求,作為“主保護(hù)”。40(6)評(píng)價(jià)電流Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)合工作就可以保證全線范圍內(nèi)的故設(shè)計(jì)目的:不允許故障長(zhǎng)期存在。整定原則:躲過(guò)線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。
(目的是:故障切除后,應(yīng)當(dāng)可靠返回)3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(電流Ⅲ段)一般情況下,Ⅰ段和Ⅱ段的電流定值都較大一些,所以,基本上存在:
Ire>IL.max可以可靠返回41設(shè)計(jì)目的:不允許故障長(zhǎng)期存在。3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(電流(1)整定電流(啟動(dòng)電流)·本線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流·外部故障切除后已經(jīng)啟動(dòng)的保護(hù)能夠可靠返回3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(電流Ⅲ段)ABC45d3D21MMM42(1)整定電流(啟動(dòng)電流)3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(電流Ⅲ段)AABC45d3D21MMM外部故障切除后電壓恢復(fù)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)有一個(gè)自啟動(dòng)的過(guò)程,自啟動(dòng)電流大于它的額定工作電流。要求:保護(hù)(如3、4、5)在自啟動(dòng)電流情況下必須可靠返回。43ABC45d3D21MMM外部故障切除后電壓恢復(fù)過(guò)程中,(2)動(dòng)作時(shí)限ABC45k23D21k1按上圖標(biāo)定的序號(hào),形成階梯型時(shí)限特性:44(2)動(dòng)作時(shí)限ABC45k23D21k1按上圖標(biāo)定的序?qū)τ诟话愕那闆r,第Ⅲ段時(shí)限特性如下:45對(duì)于更一般的情況,第Ⅲ段時(shí)限特性如下:45在電流Ⅰ、Ⅱ段以及斷路器都可以正常工作情況下,電流Ⅲ段的電流繼電器僅僅啟動(dòng)(電流定值較小),但是,延時(shí)較長(zhǎng),所以,不發(fā)跳閘命令(由電流Ⅰ段或Ⅱ段切除短路,電流Ⅲ段隨即返回);在電流Ⅰ、Ⅱ段或斷路器拒動(dòng)時(shí),電流Ⅲ段的延時(shí)才能夠“走到頭”,此時(shí)才發(fā)跳閘命令,故稱(chēng)為“后備保護(hù)”。46在電流Ⅰ、Ⅱ段以及斷路器都可以正常工作情況下,電流Ⅲ段的Ⅲ段的后備作用:1)近后備——同一地點(diǎn)電流Ⅰ、Ⅱ段拒動(dòng)的后備2)遠(yuǎn)后備——下一個(gè)變電站的保護(hù)和斷路器拒動(dòng)的后備(防止短路點(diǎn)不切除)順便提及:實(shí)際上,還有一種叫做“斷路器失靈保護(hù)”。47Ⅲ段的后備作用:47電流的相互配合關(guān)系48電流的相互配合關(guān)系48時(shí)間的相互配合關(guān)系及其管轄范圍49時(shí)間的相互配合關(guān)系及其管轄范圍49(3)靈敏性校驗(yàn)
最小運(yùn)行方式,本線路(相鄰線路)末端兩相短路。AB32C1k150(3)靈敏性校驗(yàn)AB32C1k150(3)靈敏性校驗(yàn)
最小運(yùn)行方式,本線路(相鄰線路)末端兩相短路。AB32C1k1靈敏系數(shù)相互配合:越靠近故障點(diǎn)保護(hù)靈敏度應(yīng)當(dāng)越高Ksen.1>Ksen.2>Ksen.351(3)靈敏性校驗(yàn)AB32C1k1靈敏系數(shù)相互配合:(4)原理接線與限時(shí)電流速斷保護(hù)類(lèi)似,主要區(qū)別是:時(shí)間繼電器的時(shí)間整定值不同。(5)評(píng)價(jià)簡(jiǎn)單可靠,動(dòng)作時(shí)限與短路電流的大小無(wú)關(guān)。故障靠電源越近,短路電流越大,過(guò)電流保護(hù)切除故障的時(shí)間越長(zhǎng)(不利)。52(4)原理接線52階段式電流保護(hù)的單相原理接線階段式電流保護(hù)簡(jiǎn)單、可靠,在35KV及以下低壓配電網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。主要缺點(diǎn):受電網(wǎng)接線及系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較大。53階段式電流保護(hù)的單相原理接線階段式電流保護(hù)簡(jiǎn)單5、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(供了解)反時(shí)限電流保護(hù):也是一種過(guò)電流保護(hù),其動(dòng)作時(shí)限與電流的大小有關(guān)。