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1、電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱12,電力系統(tǒng)的部分接線如圖1 2,各電壓級(jí)的額定電壓及功率輸送方向表于圖中。試求:(1)發(fā)電機(jī)及各變壓器高低繞組的額定電壓;(2)各變壓器的額定變比;(3)設(shè)變壓器T 1工作于+5%抽頭,T 2,T 4工作于主抽頭,T-3工作于 2.5%抽頭時(shí),各變壓器的實(shí)際變比。解:(1)總的原則:發(fā)電機(jī)的額定電壓比同電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%;變壓器一次側(cè)額定電壓等于同電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高,二次側(cè)額定電壓比同電壓級(jí)網(wǎng) 絡(luò)的額定電壓高10%。其中,變壓器受功率側(cè)為一次側(cè),輸功率側(cè)為二次側(cè)。發(fā)電機(jī):Vgn 10.5kV變壓器 T1:Vn1 10.5kV,VN2 242kV.變壓器
2、 T 2:VN1 220kV,VN2 121kV,VN3 38.5kV.變壓器 T 3:VN1 35kV,VN2 11kV.變壓器 T 4:VN1 220kV,VN2 121kV.(2)各變壓器的額定變比變壓器 T1:kT1N V%:2 10.5242 0.0434.變壓器 T 2: kT 2N (1 2) N/VN2 220121 1.818頁腳內(nèi)容3變壓器 T-3: kT3N VNY.VN23511 3.182.變壓器 T 4:kT4N V%N2 22%11.818.(3)各變壓器的實(shí)際變比變壓器T1:kT1 V1.10.5kT1V2242 (15%) 0.0431.變壓器T 2:kV12
3、20kT2(1 2)V21211.818變壓器T 3:kT3 V1V2 35211 3.102.變壓器T 4:kV1220kT4V21211.818.1 3,電力系統(tǒng)的部分接線如圖TT1 3 ,網(wǎng)絡(luò)的額定電壓已經(jīng)%=13. 8kVllOkV-H明圖中。試求:(1)發(fā)電機(jī),電動(dòng)機(jī)及變器高,中,低壓繞組的額定電壓;(2)設(shè)變壓器T-1高壓側(cè)工作于+2.5%抽頭,中壓側(cè)工作于+5%抽頭;T 2工作于額定35kVT-210kV 0.38kVT-3題圖 13電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱抽頭;T 3工作于2.5%抽頭時(shí),各變壓器的實(shí)際變比。解(1)發(fā)電機(jī):網(wǎng)絡(luò)無此電壓等級(jí),此電壓為發(fā)電機(jī)專用額定電壓,故 V
4、gn 13.8kV。變壓器T1: 一次側(cè)與發(fā)電機(jī)直接連接,故其額定電壓等于發(fā)電機(jī)的額定電壓;二次 側(cè)額定電壓高于網(wǎng)絡(luò)額定電壓10%,故T 1的額定電壓為121/38.5/13.8kV o變壓器T-2: 一次側(cè)額定電壓等于網(wǎng)絡(luò)額定電壓,二次側(cè)額定電壓高于網(wǎng)絡(luò)額定電壓 10%,故T 2的額定電壓為35/11 kV。變壓器T-3: 一次側(cè)額定電壓等于網(wǎng)絡(luò)額定電壓,二次側(cè)與負(fù)荷直接連接,其額定電 壓應(yīng)高于網(wǎng)絡(luò)額定電壓5%,因此T 3的額定電壓為1a0.38 (1 5%)kV 10/0.4kV。電動(dòng)機(jī):其額定電壓等于網(wǎng)絡(luò)額定電壓 Vmn 0.38kV 。各變壓器的實(shí)際變比為變壓器 TTks % 121
5、(1 25%8.5(1 5%)3.068變壓器 T -2: kT2 VV 3511 3.182.變壓器 T 3: kT3 VV 10(1 2.5%04 24.375.例2-1一條220kV的輸電線,長180km,導(dǎo)線為LGJ-400(直徑2.8cm),水平排列,相間距7m,求該線路的R,X,B,并畫等值電路.解:電阻:r1 3150.08 /km R r1l 0.08 180 14.4S 400電抗:Deq 3 700 700 2 700 882cm q7.58Deq lg r10lg7.588821.410 62.7 10 6 S/km等值電路: 例2-2220kV 架空線,水平排列,相間距
6、7m,每相為2 LGJQ 240分裂導(dǎo)線,計(jì)算直徑21.88mm,分裂間距400mm ,求每相單位長度的電阻、電抗和電納。解:電阻:r1 31.5 =0.066 /kmS 2 240電抗:Dsb . Dsd .0.9 2188 400 62.757電納:reqrd . 21.88 400 66.151q. 2例2-3 一長度為600km 的500kV 架空線路,使用 4 x LGJQ-400 四分裂導(dǎo)線, r1 0.0187 /km,x1 0.275 /km,b)4.05 10 6 S/km,g1 0。試計(jì)算該線路的形等值電路參數(shù)。解(1)精確計(jì)算。計(jì)算形等效電路參數(shù):(2)使用近似算法計(jì)算。
7、與準(zhǔn)確計(jì)算相比,電阻誤差-0.4% ,電抗誤差-0.12%,電納誤差-0.24% ,本例線路長度 小于1000km ,用實(shí)用近似公式計(jì)算已能夠滿足精確要求。Kz Ky 1則如果直接取7,.“cZ=(門如(11.22 j165)這時(shí),電阻誤差達(dá)15%,電抗誤差7%,電納誤差-3.4% ,誤差已較大。例 24330kV 架 空 線 路 的 參 數(shù) 為r0 0.0579 /km,X0 0.316 /km, g0 0, b0 3.5 10 6s/km.試分別計(jì)算長度 為100, 200 , 300 , 400和500線路的兀型等值參數(shù)的近視值,修正值和精確值。解首先計(jì)算100km線路的參數(shù)頁腳內(nèi)容5電
