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第一章1-8什么條件下適合采用雙回路或者環(huán)形供電系統(tǒng)當(dāng)變電所35kV電源取自環(huán)形電網(wǎng)時(shí),其主結(jié)線采用哪種方式較為合適
對(duì)于供電可靠性要求較高,要求供電質(zhì)量較好時(shí)適合采用雙回路或者環(huán)形供電系統(tǒng)當(dāng)主變?yōu)?5kv,容量在7500kVA及以上;電壓60kv,容量在10000kVA及以上;電壓110kv,容量在31500kVA以上時(shí),其空載電流就超過了隔離開關(guān)的切、合能力。此時(shí)必須改用由五個(gè)斷路器組成的全橋結(jié)線,才能滿足要求。1-9什么叫橋式結(jié)線試述各種橋式結(jié)線的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用范圍。1-5對(duì)于具有兩回電源進(jìn)線,兩臺(tái)降壓變壓器的礦井終端總降壓變電所可采用橋式結(jié)線。它實(shí)質(zhì)上是用一座由一臺(tái)斷路器和兩臺(tái)隔離開關(guān)橫聯(lián)跨接的“橋”,來聯(lián)接兩個(gè)35~110kV“線路一一變壓器組”的高壓側(cè),從而用較少的斷路器組成一個(gè)可靠性較高的,操作靈活的雙回路變、配電系統(tǒng)。橋式結(jié)線根據(jù)跨接橋橫聯(lián)位置的不同,可分為內(nèi)橋、外橋和全橋三種。1.內(nèi)橋結(jié)線這種接線的跨接橋靠近變壓器側(cè),橋斷路器裝在線路斷路器之內(nèi),變壓器回路僅裝隔離開關(guān),由三臺(tái)斷路器構(gòu)成“”形,故稱為內(nèi)橋。內(nèi)橋結(jié)線提高了變電所供電的可靠性,倒換線路操作方便,設(shè)備投資與占地面積較少,缺點(diǎn)是倒換變壓器和擴(kuò)建成全橋不如外橋方便,故適用于進(jìn)線距離長(zhǎng),線路故障多,變壓器切換少,高壓側(cè)無(wú)穿越功率的終端變電所。2.外橋結(jié)線這種接線的跨接橋靠近線路側(cè),橋斷路器裝在變壓器斷路器之外,進(jìn)線回路僅裝隔離開關(guān),由三臺(tái)斷路器構(gòu)成“”形,故稱外橋。外橋結(jié)線倒換變壓器操作方便,易于過渡到全橋結(jié)線,且投資少,其運(yùn)行的靈活性與供電的可靠性和內(nèi)橋結(jié)線類似;它的缺點(diǎn)是倒換線路不方便,故適用于進(jìn)線距離短,主變壓器需經(jīng)常切換的礦井終端變電所。3.全橋結(jié)線這種結(jié)線,跨接橋居中,進(jìn)線回路與變匿器回路均裝有斷路器,由五臺(tái)斷路器構(gòu)成“H”形,故稱為全橋。全橋結(jié)線適應(yīng)性強(qiáng),供電可靠性高,操作方便,運(yùn)行靈活,并易于發(fā)展成單母線分段的中間變電所;它的缺點(diǎn)是設(shè)備多,投資大,變電所占地面積大,故適用于負(fù)荷較大,對(duì)供電要求較高的大型礦井終端變電所。1-10怎樣將全橋結(jié)線的35kV終端變電所擴(kuò)展為單母線分段的中間變電所擴(kuò)展前擴(kuò)展后
1-11繪制兩種具有一級(jí)負(fù)荷并設(shè)置兩臺(tái)變壓器的車間變電所主結(jié)線圖。1-12中性點(diǎn)接地方式有哪幾種類型各有何特點(diǎn)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為中性點(diǎn)直接接地(又稱大電流接地系統(tǒng))和中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地(又稱小電流接地系統(tǒng))兩種接地方式,各接地方式的特點(diǎn)如下:1.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí),非故障兩相的電壓不升高,由于接地電流非常大,不會(huì)發(fā)生間歇性電弧,同時(shí)內(nèi)部過電壓倍數(shù)較小,因而可以降低對(duì)線路絕緣水平的要求。由于單相接地就是單相短路,短路電流較大,保護(hù)裝置迅速而可靠地動(dòng)作,縮短了故障存在的時(shí)間。缺點(diǎn)是:因短路電流大,開關(guān)及電氣設(shè)備有時(shí)要選用較大的容量或規(guī)格。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)若未能及時(shí)切除,會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,而且對(duì)通訊的干擾強(qiáng)烈,故常用于110kV及以上的電網(wǎng)。對(duì)于380V低壓電網(wǎng),由于用戶需要380V和220V兩種電壓等原因,故也采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。2.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)這種系統(tǒng)在正常工作時(shí)供電變壓器的中性點(diǎn),不接地。對(duì)于短距離低壓輸電線,它的對(duì)地電容較小,發(fā)生接地故障時(shí)入地電流較小,對(duì)通訊線的干擾也較小,瞬時(shí)性接地故障往往能自動(dòng)消除;對(duì)于長(zhǎng)距離高壓輸電線,由于線路對(duì)地電容較大,單相接地電容電流較大時(shí)(6kV系統(tǒng)達(dá)30A,35kV系統(tǒng)大于10A),接地處容易發(fā)生間歇性電弧,在電網(wǎng)中引起高頻振蕩產(chǎn)生過電壓,使電網(wǎng)對(duì)地絕緣較低處發(fā)生接地短路故障,因而對(duì)接地電流值有一定的限制規(guī)定。中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的缺點(diǎn)是:當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí),無(wú)故障兩相的對(duì)地電壓升為相電壓的倍(即升為線電壓),危及相間絕緣,易造成兩相接地短路,當(dāng)單相接地電容電流較大時(shí),易產(chǎn)生間歇性電弧接地過電壓,而且內(nèi)部過電壓的倍數(shù)也較高。