電流越小,動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng);電流越大,動(dòng)作時(shí)限越短。在一定程度上具有階段式電流保護(hù)的功能,可同時(shí)滿(mǎn)足速動(dòng)性和選擇性要求。避免動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng)!545、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(供了解)反時(shí)限電流保護(hù):也是一種過(guò)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)間配合關(guān)系構(gòu)成一個(gè)比較自然的時(shí)間配合,最長(zhǎng)的時(shí)間不至于太長(zhǎng)。55反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)間配合關(guān)系構(gòu)成一個(gè)比較自然的時(shí)間配合三、電流保護(hù)的接線方式·電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式·三相星形接線與兩相星形接線(a)三相星形接線方式;(b)兩相星形接線方式①每相上均裝有TA和KA、Y形接線②KA的觸點(diǎn)并聯(lián)(或)①一相上不裝設(shè)TA和KA、Y形接線②KA的觸點(diǎn)并聯(lián)(或)(接A、C相)56三、電流保護(hù)的接線方式·電流繼電器與電流互感器二次線圈之1.三相星形接線和兩相星形接線的性能比較(1)相間短路中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng),都能夠正確動(dòng)作,但動(dòng)作的繼電器數(shù)目不同。(2)單相接地短路兩相星形接線不能反應(yīng)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的B相接地短路。571.三相星形接線和兩相星形接線的性能比較(1)相間短路57(3)兩點(diǎn)接地短路
小電流接地系統(tǒng),允許單相接地時(shí)繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行,希望只切除一個(gè)故障點(diǎn)。58(3)兩點(diǎn)接地短路
小電流接地系統(tǒng),允許單相接地時(shí)繼續(xù)短
三相星形接線:廣泛應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器等大型貴重電氣設(shè)備的保護(hù)中,因?yàn)樗芴岣弑Wo(hù)動(dòng)作的可靠性和靈敏性。
兩相星形接線:由于兩相星形接線較為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),因此在中性點(diǎn)直接接地和非直接接地電網(wǎng)中(輻射線路較普遍)被廣泛作為相間短路的接線方式。
※兩相星形接線時(shí),應(yīng)在所有的線路上將保護(hù)裝置安裝在相同的兩相上(一般都裝于A、C相上),以保證在不同的線路上發(fā)生兩點(diǎn)及多點(diǎn)接地時(shí),能切除故障。(4)評(píng)價(jià)及應(yīng)用59三相星形接線:廣泛應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器等大型貴重電氣四.三段式電流保護(hù)接線圖舉例三類(lèi)圖紙:原理圖、展開(kāi)圖、安裝圖1、原理圖
以元件的整體連接來(lái)表明接線中TA、TV、繼電器之間的連接關(guān)系,具有明確直觀的整體概念。60四.三段式電流保護(hù)接線圖舉例三類(lèi)圖紙:原理圖、展開(kāi)圖、安四.三段式電流保護(hù)接線圖舉例2、展開(kāi)圖
運(yùn)行、檢修和調(diào)試中使用的圖紙,將直流回路和交流回路分開(kāi)表示。
屬于同一繼電器的線圈和觸點(diǎn)用相同的符號(hào)來(lái)表示。
交流回路按ABC相序排列;直流回路按繼電器動(dòng)作的先后順序從上而下排列,每行中各元件的線圈和觸點(diǎn)按實(shí)際連接順序從左(正)到右(負(fù))排列。
(由直流、交流和信號(hào)回路三部分組成)61四.三段式電流保護(hù)接線圖舉例2、展開(kāi)圖
運(yùn)行、檢修和調(diào)試1LJ5LJ9LJ3ZJ4XJLP3ZJ7SJ12SJDLTQ2LJ6LJ10LJ11LJ7SJ8XJLP12SJ13XJLP(c)直流回路展開(kāi)圖電流速斷保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)過(guò)電流保護(hù)
跳閘及信號(hào)回路LHa1LJ5LJ9LJLHc2LJ6LJ10LJ11LJ(b)交流回路展開(kāi)圖(a)原理接線圖621LJ5LJ9LJ3ZJ4XJL四.三段式電流保護(hù)接線圖舉例3、安裝圖
描繪應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行連接?(略)63四.三段式電流保護(hù)接線圖舉例3、安裝圖