8、力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱,'(一)Z (r0 j x0)l (0.0579 j 0.316) 100(5.79 j31.6)(二)修正參數(shù)計(jì)算(三)精確參數(shù)計(jì)算計(jì)算雙曲線函數(shù)。利用公式sh(x+jy尸shxcosy+jchxsinych(x+jy尸chxcosy+jshxsiny將1之值代入,便得II型電路的精確參數(shù)為例2-5有一臺(tái)SFLi20000/110型的向10kV網(wǎng)絡(luò)供電的降壓變壓器,銘牌給出的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)為:Ps135kW,Vs%10.5,Po22kW,I。0.8ss試計(jì)算歸算到高壓側(cè)的變壓參數(shù)。解由型號(hào)知,SN 20000kV A,高壓側(cè)額定電壓VN110kV.各參數(shù)如下:例
9、2-6三相三繞組降壓變壓器的型號(hào)為SFPSL-120000/220,額定容量為120MVA/120MVA/60MVA,額定電壓為:220kV/121kV/11kV,Ps(i 2) 601kW ,Ps(13) 182.5kW ,Ps(23)132.5kW , VS1 2)% 14.85, VS(1 3 %28.25,S( 1 3)S( 2 3)S( I 2)S( 1 3)Vs(2 3)% 7.96, P0 135kW, I。%0.663,求變壓器歸算到220kV側(cè)的參數(shù),并作出等值電路。解:(1)求各繞組的電阻同理可得:PS2 200.5kWS 2PS3 329.5kWS 3頁腳內(nèi)容9電阻計(jì)算如
10、下:1.346PS1VN2400.5 20021000SN1000 1202(2)求各繞組電抗電抗計(jì)算:XT1 Vs1%V:17.57 220270.86100SN 100 120變壓器阻抗參數(shù):ZT1 RT1jXT1 (1.346 j70.68)(3)求導(dǎo)納?TL 1 I(1346 口70的 (2.79 jl6.4)X!0-oS例2-7試計(jì)算2 15 (a)所示輸電系統(tǒng)各元件電抗的標(biāo)幺值。已知各元件的參數(shù)如下:發(fā)電機(jī):Sg(n)30MVA,Vg(n)10.5kV,XG(N)0.26,變壓器 T-1: STi(N)31.5MVA,Vs% 10.5, kTI10.5/121;變壓器 T-2 :
11、STi(N)15MVA,Vs%10.5,kTI110/6.6;電抗器:Vr(n) 6kV,lR(N) 0.3kA,XR% 5;架空線路長80km ,每公里電抗為0.4 ; 電纜線路長2.5km,每公里電抗為0.08 。解首先選擇基準(zhǔn)值。取全系統(tǒng)的基準(zhǔn)功率Sb 100MVA。為了使標(biāo)幺值參數(shù)的等值電路中不出現(xiàn)串聯(lián)的理想變壓器,選取相鄰段的基準(zhǔn)電壓比上(11n kT1,kB(111H ) kT2。這樣,只要選出三段中的某一段的基準(zhǔn)電壓,其余的基準(zhǔn)電壓就可以由基準(zhǔn)變比確定了。選第段的基準(zhǔn)電壓Vb(i)10.5kV,于是1VB(III ) VB(II )' kB(IIiii )1VB(I) -
12、kB(I II )kB(II III )10.51kV 7.26kV 各元件電抗的 (10.5) (110)121) (6.6)標(biāo)幺值為例2-8給定基準(zhǔn)功率Sb 100MVA ,基準(zhǔn)電壓等于各級(jí)平均額定電壓。假定發(fā)電機(jī) 電勢標(biāo)幺值等于1.0。試計(jì)算例2-7的輸電系統(tǒng)在電纜末端短路的短路電流(分別按元 件標(biāo)幺參數(shù)的近似值和精確值計(jì)算)。115kV,VB(m) 6.3kV.各解按題給條件,各級(jí)基準(zhǔn)電壓應(yīng)為Vb(i)10.5kV,VB(ii)元件電抗的標(biāo)幺值計(jì)算如下:計(jì)算公式:If精確計(jì)算:X近似計(jì)算:XI B( III )-E IB(III )X0.87 0.33 0.22 0.58 1.09 0
13、.38 3.470.87 0.33 0.24 0.7 1.46 0.504 4.107近似計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差為 2.2% ,在工程計(jì)算中是允許的 3.2如圖所示簡單系統(tǒng),額定電壓為110KV雙回輸電線路,長度為80km,采用LGJ-150 導(dǎo)線,其單位長度的參數(shù)為:r=0.21 Q/km , x=0.416 Q/km,b=2.74 10 6S/km o 變 電所中裝有兩臺(tái)三相110/11kV的變壓器,每臺(tái)的容量為15MVA,其參數(shù)為:P0 40.5kW,Ps 128kW,Vs% 10.5, Io% 3.5。母線 A 的實(shí)際運(yùn)行電壓為117kV,負(fù)荷功率:SLDb30 j12MVA,SLDc 2
14、0 j15MVA。當(dāng)變壓器取主軸時(shí),求母線 c的電壓。解(1)計(jì)算參數(shù)并作出等值電路。輸電線路的等值電阻、電抗和電納分別為電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱由于線路電壓未知,可用線路額定電壓計(jì)算線路產(chǎn)生的充電功率,并將其等分為兩部分,便得1 o 1QBBcVN2 4.38 10 4 1 102 M var 2.65M var 將 Qb 分別接于節(jié)B22點(diǎn) A 和 b , 作為節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的一部分。頁腳內(nèi)容11兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí),它們的等值電阻、電抗及勵(lì)磁功率分別為變壓器的勵(lì)磁功率也作為接于節(jié)點(diǎn) b的負(fù)荷,于是節(jié)點(diǎn)b的負(fù)荷SbSLDbj Qb( P0j Q0)30 j12 0.08 j1.05 j2.65
15、MVA功率 Sc 20 j15MVA節(jié)點(diǎn)c的功率即是負(fù)荷30.08 j10.4MVA這樣就得到圖所示的等值電路(2)計(jì)算母線A輸出的功率。先按電力網(wǎng)絡(luò)的額定電壓計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗。變壓器繞組中的功率損耗為由圖可知線路中的功率損耗為于是可得由母線A輸出的功率為(3)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓。線路中電壓降落的縱分量和橫分量分別為b點(diǎn)電壓為變壓器中電壓降落的縱,橫分量分別為歸算到高壓側(cè)的c點(diǎn)電壓變電所低壓母線c的實(shí)際電壓如果在上述計(jì)算中都不計(jì)電壓降落的橫分量,所得結(jié)果為Vb 108.7kV , V 101.4kV , Vc 10.14kVbcc與計(jì)及電壓降落橫分量的計(jì)算結(jié)果相比,誤差很小。3.3某一額定