這沖系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:一相接地時(shí),接地電流小,保護(hù)裝置不動(dòng)作,電網(wǎng)還可以繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間,待作好準(zhǔn)備后故障線路再停電。由于3~60kV電網(wǎng)在供電系統(tǒng)中占的比重很大,如果采用接地系統(tǒng),則一相接地就會(huì)導(dǎo)致停電,降低了供電的可靠性,故我國(guó)3~60kV電網(wǎng)均采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。3.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)這種系統(tǒng)主要是利用消弧線圈(電抗器)的感性電流補(bǔ)償電網(wǎng)對(duì)地的電容電流,可減小單相接地時(shí)接地點(diǎn)的電流,不產(chǎn)生電弧,避免發(fā)生電弧接地過電壓。完全補(bǔ)償?shù)臈l件是,為了避免電網(wǎng)參數(shù)改變時(shí)產(chǎn)生串聯(lián)諧振,一般采取過補(bǔ)償運(yùn)行。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是:因要根據(jù)運(yùn)行網(wǎng)路的長(zhǎng)短決定消弧線圈投入的數(shù)量與地點(diǎn),故系統(tǒng)運(yùn)行較復(fù)雜,設(shè)備投資較大,實(shí)現(xiàn)選擇性接地保護(hù)困難。1-13在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中,為什么三相線路對(duì)地分布電容不對(duì)稱,或出現(xiàn)一相斷線時(shí),就可能出現(xiàn)消弧線圈與分布電容的串聯(lián)諧振為什么一旦系統(tǒng)出現(xiàn)這種串聯(lián)諧振,變壓器的中性點(diǎn)就可能出現(xiàn)危險(xiǎn)的高電位1-8如圖1-3所示,為變壓器中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈L接地的供電系統(tǒng)。當(dāng)三相線路對(duì)地分布電容不對(duì)稱或出現(xiàn)一相斷線時(shí),線路參數(shù)不再是對(duì)稱的,因此負(fù)載中性點(diǎn)將發(fā)生位移,導(dǎo)致0點(diǎn)與點(diǎn)之間出現(xiàn)電位差。由于線路參數(shù)的變化使C與L的關(guān)系恰好符合公式時(shí),在電壓UOO′的作用下,線路對(duì)地回路將發(fā)生消弧線圈與對(duì)地分布電容的串聯(lián)諧振?;芈芬坏┏霈F(xiàn)串聯(lián)諧振,由于總阻抗幾乎為零,故即使UOO′的數(shù)值不大,回路中也會(huì)流過很大的電流,流過消弧線圈L,產(chǎn)生較大的壓降,使變壓器中性點(diǎn)0對(duì)地呈現(xiàn)高電位,極易損壞變壓器的對(duì)地絕緣。圖1-3對(duì)地回路的串聯(lián)諧振示意圖1-14為什么我國(guó)380/220V低壓配電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式對(duì)于380/220V低壓配電系統(tǒng),我國(guó)廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式,而且引出有中性線N和保護(hù)線PE。中性線N的功能,一是用于需要220V相電壓的單相設(shè)備,二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流;三是減式少負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。保護(hù)線PE的功能,是防止發(fā)生觸電事故,保證人身安全。通過公共的PE線,將電氣設(shè)備外露的可導(dǎo)電部分連接到電源的接地中性點(diǎn)上,當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生單相接地(碰殼)故障時(shí),便形成單相短路,使保護(hù)動(dòng)作,開關(guān)跳閘,切除故障設(shè)備,從而防止人身觸電。這種保護(hù)稱為保護(hù)接零。1-15某企業(yè)35/10kV總降壓變電所的10kV單母線用斷路器分段,其中左段聯(lián)有10kV架空線20km、10kV電纜10km,右段母線聯(lián)有10kV架空線15km、10kV電纜14km,試求該10kV系統(tǒng)的最大和最小單相接地電流(變電所10kV母線上未裝設(shè)消弧線圈)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式最小電流最大電流為=29kA第二章2-1企業(yè)用電設(shè)備按工作制分那幾類各有什么特點(diǎn)答:企業(yè)用電設(shè)備,按其工作制分,有長(zhǎng)期連續(xù)工作制、短時(shí)工作制和斷續(xù)周期工作制三類。1.長(zhǎng)期連續(xù)工作制:這類工作制的用電設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行,負(fù)荷比較穩(wěn)定,如通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、水泵、電動(dòng)發(fā)電機(jī)等。對(duì)長(zhǎng)期工作制的用電設(shè)備有:2.短時(shí)工作制:這類工作制的用電設(shè)備工作時(shí)間很短,而停歇時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)。如煤礦井下的排水泵等。對(duì)這類用點(diǎn)設(shè)備也同樣有:3.短時(shí)連續(xù)工作制:這類工作制的用電設(shè)備周期性的工作。如此反復(fù)運(yùn)行,而工作周期一般不超過10min。如電焊機(jī)、吊車電動(dòng)機(jī)等。斷續(xù)周期工作制設(shè)備,可用“負(fù)荷持續(xù)率”來表征其工作性質(zhì)。2-2什么叫負(fù)荷持續(xù)率它表征哪類設(shè)備的工作特性負(fù)荷持續(xù)率為一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間與工作周期的百分比值,用表示表示T——工作周期,s;t——工作周期內(nèi)的工作時(shí)間,s;——工作周期內(nèi)的停歇時(shí)間,s。