描繪應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)五.三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)及應(yīng)用選擇性:通過(guò)動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間來(lái)保證選擇性。單電源輻射網(wǎng)絡(luò)上可獲得選擇性。速動(dòng)性:無(wú)時(shí)限速斷和帶時(shí)限速斷保護(hù)動(dòng)作是迅速的過(guò)電流保護(hù)通常不能滿(mǎn)足速動(dòng)性的要求。靈敏性:運(yùn)行方式變化較大時(shí),速斷保護(hù)有可能無(wú)法滿(mǎn)足要求。被保護(hù)線路很短時(shí),無(wú)限時(shí)電流速斷保護(hù)常為零。長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路過(guò)電流保護(hù)的靈敏度常常也很小。64五.三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)及應(yīng)用選擇性:通過(guò)動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間靈敏性受運(yùn)行方式變化影響大是電流保護(hù)主要缺點(diǎn)??煽啃裕豪^電器簡(jiǎn)單、數(shù)量少,整定計(jì)算和校驗(yàn)容易。
可靠性高是它的主要優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用:主要用在35kv及以下的單電源輻射網(wǎng)上,或大電流接地系統(tǒng)的末端線路上。五.三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)及應(yīng)用65靈敏性受運(yùn)行方式變化影響大是電流保護(hù)主五.三五.三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)及應(yīng)用綜合考慮了繼電保護(hù)的基本要求(“四性”)之后,三段式的配置是一種很好的設(shè)計(jì)。
在滿(mǎn)足可靠性和選擇性的前提下,Ⅰ段強(qiáng)調(diào)速動(dòng)性,Ⅱ段強(qiáng)調(diào)靈敏性,Ⅲ段保證可靠性。相互配合、相互兼顧。并且,短路電流越大(危害越大)時(shí),動(dòng)作越快。66五.三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)及應(yīng)用綜合考慮了繼電保護(hù)的基本要第二章
電網(wǎng)的電流保護(hù)67第二章
電網(wǎng)的電流保護(hù)1第2.1節(jié)
單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的
電流保護(hù)68第2.1節(jié)
單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的
電流保護(hù)2一、繼電器
繼電器是一種能自動(dòng)執(zhí)行通斷操作的部件,當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí),能使其輸出按預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)發(fā)生變化。分類(lèi):結(jié)構(gòu)功能單元件電磁型電流繼電器啟動(dòng)繼電器感應(yīng)型電壓繼電器度量繼電器整流型功率方向繼電器時(shí)間繼電器數(shù)字型阻抗繼電器信號(hào)繼電器中間繼電器69一、繼電器3一種電磁型電流繼電器工作原理對(duì)繼電器的基本要求是工作可靠(動(dòng)作門(mén)檻值穩(wěn)定,接點(diǎn)接觸良好),其動(dòng)作過(guò)程具有良好的“繼電特性”。(也稱(chēng)動(dòng)合觸點(diǎn))常開(kāi)接點(diǎn)圖形符號(hào)70一種電磁型電流繼電器工作原理對(duì)繼電器的基本要求是工作可靠(動(dòng)常閉接點(diǎn)(也稱(chēng)動(dòng)斷觸點(diǎn))圖形符號(hào)一種電磁型電流繼電器工作原理圖形符號(hào)常開(kāi)接點(diǎn)71常閉接點(diǎn)(也稱(chēng)動(dòng)斷觸點(diǎn))圖形符號(hào)一種電磁型電流繼電器工作原理繼電器的繼電特性:
動(dòng)作過(guò)程——>不動(dòng)“動(dòng)作電流”的電磁力矩
=彈簧力矩+摩擦力矩72繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程——>不動(dòng)“動(dòng)作電流”的電磁繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程“動(dòng)作電流”的電磁力矩>彈簧力矩+摩擦力矩