16、電壓為10kV的兩端供電網(wǎng),如圖所示。線路 L、L2和L3導(dǎo)線型號(hào)均為 LJ-185 ,線路長度分別為10km, 4km和3km,線路L4為2km長的LJ-70導(dǎo)線;各負(fù) 荷點(diǎn)負(fù)荷如圖所示。試求VA 10.5 0 kV、VB 10.4 0 kV時(shí)的初始功率分布,且 找到電壓最低點(diǎn)。(線路參數(shù) LJ-185 : z=0.17+j0.38 Q /km ; LJ-70 : z=0.45+j0.4 Q/km )解線路等值阻抗電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱求C點(diǎn)和D點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷,為 循環(huán)功率1Sac 2901.04 7 2200 3 j1760.925 7 j1200 3Sc171582.78 j936.8
17、5 580 j129 2162.78 j1065.85kVA1SBD 2901.04 10 2200 14 j1760.925 10 j1200 14Sc173518.26 j2024.07 580 j129 2938.26 j1895.07kVA2600+j IWOkVA 600+j200kVA1600+jlOWkVA匕 O 10Q+jl60kVA驗(yàn)算C點(diǎn)為功率分點(diǎn),可推算出E點(diǎn)為電壓最低點(diǎn)。進(jìn)一步可求得 E點(diǎn)電壓3.4圖所示110kV閉式電網(wǎng),A點(diǎn)為某發(fā)電廠的高壓母線,具運(yùn)行電壓為117kV。網(wǎng)絡(luò)各組件參數(shù)為:線路 I、H (每公里):0=0.27 Q, X0=0.423 Q, b0=2.
18、69 X 10-6S線路田(每公里):0=0.45 Q, X0=0.44Q, b0=2.58 X 10-6S線路I長度60km,線路H長度50km,線路出長度40km變電所 bSN 20MVA , S0 0.05 j0.6MVA,RT 4.84 , XT63.5變電所 cSN 10MVA,So 0.03 j0.35MVA, RTXT 127負(fù)荷功率 SLDb 24 j18MVA, SLDc 12 j9MVA試求電力網(wǎng)絡(luò)的功率分布及最大電壓損耗。解(1)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及制定等值電路。線路 I:Z(0.27j 0.423) 6016.2j25.38線路 H:Z(0.27j 0.423) 5013.5
19、j21.15線路 Z (0.45 j 0.44) 4018 j17.6、,一1-變電所 b: ZTb - 4.84 j63.52.42 j31.7521變電所 b: ZTc 1 11.4 j1275.7 j63.5等值電路如圖所示(2)計(jì)算節(jié)點(diǎn)b和c的運(yùn)算負(fù)荷。Sc SLDcSTcSoc jQbj Qb12 j90.106j1.180.06j0.7j0.623 j0.815MVA12.17 j9.44MVA11.4(3)計(jì)算閉式網(wǎng)絡(luò)的功率分布??梢姡?jì)算結(jié)果誤差很小,無需重算。取 S 18.64 j15.79MVA繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算。由此得到功率初分布,如圖所示。(4)計(jì)算電壓損耗。由于線路I和m的
20、功率均流向節(jié)點(diǎn) b,故節(jié)點(diǎn)b為功率分點(diǎn),且有功功率分點(diǎn)和無功功率分點(diǎn)都在b點(diǎn),因此這點(diǎn)的電壓最低。為了計(jì)算線路I的電壓損耗,要用A點(diǎn)的電壓頁腳內(nèi)容17和功率SA1Sa1S18.6519.45Sl_ _2_ 218.6415.8j15.8-16.21102j17.05MVAj 25.38 MVAV Pa1R QaX 19.45 16.2Va11717.05 25.38 6.39MVA變電所b高壓母線的實(shí)際電壓為3.5變比分別為k1110/11和k21155/11的兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行,如圖所示,兩臺(tái)變壓器歸算到低壓側(cè)的電抗均為1Q,其電阻和導(dǎo)納忽略不計(jì)。已知低壓母線電壓10kV,負(fù)荷功率為16+j
21、12MVA ,試求變壓器的功率分布和高壓側(cè)電壓。解(1)假定兩臺(tái)變壓器變比相同,計(jì)算其功率分布。因兩臺(tái)變壓器電抗相等,故11SildS2LD-Sld - 16 j12 MVA 8 j6MVA(2)求循環(huán)功率。因?yàn)樽杩挂褮w算到低壓側(cè),宜用低壓側(cè)的電壓求環(huán)路電勢。若取其假定正方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,則可得故循環(huán)功率為 ScVB E 10 0.5 MVA j2.5MVAZZt2 j1 j1(3)計(jì)算兩臺(tái)變壓器的實(shí)際功率分布。(4)計(jì)算高壓側(cè)電壓。不計(jì)電壓降落的橫分量時(shí),按變壓器T-1計(jì)算可得高壓母線電壓為按變壓器T-2計(jì)算可得計(jì)及電壓降落的橫分量,按 T-1和T-2計(jì)算可分別得:Va 108.79kV ,
22、 Va 109kV(5)計(jì)及從高壓母線輸入變壓器 T-1和T-2的功率輸入高壓母線的總功率為計(jì)算所得功率分布,如圖所示。3. 6如圖所示網(wǎng)絡(luò),變電所低壓母線上的最大負(fù)荷為40MW , cos 0.8,Tmax 4500h。試求線路和變壓器全年的電能損耗。線路和變壓器的參數(shù)如下:線路(每回):r=0.17 Q/km,x=0.409 Q/km, b 2.28 10 6 S / km變壓器(每臺(tái)):P0 86kW , Ps 200kW , I 0% 2.7,VS% 10.5ss解最大負(fù)荷時(shí)變壓器的繞組功率損耗為電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱STPTj QT 2Ps>00 sN210.52 200