補(bǔ)充:斷續(xù)周期工作制設(shè)備,可用“負(fù)荷持續(xù)率”來表征其工作性質(zhì)。同一用電設(shè)備,在不同的負(fù)荷持續(xù)率工作時(shí),其輸出功率是不同的。因此,計(jì)算負(fù)荷時(shí),必須考慮到設(shè)備容量所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率,而且要按規(guī)定的負(fù)荷持續(xù)率進(jìn)行用電設(shè)備容量的統(tǒng)一換算。并且,這種換算應(yīng)該是等效換算,即按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來進(jìn)行換算。由于電流通過設(shè)備在時(shí)間t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為,因此,在設(shè)備電阻不變而產(chǎn)生熱量又相同的情況下,。而在同電壓下,設(shè)備容量。由式(2-11)可知,同一周期的負(fù)荷持續(xù)率。因此,,即設(shè)備容量與負(fù)荷持續(xù)率的平方根成反比。假如設(shè)備在下的額定容量為,則換算到下的設(shè)備容量為:(2-12)式中——負(fù)荷的持續(xù)率;——與銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率;——負(fù)荷持續(xù)率為時(shí)設(shè)備的輸出容量,kW。電焊機(jī)組要求統(tǒng)一換算到,吊車電動(dòng)機(jī)組要求統(tǒng)一換算到2-3什么叫負(fù)荷曲線什么叫年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)1.負(fù)荷曲線是用來表示一組用電設(shè)備的用電功率隨時(shí)間變化關(guān)系的圖形,它反映了用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。負(fù)荷曲線繪制在直角坐標(biāo)系內(nèi),縱坐標(biāo)表示電力負(fù)荷,橫坐標(biāo)表示時(shí)間。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分,有企業(yè)的、車間的或是某用電設(shè)備組的負(fù)荷曲線;按負(fù)荷的功率性質(zhì)分,有用功和無(wú)功負(fù)荷曲線;按所表示負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分,有年負(fù)荷曲線、月負(fù)荷曲線、日負(fù)荷曲線或工作班的負(fù)荷曲線。2.年最大負(fù)荷,就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)平均功率,并分別用符號(hào),和表示。年最大負(fù)荷利用小時(shí)是一個(gè)假想時(shí)間,在此時(shí)間內(nèi),電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能,恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。年最大負(fù)荷利用小時(shí)用符號(hào)表示。(補(bǔ)充:與企業(yè)的生產(chǎn)班制有較大關(guān)系。例如一班制企業(yè),1800~2500h;兩班制企業(yè),3500~4500h;三班制企業(yè),5000~7000h。)2-4什么叫計(jì)算負(fù)荷正確確定計(jì)算負(fù)荷有什么意義按計(jì)算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng),與按實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)行所產(chǎn)生最大熱效應(yīng)相等。(計(jì)算負(fù)荷是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備時(shí)所使用的一個(gè)假想負(fù)荷。通常規(guī)定取30min平均負(fù)荷最大值、和作為該用戶的“計(jì)算負(fù)荷”,用、和表示。)雖然年最大負(fù)荷和計(jì)算負(fù)荷定義不同,但其物理意義很相近,都是代表半小時(shí)內(nèi)平均負(fù)荷最大值,所以二者相等,我們可以用計(jì)算負(fù)荷來表示年最大負(fù)荷,以便進(jìn)一步進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)算。2-5確定計(jì)算負(fù)荷的需要系數(shù)法和二項(xiàng)系數(shù)法有什么特點(diǎn)各適用哪些場(chǎng)合利用需用系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn):公式簡(jiǎn)單,計(jì)算方便。只用一個(gè)原始公式就可以表征普遍的計(jì)算方法。對(duì)于不同性質(zhì)的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值,經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計(jì)和積累,數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確,為供電設(shè)計(jì)創(chuàng)造了很好的條件。這種方法的缺點(diǎn):需用系數(shù)法沒有考慮大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)整個(gè)計(jì)算負(fù)荷、的影響,尤其是當(dāng)總用電設(shè)備較少時(shí),影響更大。需用系數(shù)法適用于備用電設(shè)備容量相差較小,且用電設(shè)備數(shù)量較多的用電設(shè)備組。二項(xiàng)系數(shù)法的優(yōu)點(diǎn):不僅考慮了用電設(shè)備組的平均最大負(fù)荷,而且還考慮了容量最大的少數(shù)用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的額外影響。