——>保持動(dòng)作狀態(tài)連通73繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程“動(dòng)作電流”的電磁力矩>繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程(重復(fù)一遍)動(dòng)作電流74繼電器的繼電特性:動(dòng)作過(guò)程(重復(fù)一遍)動(dòng)作電流8動(dòng)作電流繼電器的繼電特性:返回過(guò)程返回電流紅色:動(dòng)作后的返回過(guò)程“返回電流”的電磁力矩
+摩擦力矩=彈簧力矩75動(dòng)作電流繼電器的繼電特性:返回過(guò)程返回電流紅色:動(dòng)作后由圖可知:
動(dòng)作電流>返回電流繼電器的繼電特性:動(dòng)作電流返回電流76由圖可知:
動(dòng)作電流>返回電流繼電器的繼電特性:動(dòng)作1)動(dòng)作狀態(tài)垂直躍變——明確性(摩擦阻力一旦
被克服,就會(huì)形成躍變,不會(huì)緩變);繼電器的繼電特性:動(dòng)作電流返回電流2)
——穩(wěn)定性
(需要克服阻力)771)動(dòng)作狀態(tài)垂直躍變——明確性(摩擦阻力一旦
被克服,欠量型繼電器(反應(yīng)于測(cè)量量的減小而動(dòng)作)過(guò)量型繼電器(反應(yīng)于測(cè)量量的增大而動(dòng)作)
繼電器的表示方法:常開(kāi)接點(diǎn)常閉接點(diǎn)示意圖接點(diǎn)符號(hào)名稱(chēng)“常”——不帶電狀態(tài),不是“正常狀態(tài)”78欠量型繼電器(反應(yīng)于測(cè)量量的減小而動(dòng)作)常開(kāi)接點(diǎn)常閉接電壓繼電器的工作原理與此類(lèi)似。除了內(nèi)部設(shè)計(jì)不同以外,從線圈來(lái)看:導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多?!斎胱杩勾螅⒙?lián)接入79電壓繼電器的工作原理與此類(lèi)似。13二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對(duì)小電流接地系統(tǒng))小電流接地系統(tǒng):
在該電壓等級(jí)中,所有變壓器的中性點(diǎn)均不接地。80二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對(duì)小二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對(duì)小電流接地系統(tǒng))發(fā)生單相接地時(shí),幾乎沒(méi)有短路電流,不會(huì)燒壞設(shè)備,所以,還可以運(yùn)行1~2小時(shí)——供電可靠性高,但是,非故障相電壓升高為1.732倍,故,絕緣要求高。隨著電壓等級(jí)的提高,絕緣的投資會(huì)急劇增加。主要用在10~66kV的配電系統(tǒng)。81二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對(duì)小大電流接地系統(tǒng):在該電壓等級(jí)中,部分或所有變壓器的中性點(diǎn)直接接地。優(yōu)點(diǎn):絕緣要求低,絕緣的投資相對(duì)于小電流接地系統(tǒng)要低。缺點(diǎn):發(fā)生單相接地故障時(shí),會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流,會(huì)損壞設(shè)備等。(主要用在110kV及以上的電壓等級(jí)中)82大電流接地系統(tǒng):在該電壓等級(jí)中,部分或所有變16小電阻接地系統(tǒng)83小電阻接地系統(tǒng)17單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量特征問(wèn)題:如果變電站B、C、D還有其他負(fù)荷或者引出線時(shí)(這是一般的情況),怎么辦?——負(fù)荷端對(duì)短路電流計(jì)算的影響很小,可以忽略。84單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量特征問(wèn)題:如果變電站B、C、D還在故障點(diǎn)位置確定和故障類(lèi)型確定的情況下,短路電流Ik僅與系統(tǒng)等值阻抗Zs
有關(guān)。85在故障點(diǎn)位置確定和故障類(lèi)型確定的情況下,短路191)在某一地點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí),如果流過(guò)保護(hù)安裝處的電流為最大,則稱(chēng)此時(shí)的運(yùn)行方式為:最大方式。861)在某一地點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí),如果流過(guò)保護(hù)安202)在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類(lèi)型的短路時(shí),如果流過(guò)保護(hù)安裝處的電流為最小,則稱(chēng)此時(shí)的運(yùn)行方式為:最小方式。