23、j 3150010040/0.82 31.5kVA 252 j4166kVA變壓器的鐵芯損耗為線路末端充電功率 blQB2 2 V22.82 10 6 100 1102M var 3.412M var 等值電路中流過2線路等值阻抗的功率為Si SStSo jQB240 j30 0.252 j4.166 0.172 j1.701 j3.412MVA40.424 j32.455MVA線路上的有功功率損耗PlSi2v2Rl2240.42432.45511021 0.17 100MW 21.8879MW 已知頁腳內(nèi)容293150h,假定變壓器全年投入運(yùn)行,cos 0.8, Tmax 4500 h ,從
24、表中查得則變壓器全年的電能損耗線路全年的電能損耗 WLPL 3150 1887.9 3150kW h 5946885kW h輸電系統(tǒng)全年的總電能損耗 例4-1某電力系統(tǒng)中,與頻率無關(guān)的負(fù)荷占30% ,與頻率一次方成正比的負(fù)荷占40% , 與頻率二次方成正比的負(fù)荷占10%,與頻率三次方成正比的負(fù)荷占 20%。求系統(tǒng)頻率 由50Hz降到48Hz和45Hz時(shí),相應(yīng)負(fù)荷功率的變化百分值解頻率降為48Hz時(shí),f 40 0.96系統(tǒng)的負(fù)荷為負(fù)荷變化為 Pd1 0.953 0.047其百分值為Pd% 4.7%(2)頻率降為45Hz時(shí),f50 0.9 ,系統(tǒng)的負(fù)荷為相應(yīng)地 巳 1 0.887 0.113 Pd
25、% 11.3%例4-2某電力系統(tǒng)中,一半機(jī)組的容量已經(jīng)完全利用;占總?cè)萘?/4的火電廠尚有10% 備用容量,其單位調(diào)節(jié)功率為 16.6;占總?cè)萘?/4的火電廠尚有20%備用容量,其單位調(diào)節(jié)功率為25 ;系統(tǒng)有功負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)Kd 1.5。試求:(1)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率(2)負(fù)荷功率增加5%時(shí)的穩(wěn)態(tài)頻率fo (3)如頻率容許降低0.2Hz ,系統(tǒng)能夠承擔(dān)的負(fù)荷增量。解(1)計(jì)算系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率KgnKGi PGiN i 1pGN令系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的總額定容量等于1,利用公式(4-25 )可算出全部發(fā)電機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率系統(tǒng)負(fù)荷功率系統(tǒng)備用系數(shù)于是(2)系統(tǒng)負(fù)荷增加5%時(shí)的頻率偏移為一次
26、調(diào)整后的穩(wěn)態(tài)頻率為(3)頻率降低0.2Hz ,即f 0.004,系統(tǒng)能夠承擔(dān)的負(fù)荷增量2P K f 12.7420.0045.097 10 2或 P 5.097%例4-3同上例,但火電廠容量已全部利用,水電廠的備用容量已由20%降至10%。解(1)計(jì)算系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率。(2)系統(tǒng)負(fù)荷增加5%后(3)頻率允許降低0.2Hz,系統(tǒng)能夠承擔(dān)的負(fù)荷增量為P K f 7.9120.004 3.165 102或 P 3.165%例4-4某發(fā)電廠裝有三臺(tái)發(fā)電機(jī),參數(shù)見表4-1。若該電廠總負(fù)荷為500MW ,負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)響應(yīng)系數(shù)Kd 45MW/HZ。(1)若負(fù)荷波動(dòng)10%,求頻率變化增量和各發(fā)電機(jī)輸出功率。
27、(2)若負(fù)荷波動(dòng)+ 10%,求頻率變化增量和各發(fā)電機(jī)輸出功率(發(fā)電機(jī)不能過載)表4 1發(fā)電機(jī)號(hào)額定容量/MW原始發(fā)電功率/MWKg /(MW/Hz)1125100552125100503300300150解本題采用有名值進(jìn)行計(jì)算。(1)若負(fù)荷波動(dòng)10%,則三組發(fā)電機(jī)均要參與調(diào)節(jié)。可得,頻率波動(dòng) 0.33%, f= 50.167Hz 。發(fā)電機(jī)出力的變化,對(duì)1號(hào)發(fā)電機(jī)有對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)有對(duì)3號(hào)發(fā)電機(jī)有(2)若負(fù)荷波動(dòng)+10%,由于3號(hào)發(fā)電機(jī)已經(jīng)滿載,因此,只有1、2號(hào)發(fā)電機(jī)參與 調(diào)節(jié)??傻茫l率波動(dòng)-0.67 %, f = (50-0.33)Hz=49.6750.167Hz。發(fā)電機(jī)出力的變化,對(duì)1號(hào)發(fā)
28、電機(jī)有對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)有對(duì)3號(hào)發(fā)電機(jī)有3號(hào)機(jī)組設(shè)定25MW ; (2)3例4-5將例4-4中3號(hào)機(jī)組得額定容量改為500MW ,其余條件不變。 為調(diào)頻機(jī)組;負(fù)荷波動(dòng)+ 10%, 3號(hào)機(jī)組調(diào)頻器動(dòng)作。(1)3號(hào)機(jī)組出力增加 號(hào)機(jī)組出力增加50MW ,試求對(duì)應(yīng)得頻率變化增量和各發(fā)電機(jī)輸出功率。解系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率與例4-4相同(1)3號(hào)機(jī)組出力增加25MW。由(4-31)可得頻率變化增量發(fā)電機(jī)出力的變化,對(duì)1號(hào)發(fā)電機(jī)有對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)有對(duì)3號(hào)發(fā)電機(jī)有(2)3號(hào)機(jī)組出力增加 50MW。由(4-31)可得頻率變化增量發(fā)電機(jī)出力的變化,對(duì)1號(hào)發(fā)電機(jī)有對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)有對(duì)3號(hào)發(fā)電機(jī)有例4-6兩系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)線聯(lián)結(jié)為互聯(lián)系統(tǒng)