缺點(diǎn):二項(xiàng)式計(jì)算系數(shù)、和的值缺乏足夠的理論根據(jù)。而且,目前這方面的數(shù)據(jù)較少,因而,使其應(yīng)用受到一定的局限。二項(xiàng)系數(shù)法比較適合于確定用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少,而其容量差別又較大的用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算。如機(jī)械加工企業(yè)、煤礦井下綜采工作面等。(注:二項(xiàng)系數(shù)法在計(jì)算計(jì)算負(fù)荷時(shí),并未像需用系數(shù)法一樣通過需用系數(shù)乘以平均功率來表示計(jì)算負(fù)荷,而是考慮了企業(yè)內(nèi)臺(tái)最大容量的電動(dòng)機(jī)在某一生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)較密集地處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的“尖峰負(fù)荷”效應(yīng)。如果已知臺(tái)最大容量的電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繛椋瑒t可以由下式表示:,b,c均可由書中表2-4查得,最主要的是計(jì)算,而可由公式來表示,其中,說一個(gè)例外情況按二項(xiàng)系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷時(shí),如果設(shè)備總臺(tái)數(shù)少于表2-7中規(guī)定的最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)的2倍時(shí),則其最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)也宜相應(yīng)減少。建議取,則按“四舍五入”取整規(guī)則。如果用電設(shè)備組只有1~2臺(tái)用電設(shè)備,就可以認(rèn)為。)2-6什么叫最大負(fù)荷損耗小時(shí)它與最大負(fù)荷利用小時(shí)的區(qū)別在哪里兩者又有什么聯(lián)系最大負(fù)荷損耗小時(shí)的物理意義是:假想供電線路按年半小時(shí)最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行小時(shí),在時(shí)間內(nèi)損耗的電能恰好等于實(shí)際變化負(fù)荷在指定時(shí)間T內(nèi)損耗的電能。最大負(fù)荷損耗小時(shí)單以線路損耗作為研究對(duì)象,最大負(fù)荷利用小時(shí)則以整個(gè)供電系統(tǒng)作為研究對(duì)象;但是二者都是假想時(shí)間,均是先假定一個(gè)恒定功率,以該恒定功率工作時(shí)間后所消耗的電能,等效為指定時(shí)間T內(nèi)消耗的實(shí)際電能。而即為該假想時(shí)間。(只是最大負(fù)荷損耗小時(shí)研究的只是線路損耗,最大負(fù)荷利用小時(shí)研究的是整個(gè)線路消耗。)2-7什么叫平均功率因數(shù)和瞬時(shí)功率因數(shù)各有什么用途平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)功率因數(shù)的平均值,也稱加權(quán)平均功率因數(shù)。我國(guó)電業(yè)部門每月向企業(yè)收取電費(fèi),就規(guī)定電費(fèi)要按每月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。最為電能質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志。(平均功率因數(shù)按下式計(jì)算:式中——某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能,kW·h;——某一時(shí)間內(nèi)消耗的無(wú)功電能,kvar·h。)瞬時(shí)功率因數(shù)是瞬時(shí)值,指在某一時(shí)刻的功率因數(shù)。即該時(shí)刻有功功率占視在功率的百分?jǐn)?shù)。瞬時(shí)功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無(wú)功功率變化情況,以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。2-8進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,提高功率因數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)有哪些好處對(duì)企業(yè)本身又有哪些好處提高功率因數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)有如下益處:(1)提高電力系統(tǒng)的供電能力(2)降低網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗提高功率因數(shù)對(duì)企業(yè)供電系統(tǒng)有如下益處:(1)減少網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失,提高供電質(zhì)量,使網(wǎng)絡(luò)末端企業(yè)用電設(shè)備的電壓質(zhì)量提高;(4)降低電能成本2-9電力變壓器的有功功率損耗包括哪兩部分如何確定與負(fù)荷各有什么關(guān)系有功功率損耗可由兩部分組成:其一是空載損耗,又稱鐵損。它是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗。因?yàn)樽儔浩髦鞔磐▋H與外施電壓有關(guān),當(dāng)外施電壓U和頻率f恒定時(shí),鐵損是常數(shù)(在變壓器出廠時(shí)已經(jīng)給定),與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)??梢酝ㄟ^變壓器空載試驗(yàn)確定鐵損。另一部分是短路損耗,又稱銅耗。它是變壓器負(fù)荷電流在一次線圈和二次線圈電阻中產(chǎn)生的有功損耗,其值與負(fù)荷電流的平方成正比??梢酝ㄟ^變壓器短路試驗(yàn)確定銅耗。2-10有一進(jìn)行大批生產(chǎn)的機(jī)械加工車間,其金屬切削機(jī)床的電動(dòng)機(jī)容量共800kW,通風(fēng)機(jī)容量共56kW,供電電壓380V,試分別確定各組用電設(shè)備和車間的計(jì)算負(fù)荷、、和。解采用需用系數(shù)法