1)在某一地點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí),如果流過(guò)保護(hù)安裝處的電流為最大,則稱(chēng)此時(shí)的運(yùn)行方式為:最大方式。872)在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類(lèi)型的短路時(shí),如果流過(guò)1)在某短路電流隨故障點(diǎn)位置變化的曲線,稱(chēng)為短路電流變化曲線。根據(jù)短路電流的變化規(guī)律,來(lái)進(jìn)行電流保護(hù)的配置和整定計(jì)算。88短路電流隨故障點(diǎn)位置變化的曲線,稱(chēng)為短路電流變化曲線。根1、電流速斷保護(hù)(簡(jiǎn)稱(chēng):電流Ⅰ段)(1)工作原理:反應(yīng)于短路電流的幅值增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)(電流大于某個(gè)數(shù)值時(shí),立即動(dòng)作)。按照選擇性的要求,希望能保護(hù)本線路全長(zhǎng)。但是,保護(hù)2的測(cè)量電流無(wú)法區(qū)分K1點(diǎn)與K2點(diǎn)短路(電流大小幾乎一樣),因此,保護(hù)2的電流速斷保護(hù)按躲過(guò)相鄰下一條線路(K2)出口處短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大短路電流來(lái)進(jìn)行整定。(保證選擇性和可靠性,犧牲一定的靈敏性,獲得速動(dòng)性)891、電流速斷保護(hù)(簡(jiǎn)稱(chēng):電流Ⅰ段)但是,保護(hù)2的測(cè)量電
問(wèn)題1:為什么需要躲過(guò)最大短路電流?——>考慮最不利(惡劣)的條件,保證在各種情況下都能夠有選擇性。
問(wèn)題2:什么情況下會(huì)出現(xiàn)最大短路電流?——>系統(tǒng)最大運(yùn)行方式,發(fā)生三相短路。短路點(diǎn)確定后,ZA-B也就確定了。90問(wèn)題1:為什么需要躲過(guò)最大短路電流?問(wèn)題2:什么情況下會(huì)(2)整定計(jì)算原則整定計(jì)算的三要素:
1)整定值2)動(dòng)作時(shí)限3)靈敏性校驗(yàn)2號(hào)斷路器處的保護(hù)整定:1號(hào)斷路器處的保護(hù)整定:電流Ⅰ段整定方法(或稱(chēng)為原則)歸納為:躲過(guò)線路末端出現(xiàn)的最大短路電流!91(2)整定計(jì)算原則整定計(jì)算的三要素:1)整定值2號(hào)斷路器處符號(hào)說(shuō)明(斷路器1)92符號(hào)說(shuō)明(斷路器1)26可靠系數(shù)的考慮因素主要考慮了各種影響因素的相對(duì)誤差:1)非周期分量;2)暫態(tài)諧波;3)系統(tǒng)和線路參數(shù)的誤差;4)計(jì)算誤差;5)互感器傳變誤差;6)繼電器測(cè)量誤差;7)電動(dòng)勢(shì)波動(dòng);8)裕度。
一般取為1.2~1.3
93可靠系數(shù)的考慮因素主要考慮了各種影響因素的相對(duì)誤差:27根據(jù)參數(shù)計(jì)算出來(lái)的繼電器電流整定值(動(dòng)作值):二次整定值:94根據(jù)參數(shù)計(jì)算出來(lái)的繼電器電流整定值(動(dòng)作值):二次整定值:2動(dòng)作時(shí)限:t=0(秒)——>瞬時(shí)動(dòng)作(理想情況)實(shí)際上,都需要一定的測(cè)量時(shí)間,稱(chēng)為固有動(dòng)作時(shí)間。靈敏性校驗(yàn):用線路被保護(hù)范圍大小來(lái)衡量。(能保護(hù)線路的多長(zhǎng)?)95動(dòng)作時(shí)限:t=0(秒)——>瞬時(shí)動(dòng)作(理想29
保護(hù)范圍:大于動(dòng)作電流(整定值)的短路電流所對(duì)應(yīng)的保護(hù)區(qū)域。
保護(hù)范圍隨運(yùn)行方式,也隨故障類(lèi)型的變化而變化。96保護(hù)范圍:大于動(dòng)作電流(整定值)的短路電流30考慮最不利的情況(短路電流最?。?/p>
用最小保護(hù)范圍來(lái)校驗(yàn)電流Ι段的靈敏性
最小保護(hù)范圍——對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)最小運(yùn)行方式、發(fā)生兩相相間短路的情況?!D解法
·解析法97考慮最不利的情況(短路電流最小)31歸納:電流Ι段整定——躲過(guò)線路末端最大的短路電流。電流Ι段校驗(yàn)——按照最小的短路電流。無(wú)延時(shí)——瞬時(shí)動(dòng)作。
98歸納:32(3)電流Ι段單相原理接線圖
99(3)電流Ι段單相原理接線圖33(4)優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單可靠,動(dòng)作迅速。
缺點(diǎn):1)不能保護(hù)本線路全長(zhǎng);2)受系統(tǒng)運(yùn)行方