29、。正常運(yùn)行時(shí),聯(lián)絡(luò)線上沒有交換功率流通。兩系統(tǒng)的容量分別為1500MW 和1000MW ,各自的單位調(diào)節(jié)功率(分別以兩系統(tǒng)容量 為基準(zhǔn)的標(biāo)么值)示于圖4-13。設(shè)A系統(tǒng)負(fù)荷增加100MW ,試計(jì)算下列情況的頻率變 化增量和聯(lián)絡(luò)線上流過的交換功率。(1)A, B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻。(2) A, B兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加一次調(diào)頻。(3) B系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻。(4) A系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻。解將以標(biāo)么值表示的單位調(diào)節(jié)功率折算為有名值兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻PgaPgbPdb 0,Pda 100MW ;這種情況正常,頻率下降的不多,通過聯(lián)絡(luò)線由B向A輸送的功率也不大。(2)兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加
30、一次調(diào)頻PgaPgbPdb0, Pda 100MW ;KA KGA KDA 45MW/Hz, Kb KGB KDB26MW / Hz ;這種情況最嚴(yán)重,發(fā)生在A、B兩系統(tǒng)的機(jī)組都已滿載,調(diào)速器已無法調(diào)整,只 能依靠負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)。這時(shí),系統(tǒng)頻率質(zhì)量不能保證。B系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻PGAPGBPdb 0, Pda 100MW; Kga 750MW/Hz,Kgb 0,Ka K ga K da 795MW / Hz, Kb Kgb Kdb 26MW/Hz;Pa 100MW, Pb 0o 此時(shí)這種情況說明,由于B系統(tǒng)機(jī)組不參加調(diào)頻,A系統(tǒng)的功率缺額主要由該系統(tǒng) 本身機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行一次調(diào)頻加以補(bǔ)
31、充。B系統(tǒng)所能供應(yīng)的,實(shí)際上只是由于互聯(lián) 系統(tǒng)頻率下降時(shí)負(fù)荷略有減少,而使該系統(tǒng)略有富余的3.16MW。其實(shí),A系統(tǒng)增加的100MW 負(fù)荷,是被三方面分擔(dān)了。其中, A系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻增發(fā) 0.1218 750 91.350MW; A 系統(tǒng)負(fù)荷因頻率下降減少 0.1218 45 5.481MW ; B 系統(tǒng)負(fù)荷因頻率下降減少0.1218 26 3.167MW。(4)A系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻PgaPgbPdb 0, Pda 100MW ; Kga 0,Kgb 400MW/Hz,Ka Kda 45MW/Hz,Kb Kgb Kdb 426MW/Hz;PA 100MW, PB 0o 此時(shí)這種情況說
32、明,由于A系統(tǒng)機(jī)組不參加調(diào)頻,該系統(tǒng)的功率缺額主要由B系統(tǒng)供應(yīng),以致聯(lián)絡(luò)線上流過大量交換功率,甚至超過其極限。比較以上幾種情況,自然會(huì)提出,在一個(gè)龐大的電力系統(tǒng)中可采用分區(qū)調(diào)整,即局部的功率盈虧就地調(diào)整平衡的方案。因這樣做既可保證頻率質(zhì)量,又不至過分加重聯(lián)絡(luò)線的負(fù)擔(dān)。下面的例 4-7就是一種常用的方案。例4-7同例4-6 ,試計(jì)算下列情況得頻率偏移和聯(lián)絡(luò)線上流過得功率;(1)A, B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻,A, B兩系統(tǒng)都增發(fā)50MW。(2) A, B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻,A系統(tǒng)有機(jī)組參加二次調(diào)頻,增發(fā) 60MW。(3) A, B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻,B系統(tǒng)有機(jī)組參加二次調(diào)頻,增發(fā)
33、60MW。(4) A系統(tǒng)所有機(jī)組都參加一次調(diào)頻,且有部分機(jī)組參加二次調(diào)頻,增發(fā) 60MW , B 系統(tǒng)有一半機(jī)組參加一次調(diào)頻,另一半機(jī)組不能參加調(diào)頻。解(1)A, B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻,且都增發(fā) 50MW 時(shí)。這種情況說明,由于進(jìn)行二次調(diào)頻,發(fā)電機(jī)增發(fā)功率的總和與負(fù)荷增量平衡,系統(tǒng)頻率無偏移,B系統(tǒng)增發(fā)的功率全部通過聯(lián)絡(luò)線輸往 A系統(tǒng)。(2)A , B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻,A系統(tǒng)有機(jī)組參加二次調(diào)頻,增發(fā) 60MW 時(shí)KA KGA KDA 795MW/Hz,KB KGB KDB 426MW / Hz ;PA 100 60 40MW, PB 0。這種情況較理想,頻率偏移很小,通過聯(lián)絡(luò)線由