1)金屬切削機(jī)床組(大批生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床)
查表2-2,可取Kd=,cosφ=,tanφ=
Pca(1)=×800kW=160kWQca(1)=160kW×=kvar
2).通風(fēng)機(jī)組
查表2-2,可取Kd=,cosφ=,tanφ=
Pca(2)=×56kW=Qca(2)=kW×=kvar
3)查表2-3,取Ksi=(取熱加工車間)
2-11有一機(jī)修車間,擁有冷加工機(jī)床52臺(tái),共200kW;行車1臺(tái),(=15%);通風(fēng)機(jī)4臺(tái),共5kW;點(diǎn)焊機(jī)3臺(tái),共(=65%)。車間采用三相四線制供電。試確定車間的計(jì)算負(fù)荷、、和。解:1)冷加工機(jī)組Kd=cosφ=tanφ=Pca(1)=200×=40kWQca(1)=40×=2)行車Kd=cosφ=tanφ=換算到ε=25%Pca(2)=×Kd=Qca(2)=×=2)通風(fēng)機(jī)組Kd=cosφ=tanφ=Pca(3)=5×=4kWQca(3)=4×=3kvar點(diǎn)焊機(jī)組Kd=cosφ=tanφ=換算到ε=100%Pca(4)=×Kd=Qca(4)=×=取Ksi=Pca=×(40++4+)=Qca=×(++3+)=車間采用三相四線制=380V2-12有一380V的三相線路,供電給35臺(tái)小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)有:1臺(tái);4kW3臺(tái);3kWl2臺(tái)。試分別用需要系數(shù)法和二項(xiàng)系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷、、和。并比較兩種方法的計(jì)算結(jié)果,說明兩種方法各適用什么場(chǎng)合解(一)需用系數(shù)法:查表2-2Kd=cosφ=tanφ=Pca=×=Qca=×≈(二)二項(xiàng)系數(shù)法:查表2-3b=c=X=5cosφ=tanφ=Px=+4×3+3=Pca=×+×=Qca=Pca·tanφ=×≈需用系數(shù)法:
公式簡(jiǎn)單,計(jì)算方便,采用范圍最廣。
二項(xiàng)式法:
當(dāng)確定的用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別相當(dāng)大的低壓支線和干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)采用。2-13有一條高壓線路供電給兩臺(tái)并列運(yùn)行的電力變壓器。高壓線路采用LJ-70鋁絞線,以幾何間距架設(shè)2km,已知:。兩臺(tái)電力變壓器均為-800/10型,總的計(jì)算負(fù)荷900kW,如。試分別計(jì)算此高壓線路和電力變壓器的功率損耗和年電能損耗。解:高壓線路:變壓器:2-14某廠的有功計(jì)算負(fù)荷為2400kW,功率因數(shù)為,打算在變電所10kV母線上集中補(bǔ)償,使功率因數(shù)提高到。試計(jì)算所需電容器的總?cè)萘侩娙萜鹘M的電容值應(yīng)是多大補(bǔ)償后的視在計(jì)算容量為多少解:第三章第四章3-1無(wú)限大與有限電源容量系統(tǒng)有何區(qū)別對(duì)于短路暫態(tài)過程有何不同無(wú)限大容量電源:1.電源內(nèi)阻抗為0。2.短路過程中電源端電壓恒定不變。3.短路電流周期分量恒定不變。通常將電源容量遠(yuǎn)大于系統(tǒng)供給短路點(diǎn)的短路容量或電源內(nèi)阻抗小于短路回來總阻抗10%的電源作為無(wú)限大容量電源。有限大容量電源:1.內(nèi)阻抗不可忽略,且是變化的。2.電源的端電壓是衰減的。3.短路電流周期分量幅值是衰減的。3-2有人說三相電路中三相的短路電流非周期分量之和等于零,并且三相短路全電流之和也為零,這個(gè)結(jié)論是否正確為什么兩種說法都是對(duì)的。各相短路電流都是由一個(gè)周期分量和一個(gè)幅值按指數(shù)規(guī)律衰減的非周期分量疊加而成。各項(xiàng)周期分量由于幅值相等、相位互差,是一組對(duì)稱量,故其相量和必為零,各相非周期分量除系數(shù)外均為三個(gè)完全相等的、時(shí)問常數(shù)相同的衰減量,而它們的系數(shù)和又為零,故各相非周期分量之和也為零;同樣道理,各相短路電流之和也為零。3-3在什么條件下,發(fā)生三相短路沖擊電流值最大若A相出現(xiàn)最大沖擊短路電流,B、C相的最大瞬時(shí)短路電流是多少最大短路電流瞬時(shí)值條件:(1)短路瞬時(shí)電壓過零t=0時(shí),(2)短路前空載或(3)短路回路阻抗為純電抗性質(zhì)短路最大瞬時(shí)值出現(xiàn)在短路后的半個(gè)周期,即t=P107頁(yè)公式(3-10)B、C相與A相有120度相角差。均為3-4什么是變壓器的短路電壓百分值為什么它與變壓器的短路阻抗百分值相同變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)當(dāng)變壓器二次繞組短路,一次繞組流通額定電流時(shí)所施加的電壓稱為阻抗電壓,通常阻抗電壓以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示:實(shí)際上此電壓是變壓器通電側(cè)和短路側(cè)的漏抗在額定電流下的壓降。阻抗電壓除以額定電流就是短路阻抗。短路阻抗也用其占額定參考阻抗的百分?jǐn)?shù)來表示,這樣,這兩個(gè)百分?jǐn)?shù)就是相同的,所以通常把兩者混為一談,但實(shí)際物理意義是不同的。3-5三相短路電流周期分量假想時(shí)間的物理意義是什么短路電流變化規(guī)律復(fù)雜,為簡(jiǎn)化計(jì)算,用穩(wěn)態(tài)短路電流經(jīng)某一假想時(shí)間計(jì)算實(shí)際短路電流產(chǎn)生熱量。無(wú)限大容量系統(tǒng)中,短路電流的周期分量恒等于穩(wěn)態(tài)短路電流,則短路電流周期分量的假想時(shí)間就是短路電流的持續(xù)時(shí)間。大于1s時(shí),非周期分量已衰減完畢,短路全電流對(duì)應(yīng)的假想時(shí)間就等于短路電流周期分量假想時(shí)間。3-7在某一供電線路內(nèi),安裝一臺(tái)=5(=150A;=6kV)的電抗器,現(xiàn)將這一電抗器用=300A的電抗器代替并要保持電抗值不變,問替換的電抗器的%應(yīng)該是多少(①=6kV;②=10kV)