式的影響大;3)可能沒(méi)有保護(hù)范圍:運(yùn)行方
式變化較大、短線路時(shí)。當(dāng)線路與變壓器相連接時(shí),可以保護(hù)線路的全長(zhǎng),
并能夠保護(hù)變壓器的一部分(變壓器的阻抗較大)。100(4)優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單可靠,動(dòng)作迅速。
缺點(diǎn):1)不能保護(hù)2、限時(shí)電流速斷保護(hù)(電流Ⅱ段)要求:·保護(hù)線路的全長(zhǎng)(有足夠的靈敏度);
·具有最小的動(dòng)作時(shí)限(盡可能快)。(1)工作原理保護(hù)范圍延伸至下級(jí)線路,與下級(jí)線路電流Ι段配合。需帶時(shí)限,在時(shí)間上比下級(jí)線路的電流Ι段高t(換取選擇性)。(保證選擇性和可靠性,犧牲一定的速動(dòng)性,獲得靈敏性)1012、限時(shí)電流速斷保護(hù)(電流Ⅱ段)要求:·保護(hù)線路的全長(zhǎng)(有(2)整定電流假設(shè)M為保護(hù)1的電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍末端,則:(3)動(dòng)作時(shí)限(保證選擇性)
t2″=t1′+△t
(△t=0.3~0.5s)(非周期分量基本上衰減結(jié)束了,可以忽略影響)102(2)整定電流(3)動(dòng)作時(shí)限(保證選擇性)(非周期分(考慮:最小運(yùn)行方式、兩相相間短路的情況)若不滿(mǎn)足,再考慮與保護(hù)1的電流Ⅱ段相配合。(4)靈敏性校驗(yàn)?zāi)康模捍_保A-B線路任何地方的短路都能被切除。103(考慮:最小運(yùn)行方式、兩相相間短路的情況)(4)靈敏性校驗(yàn)?zāi)俊鱰考慮的因素:1)斷路器動(dòng)作時(shí)間+滅弧時(shí)間;2)時(shí)間繼電器的延時(shí)誤差;3)測(cè)量元件(電流繼電器)在外部故障切除后的返回延時(shí);4)裕度。通常取0.5s。采用快速滅弧和電子延時(shí)后,可以縮短到0.3s。(考試或交流中,可以?xún)H說(shuō):0.5秒延時(shí))104△t考慮的因素:38(5)電流Ⅱ段的原理接線
限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖105(5)電流Ⅱ段的原理接線限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖39(6)評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn):靈敏度好,能保護(hù)線路全長(zhǎng)。缺點(diǎn):帶0.3~1秒延時(shí),速動(dòng)性差一些;不能作為下一級(jí)線路的遠(yuǎn)后備電流Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)合工作就可以保證全線范圍內(nèi)的故障在0.5秒內(nèi)予以切除,一般情況下能夠滿(mǎn)足快速切除故障的要求,作為“主保護(hù)”。106(6)評(píng)價(jià)電流Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)合工作就可以保證全線范圍內(nèi)的故設(shè)計(jì)目的:不允許故障長(zhǎng)期存在。整定原則:躲過(guò)線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。
(目的是:故障切除后,應(yīng)當(dāng)可靠返回)3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(電流Ⅲ段)一般情況下,Ⅰ段和Ⅱ段的電流定值都較大一些,所以,基本上存在:
Ire>IL.max可以可靠返回107設(shè)計(jì)目的:不允許故障長(zhǎng)期存在。3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(電流(1)整定電流(啟動(dòng)電流)·本線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流·外部故障切除后已經(jīng)啟動(dòng)的保護(hù)能夠可靠返回3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(電流Ⅲ段)ABC45d3D21MMM108(1)整定電流(啟動(dòng)電流)3、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(電流Ⅲ段)AABC45d3D21MMM外部故障切除后電壓恢復(fù)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)有一個(gè)自啟動(dòng)的過(guò)程,自啟動(dòng)電流大于它的額定工作電流。要求:保護(hù)(如3、4、5)在自啟動(dòng)電流情況下必須可靠返回。