34、B系統(tǒng)輸往A系統(tǒng)的交換功率也很小。(3)A , B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻,B系統(tǒng)有機(jī)組參加二次調(diào)頻,增發(fā) 60MW。KA KGA KDA 795MW/Hz,KB KGB KDB 426MW / Hz ;這種情況和上一種相比,頻率偏移相同,因互聯(lián)系統(tǒng)的功率缺額都是40MW。聯(lián)絡(luò)線 上流過的交換功率卻增加了 B系統(tǒng)部分機(jī)組進(jìn)行二次調(diào)頻而增發(fā)的 60MW。聯(lián)絡(luò)線傳 輸大量交換功率是不希望發(fā)生的。(4) A系統(tǒng)所有機(jī)組都參加一次調(diào)頻,并有部分機(jī)組參加二次調(diào)頻,增發(fā) 60MW , B系統(tǒng)僅有一半機(jī)組參加一次調(diào)頻時(shí)。PGA 60MW, PGB 0, Pda 100MW; PDb 0;1KAKGAKDA7
35、95MW/Hz, Kb-KGBKDB226MW/Hz .A GA DABG GBDB,PA 100 60 40MW, PB 0。這種情況說明,由于B系統(tǒng)有一半機(jī)組不能參加調(diào)頻,頻率的偏移將增大,但也正由 于有一半機(jī)組不能參加調(diào)頻,B系統(tǒng)所能供應(yīng)A系統(tǒng),從而通過聯(lián)絡(luò)線傳輸?shù)慕粨Q功率 有所減少。例4-8某火電廠三臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行,各機(jī)組的燃料消耗特性及功率約束條件如下:試確定當(dāng)總負(fù)荷分別為400MW、700MW 和600MW 時(shí),發(fā)電廠間功率的經(jīng)濟(jì)分配(不計(jì)網(wǎng)損的影響),且計(jì)算總負(fù)荷為600MW 時(shí)經(jīng)濟(jì)分配比平均分擔(dān)節(jié)約多少煤?解(1)按所給耗量特性可得各廠的微增耗量特性為令123 ,可解出總負(fù)荷為
36、400MW ,即Pgi Pg223 400MW。將PG1和PG3都用PG2表示,可得2.461PG2 363.49于是 % 147.7MW,% 14.29 0.572% 14.29 0.572 147.7MW 98.77MW由于Pgi已低于下限,故應(yīng)取出100MW。剩余的負(fù)荷功率300MW ,應(yīng)在電廠2和 3之間重新分配。將 Pg3用 % 表示,便得 Pg2 22.22 0.889PG2 300MW由此可解出:Pg2 147.05MW和 300 147.05MW 152.95MW ,都在限值以 內(nèi)。(3)總負(fù)荷為700MW ,即將PG1和PG3都用Pg2表示,便得由此可算出Pg2 270MW
37、,已越出上限值,故應(yīng)取Pg2 250MW。剩余的負(fù)荷功率450MW 再由電廠1和3進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配。將PG1用PG3表示,便得由此可解出:Pg3274MW和PG1 450 274MW 176MW ,都在限值以內(nèi)。電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱(4)總負(fù)荷為600MW ,即將PGi和PG3都用PG2表示,便得進(jìn)一步可得,均在限值以內(nèi)。按此經(jīng)濟(jì)分配時(shí),三臺(tái)機(jī)組消耗得燃料為三臺(tái)機(jī)組平均分擔(dān)600MW 時(shí),消耗的燃料經(jīng)濟(jì)分配比平均分擔(dān)每小時(shí)節(jié)約煤經(jīng)濟(jì)分配比平均分擔(dān)每天節(jié)約煤本例還可用另一種解法,由微耗增量特性解出各廠的有功功率同耗量微增率的關(guān)系對(duì)取不同的值,可算出各廠所發(fā)功率及其總和,然后制成表4-2 (亦可
38、繪成曲線)。利用表4-2可以找出在總負(fù)荷功率為不同的數(shù)值時(shí),各廠發(fā)電功率的最優(yōu)分配方案。用表中數(shù)字繪成的微增率特性如圖4-79所示。根據(jù)等微增率準(zhǔn)則,可以直接在圖上分配各廠的負(fù)荷功率。例4-9 一個(gè)火電廠和一個(gè)水電廠并聯(lián)運(yùn)行?;痣姀S的燃料消耗特性為一 一一-2F 3 0.4Pt 0.00035Rt/h水電廠的耗水量特性為 W 2 0.8PH 1.5 10 3P;m3/s水電廠的給定日用水量為 W 1.5 107m3。系統(tǒng)的日負(fù)荷變化如下:08時(shí),負(fù)荷為350MW ; 818時(shí),負(fù)荷為700MW ; 1824時(shí),負(fù)荷為500MW ?;痣姀S容量為600MW ,水電廠容量為450MW 。試確定水、電
39、廠間的功率經(jīng)濟(jì)分 配。解(1)由已知的水、火電廠耗量特性可得協(xié)調(diào)方程式:對(duì)于每一時(shí)段,有功功率平衡方程式為由上述兩方程可解出(2)任選的初值,例如0 0.5 ,按已知各個(gè)時(shí)段的負(fù)荷功率值 Pldi 350MW,Pld2 700MW,Pld3 500MW,即可算出水、火電廠在各時(shí)段應(yīng)分擔(dān)的負(fù)荷利用所求出的功率值和水電廠的水耗特性計(jì)算全日的發(fā)電耗水量,即這個(gè)數(shù)值大于給定的日用水量,故宜增大值。取10.52,重作計(jì)算,求得相應(yīng)的日耗水量為這個(gè)數(shù)值比給定用水量小,的數(shù)值應(yīng)略為減少。若取 2 0.514,可算出繼續(xù)作迭代,將計(jì)算結(jié)果列于表4-3。作四次迭代計(jì)算后,水電廠的日用水量已很接近給定值,計(jì)算到此