3-8某一供電系統(tǒng),母線電壓為保持不變,有n條電纜出線并聯(lián)到某一點(diǎn),要求在該點(diǎn)的短路電流沖擊值不大于30kA。問n最大是多少每條出線均串有電抗器限流,其參數(shù)如下:電抗器=10kV,=200A,%=4;電纜=1500m,=/km,=/km。解:1.計(jì)算一條線路的阻抗電抗器電抗電纜的電阻與電抗一條線路的電阻、電抗及阻抗2.計(jì)算及式中——線路電感。應(yīng)該指出,對(duì)于多路相同參數(shù)的線路并聯(lián),其并聯(lián)路數(shù)并不影響值的大小。沖擊系數(shù)3.計(jì)算三相短路電流允許值4.算容許關(guān)聯(lián)的線路數(shù)N對(duì)于點(diǎn)的最小容許阻抗為故得3-9法一有名制法〔解題思路〕該題供電系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,供電電壓等級(jí)只有35kV、6kV兩種,故可用有名制法進(jìn)行計(jì)算。首先,算出個(gè)元件的電抗,然后根據(jù)各點(diǎn)的等效計(jì)算短路回路總阻抗,最后就可以根據(jù)公式算出題意所求的各短路參數(shù)。本題可以按以下兩步求解;各元件電抗的計(jì)算;各點(diǎn)等效計(jì)算圖與短路參數(shù)的計(jì)算。解:1.各元件電抗的計(jì)算折算到6
kV側(cè)的變壓器電抗電纜電抗2.各點(diǎn)短路的等效計(jì)算圖與短路參數(shù)的計(jì)算法二標(biāo)幺制法解:1.各元件標(biāo)幺電抗的計(jì)算2.各點(diǎn)短路的等效計(jì)算圖與短路參數(shù)的計(jì)算第六章6-1對(duì)繼電保護(hù)的基本要求是什么它們之間有何聯(lián)系對(duì)繼電保護(hù)的基本要求是:在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生最輕故障的情況下,保護(hù)裝置能夠快速、可靠并有選擇性的將故障部分切除。保護(hù)裝置的選擇性表現(xiàn)在發(fā)生故障時(shí),使離故障點(diǎn)最近的斷路器首先跳閘切斷故障,從而使其它非故障線路能繼續(xù)運(yùn)行,也就是把故障停電限制在最小范圍內(nèi)。保護(hù)裝置的快速性主要是指從故障發(fā)生到故障切除的時(shí)問要短,這樣可以減輕散障的危害程度,防止系統(tǒng)的解并與事態(tài)的進(jìn)一步惡化,有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定和恢復(fù),并為電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)創(chuàng)造條件。保護(hù)裝置的靈敏性是指其對(duì)故障的反應(yīng)能力,一般用靈敏度來衡量。一個(gè)保護(hù)裝置若有較高的靈敏度,就不會(huì)因繼電器內(nèi)部某些阻力的增加或因輕故障時(shí)電流較小而產(chǎn)生拒動(dòng),從而保證保護(hù)裝置在故障時(shí)可靠地動(dòng)作。通常對(duì)于主保護(hù)要求靈敏度不小于~2。保護(hù)裝置的可靠性是指其該動(dòng)作時(shí)不應(yīng)拒動(dòng),不該動(dòng)作時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)的性能??煽啃愿叩谋Wo(hù)裝置,當(dāng)在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí),它一定會(huì)動(dòng)作而不拒動(dòng),而在其保護(hù)范圍外發(fā)生故障時(shí),它一定不動(dòng)且不會(huì)誤動(dòng)。保護(hù)裝置的可靠性主要由三個(gè)條件來滿足,一是裝置本身的可靠性,二是靈敏度的保證,三是系統(tǒng)中后備保護(hù)的設(shè)置。當(dāng)基本要求不可能全部滿足時(shí),應(yīng)優(yōu)先滿足可靠性和選擇性的要求。但是,對(duì)于目前煤礦井下6~10kV電網(wǎng)的繼電保護(hù),應(yīng)作特殊情況考慮,宜優(yōu)先滿足可靠性和靈敏度的要求,即寧可付出擴(kuò)大停電范圍和增多停電次數(shù)的代價(jià),以求避免因電氣事故而引發(fā)更大的礦井事故。由于一律采用無(wú)時(shí)限速斷及要求有一級(jí)后備保護(hù),即上一級(jí)開關(guān)的過流保護(hù)裝置必須作為下一級(jí)開關(guān)過流保護(hù)裝置的后備。因此,后備保護(hù)的靈敏度要用下一級(jí)開關(guān)主保護(hù)范圍的末端最小兩相短路電流來校驗(yàn)(應(yīng)大于。顯然,由于上級(jí)保護(hù)范圍已覆蓋到下一級(jí),故當(dāng)在下一級(jí)開關(guān)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí),兩級(jí)開關(guān)將同時(shí)跳閘,因而沒有選擇性。這就是目前煤礦井下過流保護(hù)犧牲選擇性,保證可靠性與快速性的例子。對(duì)于快速性與選擇性不能同時(shí)滿足時(shí),則應(yīng)根據(jù)其各自對(duì)電網(wǎng)影響的大小來決定。例如有的電網(wǎng)在發(fā)生嚴(yán)重短路時(shí),可能造成電網(wǎng)的解裂,此時(shí)就應(yīng)以快速性為主;又如有的電網(wǎng)短路電流不大,如果無(wú)選擇性的動(dòng)作就會(huì)造成停電面的擴(kuò)大或重要用戶的停電,此時(shí)就應(yīng)以選擇性為主。如煤礦變電所,一般在電網(wǎng)末端短路電流不大,但若為無(wú)選擇性的動(dòng)作,可能導(dǎo)致全礦停電事故,故應(yīng)以選擇性為主。6-2為什么反應(yīng)參數(shù)增加的繼電器其返回系數(shù)總是小子1,而反應(yīng)參數(shù)減小,總是大于1繼電器是一個(gè)能自動(dòng)動(dòng)作的、躍變式地反應(yīng)輸入?yún)?shù)變化的電器。