109ABC45d3D21MMM外部故障切除后電壓恢復(fù)過(guò)程中,(2)動(dòng)作時(shí)限ABC45k23D21k1按上圖標(biāo)定的序號(hào),形成階梯型時(shí)限特性:110(2)動(dòng)作時(shí)限ABC45k23D21k1按上圖標(biāo)定的序?qū)τ诟话愕那闆r,第Ⅲ段時(shí)限特性如下:111對(duì)于更一般的情況,第Ⅲ段時(shí)限特性如下:45在電流Ⅰ、Ⅱ段以及斷路器都可以正常工作情況下,電流Ⅲ段的電流繼電器僅僅啟動(dòng)(電流定值較小),但是,延時(shí)較長(zhǎng),所以,不發(fā)跳閘命令(由電流Ⅰ段或Ⅱ段切除短路,電流Ⅲ段隨即返回);在電流Ⅰ、Ⅱ段或斷路器拒動(dòng)時(shí),電流Ⅲ段的延時(shí)才能夠“走到頭”,此時(shí)才發(fā)跳閘命令,故稱(chēng)為“后備保護(hù)”。112在電流Ⅰ、Ⅱ段以及斷路器都可以正常工作情況下,電流Ⅲ段的Ⅲ段的后備作用:1)近后備——同一地點(diǎn)電流Ⅰ、Ⅱ段拒動(dòng)的后備2)遠(yuǎn)后備——下一個(gè)變電站的保護(hù)和斷路器拒動(dòng)的后備(防止短路點(diǎn)不切除)順便提及:實(shí)際上,還有一種叫做“斷路器失靈保護(hù)”。113Ⅲ段的后備作用:47電流的相互配合關(guān)系114電流的相互配合關(guān)系48時(shí)間的相互配合關(guān)系及其管轄范圍115時(shí)間的相互配合關(guān)系及其管轄范圍49(3)靈敏性校驗(yàn)
最小運(yùn)行方式,本線路(相鄰線路)末端兩相短路。AB32C1k1116(3)靈敏性校驗(yàn)AB32C1k150(3)靈敏性校驗(yàn)
最小運(yùn)行方式,本線路(相鄰線路)末端兩相短路。AB32C1k1靈敏系數(shù)相互配合:越靠近故障點(diǎn)保護(hù)靈敏度應(yīng)當(dāng)越高Ksen.1>Ksen.2>Ksen.3117(3)靈敏性校驗(yàn)AB32C1k1靈敏系數(shù)相互配合:(4)原理接線與限時(shí)電流速斷保護(hù)類(lèi)似,主要區(qū)別是:時(shí)間繼電器的時(shí)間整定值不同。(5)評(píng)價(jià)簡(jiǎn)單可靠,動(dòng)作時(shí)限與短路電流的大小無(wú)關(guān)。故障靠電源越近,短路電流越大,過(guò)電流保護(hù)切除故障的時(shí)間越長(zhǎng)(不利)。118(4)原理接線52階段式電流保護(hù)的單相原理接線階段式電流保護(hù)簡(jiǎn)單、可靠,在35KV及以下低壓配電網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。主要缺點(diǎn):受電網(wǎng)接線及系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較大。119階段式電流保護(hù)的單相原理接線階段式電流保護(hù)簡(jiǎn)單5、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(供了解)反時(shí)限電流保護(hù):也是一種過(guò)電流保護(hù),其動(dòng)作時(shí)限與電流的大小有關(guān)。電流越小,動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng);電流越大,動(dòng)作時(shí)限越短。在一定程度上具有階段式電流保護(hù)的功能,可同時(shí)滿(mǎn)足速動(dòng)性和選擇性要求。避免動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng)!1205、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(供了解)反時(shí)限電流保護(hù):也是一種過(guò)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)間配合關(guān)系構(gòu)成一個(gè)比較自然的時(shí)間配合,最長(zhǎng)的時(shí)間不至于太長(zhǎng)。121反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)間配合關(guān)系構(gòu)成一個(gè)比較自然的時(shí)間配合三、電流保護(hù)的接線方式·電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式·三相星形接線與兩相星形接線(a)三相星形接線方式;(b)兩相星形接線方式①每相上均裝有TA和KA、Y形接線②KA的觸點(diǎn)并聯(lián)(或)①一相上不裝設(shè)TA和KA、Y形接線②KA的觸點(diǎn)并聯(lián)(或)(接A、C相)122三、電流保護(hù)的接線方式·電流繼電器與電流互感器二次線圈之1.三相星形接線和兩相星形接線的性能比較(1)相間短路中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng),都能夠正確動(dòng)作,但動(dòng)作的繼電器數(shù)目不同。
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