40、結(jié)束。頁腳內(nèi)容31120 ), ic I cos( 120 ),'t。若d, q軸的旋轉(zhuǎn)速度為,即to試求三相電流的d, q, 0例6-1設(shè)有三相對(duì)稱電流iaI cos , ib I cos(軸分量 解:利用變換式(6-30 ),可得現(xiàn)就 0,2三種情況,將a, b, c系統(tǒng)和d, q, 0系統(tǒng)的電流列于表例6-2已知同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)為:Xd=1.0, Xq=0.6, cos 0.85。試求在額定滿載運(yùn)行時(shí)的電勢Eq和Eq由圖6-15的向量圖可得=(1 0.6 0.53)2(0.6 0.85)21.41?(2)確定日的相位。向量e/dv間的相角差電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱?也可以直接計(jì)
41、算EQ同I的相位差() EQVsin XqI0.53 0.6二arctan arctan 53Vcos0.85(3)計(jì)算電流和電壓的兩個(gè)軸向分量(4)計(jì)算空載電勢Eq例6-3就例6-2的同步發(fā)電機(jī)及所給運(yùn)行條件,在給出Xd =0.3,試計(jì)算電勢Eq和E。解:例6-2中已算出Vq0.93和Id 0.8 ,因此根據(jù)向量圖6-22 ,可知 ?電勢E同機(jī)端電壓V的相位差為 "''''例 6-4同步發(fā)電機(jī)有如下的參數(shù):Xd1.0,Xq 0.6,Xd 0.3,Xd 0.21, Xq 0.31,'一''一''一'
42、9;cos 0.85。試計(jì)算額定滿載情況下的 Eq ,Eq,Eq,Ed,E 。解本例電機(jī)參數(shù)除次暫態(tài)電抗外,都與例 6-3的電機(jī)相同,可以直接利用例6-2和例6-3的 下 列 計(jì) 算 結(jié) 果:Eq1.73,Eq1.17,21.1o, Vq 0.93,Vd0.36,Iq 0.6,0.8。根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以繼續(xù)算出電勢相量圖示于圖6-28。如果按近似公式(6-72 )計(jì)算,由相量圖6-28可知,頁腳內(nèi)容33電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱X d I sin20.210.5320.210.852 ,X d I cos頁腳內(nèi)容351.126同前面的精確計(jì)算結(jié)果相比較,電勢幅值相差甚小,相角誤差略大。例6.5試
43、計(jì)算圖6-41a中電力系統(tǒng)在f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的起始暫態(tài)電流和沖擊"、. ,一 _ ." 一 一一電流。系統(tǒng)各兀件的參數(shù)如下:發(fā)電機(jī)G-1 : 100MW , Xd 0.183, COS =0.85; ''G-2: 50MW , Xd 0.141 , cos =0.8;變壓器 T-1 : 120MVA , Vs%=14.2;T-2 :63MVA , Vs%=14.5;線路 L-1 : 170km,電抗為 0.427 /km; L-2 : 120km,電 抗為 0.432 /km; L-3 : 100km ,電抗為 0.432 /km;負(fù)荷 LD: 160MV
44、A。解:負(fù)荷以額定標(biāo)幺電抗為0.35 ,電勢為0.8的綜合負(fù)荷表示。(1) 選取Sb=100MVA和VB=Vav,計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)中各電抗的標(biāo)幺值如下:發(fā)電機(jī)G-1: X10.183100100/0.850.156發(fā)電機(jī) G-2: X2 0.1411000.22650/0.8負(fù)荷LD: X30.219100 0.35160變壓器 T-1 : X4 0.142 100 0.118120變壓器T-2 : X50.145100630.230- C =100線路 L-1:X6 0.427 1702 0.1372302100線路 L-2: X7 0.432 1202 0.0982302100線路 L-3:
45、X8 0.432 1002 0.0822302取發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電勢E1=E2 = 1.08。(2) 簡化網(wǎng)絡(luò)。X9 =X1+X4=0.156+0.118=0.274X10=X2+X5=0.226+0.230=0.456將X6, X7, X8構(gòu)成的三角形化為星形化簡后的網(wǎng)絡(luò)如圖6-41 (c)所示。將E1, E2兩條有源支路并聯(lián)E12=1.08化簡后的網(wǎng)絡(luò)如圖6-41 (d)所示。(3) 計(jì)算起始次暫態(tài)電流。由發(fā)電機(jī)提供的起始次暫態(tài)電流為:電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱由負(fù)荷LD提供的起始次暫態(tài)電流為:短路點(diǎn)總的起始次暫態(tài)電流為:I ''f I'' I'
46、9;ld 4.977 3.653 8.630基準(zhǔn)電流IBSb100J3Vav 3 2300.251kA于是得到起始次暫態(tài)電流的有名值為(4) 計(jì)算沖擊電流發(fā)電機(jī)沖擊系數(shù)取1.08,綜合負(fù)荷LD的沖擊系數(shù)取1,短路點(diǎn)的沖擊電流為例6-6電力系統(tǒng)接線圖示于圖6-44a。試分別計(jì)算f點(diǎn)發(fā)生三相短路故障后0.2s和2s 的短路電流。各元件型號(hào)及參數(shù)如下:水輪發(fā)電機(jī) G-1: 100MW , COS =0.85, Xd 0.3;汽輪發(fā)電機(jī) G-2和G-3每臺(tái) ''50MW , COS =0.8, Xd 0.14;水電廠 A: 375MW , Xd 0.3 ; S 為無為大系統(tǒng), X=0。