只要所加的輸入?yún)?shù)增(或減)到一定數(shù)值,它就動(dòng)作,其輸出就是其接點(diǎn)的打開或閉合,從而達(dá)到控制或保護(hù)的目的。繼電器動(dòng)作后,當(dāng)輸入?yún)?shù)減小(或增大)到一定數(shù)值,它又會(huì)自動(dòng)返回,恢復(fù)原來的不動(dòng)作狀態(tài)。繼電器的返回系數(shù)定義為返回參數(shù)量與動(dòng)作參數(shù)量的比值,用表示,即式中,X可以是電壓、電流、阻抗、頻率等各種物理量。返回系數(shù)是繼電器的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。對(duì)于反應(yīng)參數(shù)增加的繼電器,其動(dòng)作參數(shù)量是使繼電器能動(dòng)作的最小參數(shù)量,即參數(shù)從正常值增加到剛好使繼電器動(dòng)作的數(shù)值,而其返回參數(shù)量,是使繼電器剛能返回的最大參數(shù)量,即參數(shù)從動(dòng)作值減小到剛好使繼電器返回的最大數(shù)值,故有,則。對(duì)于反應(yīng)參數(shù)減小的繼電器,其動(dòng)作參數(shù)量是使繼電器能動(dòng)作的最大參數(shù)量,即參數(shù)從正常值減小到剛好使繼電器動(dòng)作的值;而其返回參數(shù)量,是使繼電器剛能返回的最小參數(shù)量,即參數(shù)從動(dòng)作值增大到剛好使繼電器返回的值,故有,則。一般返回系數(shù)越是接近于1,表示該繼電器的繼電特性愈好。在非主保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí),作為后備保護(hù)的繼電器也會(huì)起動(dòng)。當(dāng)故障段被切除后,這些繼電器應(yīng)立即返回,否則將引起無(wú)選擇性的誤動(dòng)作。具有較高返回系數(shù)的繼電器,就可以較好的滿足這一要求。規(guī)程規(guī)定,過流繼電器的返回系數(shù)不應(yīng)低于,低電壓繼電器的返回系數(shù)不應(yīng)高于。但返回系數(shù)也不是越接近1越好。例如作為保護(hù)裝置起動(dòng)元件的繼電器,在動(dòng)作可靠的前提下,為了降低繼電器動(dòng)作電流的整定值,常希望有較高的返回系數(shù),如要求達(dá)到~,這樣可以使保護(hù)裝置獲得較高的靈敏度。但電磁式繼電器若返回系數(shù)過高,就不能保證接點(diǎn)接觸時(shí)有足夠的壓力,使接點(diǎn)抖動(dòng),從而降低繼電器本身的可靠性。6-3試分析三種電流保護(hù)接線的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)。完全星形接線方式能保護(hù)任何相間短路和單相接地短路。不完全星形和兩相電流差接線方式能保護(hù)各種相間短路,但在沒有裝設(shè)電流互感器的一相(B相)發(fā)生單相接地短路時(shí),保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作。不過對(duì)于小接地電流電網(wǎng)(中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)),單相接地故障通常采用專門的零序保護(hù)。兩點(diǎn)接地短路情況在小接地電流電網(wǎng)中,單相接地時(shí)允許繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行,進(jìn)行查找接地點(diǎn)。故不同相的兩點(diǎn)接地時(shí),只需切除一個(gè)接地點(diǎn),以減小停電范圍。供電網(wǎng)絡(luò)中,假設(shè)在線路l1的B相和線路l2的C相發(fā)生兩相接地短路,并設(shè)線路l1和l2上的保護(hù)具有相同的動(dòng)作時(shí)限。如果用完全星形接線方式,則線路l1和l2將被同時(shí)切除;如果采用兩相兩繼電器不完全星形接線方式,并且兩條線路的保護(hù)都裝在同名相上.從保護(hù)兩點(diǎn)接地故障來看,不完全星形接線方式是比較好的。此外,它用的電流互感器和繼電器也較少,節(jié)約投資。Y,d變壓器后兩相短路的情況對(duì)小接地電流電網(wǎng),采用完全星形和不完全星形兩種接線方式時(shí),各有利弊。但考慮到不完全星形接線方式節(jié)省設(shè)備和平行線路上不同相兩點(diǎn)接地的機(jī)率較高,故多采用不完全星形接線方式。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)接有Y,d接線的變壓器時(shí),為提高對(duì)兩相短路保護(hù)的靈敏度,可以采用兩相三繼電器的接線方式。接在公共線上的繼電器,即反應(yīng)B相電流。對(duì)于大接地電流電網(wǎng),為適應(yīng)單相接地短路保護(hù)的需要,應(yīng)采用完全星形接線。6-4無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)怎樣實(shí)現(xiàn)選擇性有時(shí)限的電流保護(hù)怎樣實(shí)現(xiàn)選擇性無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流。是按躲過被保護(hù)線路末端最大短路電流整定,這樣就使保護(hù)范圍預(yù)先限制在線路的一定區(qū)段內(nèi),也就是保護(hù)范圍不超出被保護(hù)線路之外。顯然該線路末端的最大短路電流必大于下一段線路各點(diǎn)處的最大短路電流,即表示它與下一段線路保護(hù)裝置無(wú)共同保護(hù)區(qū),因而不需要與下一段線路的過流保護(hù)進(jìn)行時(shí)問配合,就能保證動(dòng)作的選擇性。換句話說,無(wú)時(shí)限流速斷是靠提高動(dòng)作電流整定值的方法實(shí)現(xiàn)選擇性的。有時(shí)限的電流保護(hù)分為定時(shí)限和反時(shí)限兩種,各保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限是從用戶到電源逐級(jí)加長(zhǎng)的(定時(shí)限為~,反時(shí)限為~1s),越靠近電源的線路其保護(hù)裝置的時(shí)限越長(zhǎng)。當(dāng)線路上遠(yuǎn)離電源端發(fā)生短路故障時(shí),短路電流由電源經(jīng)線路流至短路點(diǎn),沿途各線路的保護(hù)裝置都有可能起動(dòng)。但由于短路故障所在線路的保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間最短,故它首先動(dòng)作切除故障,則其它保護(hù)裝置就自動(dòng)返回,從而實(shí)現(xiàn)了選擇性??傊?,有時(shí)限的電流保護(hù)是靠其階梯式時(shí)限特性來實(shí)現(xiàn)選擇性的。定時(shí)速斷是靠與下一級(jí)瞬時(shí)速斷相配合來實(shí)現(xiàn)其選擇性的。因?yàn)樯弦患?jí)的定時(shí)速斷保護(hù)范圍要深入到相鄰的下一級(jí)回路,但其深入范圍,小于下一級(jí)瞬時(shí)速斷的保護(hù)范圍。因此在下一級(jí)瞬時(shí)速斷保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí),該級(jí)的瞬時(shí)速斷與上一級(jí)的定時(shí)速斷可能同時(shí)起動(dòng),但由于瞬時(shí)速斷先動(dòng)切除故障,定時(shí)速斷就自動(dòng)返回,從而作到了有選擇性的動(dòng)作。所以在設(shè)置定時(shí)速斷時(shí),下一級(jí)保護(hù)必須有瞬時(shí)速斷,而且其保護(hù)范圍要大于上一級(jí)的定時(shí)速斷的深入部分,才能實(shí)現(xiàn)選擇性。6-5電網(wǎng)的短路保護(hù)方式:定時(shí)限過流、電流速斷、反時(shí)限過流、電流電壓聯(lián)鎖速斷、三段式保護(hù)等。試用四條基本要求衡量每種保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn),列表進(jìn)行比較。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單可靠,動(dòng)作迅速缺點(diǎn):保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響;受線路長(zhǎng)短的影響較大;當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大,或者被保護(hù)線路的長(zhǎng)度很短時(shí),無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)就可能沒有保護(hù)范圍,因而不能采用。對(duì)帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)作可靠能保護(hù)本條線路全長(zhǎng)缺點(diǎn):不能作為相鄰元件(下一條線路)的后備保護(hù),只能對(duì)相鄰元件的一部分起后備保護(hù)作用。對(duì)定時(shí)限過電流保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,對(duì)單側(cè)電源的放射型電網(wǎng)能保證有選擇性的動(dòng)作。不僅能作本線路的近后備(有時(shí)作為主保護(hù)),而且能作為下一條線路的遠(yuǎn)后備。在放射型電網(wǎng)中獲得廣泛應(yīng)用,一般在35千伏及以下網(wǎng)絡(luò)中作為主保護(hù)。缺點(diǎn):?jiǎn)蝹?cè)電源供電線路中,越靠近電源側(cè),負(fù)荷電流越大,定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越大,靈敏度越低,對(duì)靠電源端的故障不能快速切除。三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單、可靠,并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求。缺點(diǎn):直接受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響,而靈敏性則必須用系統(tǒng)最小運(yùn)行方式來校驗(yàn),故往往不能滿足靈敏系數(shù)或保護(hù)范圍的要求。電流電壓聯(lián)鎖速斷優(yōu)點(diǎn):保護(hù)范圍很大缺點(diǎn):靈敏度不高反時(shí)限過流保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn):所用繼電器數(shù)量大為減少,一種GL型電流繼電器就基本上能取代定時(shí)限過流保護(hù)的電流繼電器,時(shí)間繼電器,中間繼電器和信號(hào)繼電器等一系列繼電器,因此投資少,接線簡(jiǎn)單,而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù).由于GL型繼電器的觸點(diǎn)容量大,所以可直接接通跳閘線圈,且適合交流操作.缺點(diǎn):動(dòng)作時(shí)間整定比較復(fù)雜,繼電器動(dòng)作誤差較大,當(dāng)短路電流較小時(shí),其動(dòng)作時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng),延長(zhǎng)了故障持續(xù)時(shí)間.6-7電力變壓器通常需要裝設(shè)哪些繼電保護(hù)裝置它們的保護(hù)范圍如何劃分的答:1.變壓器的氣體保護(hù):主要用作變壓器油箱內(nèi)部故障的主保護(hù)以及油面過低保護(hù)。2.變壓器的電流速斷保護(hù):氣體保護(hù)不能反應(yīng)變壓器的外部故障,尤其是變壓器接線端子絕緣套管的故障,因而對(duì)于較小容量的變壓器(如5600kVA以下),特別是車間配電用變壓器(容量一般不超過1000kVA),廣泛采用電流速斷保護(hù)作為電源側(cè)繞組、套管及引出線故障的主要保護(hù)。3.變壓器的差動(dòng)保護(hù):主要用作變壓器內(nèi)部繞組、絕緣套管及引出線相間短路的主保護(hù)。4.變壓器的過流保護(hù):防止外部短路引起變壓器繞組的過電流,并作為差動(dòng)和氣體保護(hù)的后備。6-8變壓器縱差保護(hù)與線路縱差保護(hù)有何異同答:縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是通過比較被保護(hù)對(duì)象縱向
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