47、變壓器 T-1 :125MVA ,Vs%=13;T-2 和 T 3 每臺(tái) 63MVA ,Vs(i-2)%=23 ,Vs(2-3)%=8, Vs(i-3)%=15。線路 L-1 :每回 200km ,電抗為 0.411 /km; L-2 :每回 100km ;電抗 為 0.4 /km。解:(1)選Sb=100MVA , VB=Vav,做等值網(wǎng)絡(luò)并計(jì)算其參數(shù),所得結(jié)果計(jì)于圖6-44b。(2)網(wǎng)絡(luò)化簡,求各電源到短路點(diǎn)的 轉(zhuǎn)移電抗利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性可將等值電路化簡為圖6-44C的形式,即將G-2, T-2支路和G-3, T-3支路并聯(lián)。然后將以f , A, G23三點(diǎn)為頂點(diǎn)的星形化為三角形,即可得到電
48、源A, G23對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗,如圖6-44d所示。最后將發(fā)電機(jī)G-1與等值電源G23并聯(lián),如圖6-44e所示,得到(3)求各電源的計(jì)算電抗。(4)查計(jì)算曲線數(shù)字表求出短路周期電流的標(biāo)幺值。對(duì)于等值電源G123用汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線數(shù)字表,對(duì)水電廠 A用水輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線數(shù)字表,采用線性差 值得到的表結(jié)果為系統(tǒng)提供的短路電流為(5)計(jì)算短路電流的有名值。,100/0.85 2 50/0.8IN1 IN2IN30.609 kA 3 230總的短路電流為例6-7在圖6-46a所示的電力系統(tǒng)中,三相短路分別發(fā)生在f1和f2點(diǎn),試計(jì)算短路電流 周期分量,如果(1)系統(tǒng)對(duì)母線a處的短路功率為1000MV
49、A。(2)母線a的電壓為恒 定值。各元件的參數(shù)如下:線路 L: 40km; x=0.4 /km。變壓器 T: 30MVA , Vs%=10.5。電抗器 R: 6.3kV , 0.3kA , X%=4。電纜 C: 0.5km , x=0.08 /km。解:選Sb=100MVA , VB=Vav,先計(jì)算第一種情況。系統(tǒng)用一個(gè)無限大功率電源代表,它到母線 a的電抗標(biāo)幺值各元件的電抗標(biāo)幺值分別計(jì)算如下:0 .4400.121002115變壓器 T: X2 0.105 100 0.3530電抗器R: X30.04100、5 6.3 0.31.22電纜 C: X4 0.08 0.5 嗎 0.1 6.32網(wǎng)
50、絡(luò)6.3kV電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流為當(dāng) f1 點(diǎn)短路時(shí) Xf Xs X1X2 0.1 0.12 0.35 0.57,IB9.16短路電流為I二057kA16.07kAX f0.57當(dāng)f2點(diǎn)短路時(shí) 916短路電流為IkA 4.85 kA1.89對(duì)于第二種情況,無限大功率電流直接接于母線 a,即Xs=0。所以,在g點(diǎn)短路時(shí)9.16XfX1X20.12 0.35 0.47,I kA 19.49kAf 12'0.47頁腳內(nèi)容39電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)提綱在f2點(diǎn)短路時(shí)XfXi X X3 X4 1.799.16短路電流為I kA 5.12kA 1.79例6-8在圖6-47a的電力系統(tǒng)中,發(fā)電廠1的容量
51、為60MVA , X=0.3 ;發(fā)電廠2的容 量為 480MVA , X=0.4 ;線路 L-1 的長度為 10km;L-2 為 6km; L-3 為 3 24km ;各條 線路的電抗均為每回0.4 /km。連接到變電所C母線的電力系統(tǒng)電抗是未知的, 裝設(shè)在 該處(115kV電壓級(jí))的斷路器BK的額定切斷容量為2500MVA 。試求f點(diǎn)發(fā)生三相 短路時(shí)的起始短路時(shí)的起始次暫態(tài)電流和沖擊電流。解:取基準(zhǔn)功率Sb=500MVA , VB=Vav。算出各元件的標(biāo)幺值電抗,注明在圖 6-47b 的等值網(wǎng)絡(luò)中。首先根據(jù)變電所C處斷路器BK的額定切斷容量的極限利用條件確定未知系統(tǒng)的電抗。近似地認(rèn)為斷路器的
52、額定切斷容量Sn(bk)即等于k點(diǎn)三相短路電流周期分量的初值相對(duì)應(yīng)的短路功率。在k點(diǎn)發(fā)生短路時(shí),發(fā)電廠1和2對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗為在短路開始瞬間,該兩發(fā)電廠供給的短路功率為S(12)k S 鬻 1042 MVA ,X(1/ 2)k 0.48因此,未知系統(tǒng)供給的短路功率應(yīng)為故系統(tǒng)的電抗為XS SSsk15001458口34,然后作 f點(diǎn)短路計(jì)算。f點(diǎn)短路時(shí)的組頁腳內(nèi)容43合電抗為于是得到起始次暫態(tài)電流為沖擊電流為補(bǔ)充例1在下圖所示的網(wǎng)絡(luò)中,a,b和c為電源點(diǎn),f為短路點(diǎn)。試通過網(wǎng)絡(luò)變換求得短路點(diǎn)的輸入電阻,各電源點(diǎn)的電流分布系數(shù)及其對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗。解(一)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換計(jì)算短路點(diǎn)的輸入阻抗 Zf
53、f (阻抗矩陣的對(duì)角元素),步驟如下:第一步,將Z1 Z4和Z 5組成的星形電路化成三角形電路,其三邊的阻抗為Z 8 Z 9 和 Z。(見圖 6-12 (b)。第二步,將Z 8和Z 9支路在節(jié)點(diǎn)a分開,分開后每條支路都有電勢 E 1Z2合并,得然后將z8和將Z9和Z3合并,得第三步,將由Z10組成的三角形電路化成Z 13,Z 14 和Z15組成的Z 15第四步,電路。Z 13Z 6 Z 7Z 6 Z 7 Z 10將阻抗為Zn Z13Z 6 Z 10Z 6 Z 7 Z 10z 10Z 14Z 6 Z 7 Z 10,電勢為E 4的支路同阻抗為Z12 Z14,電勢為E 5的支路合并,得 最后,可得短路點(diǎn)的輸入阻抗為短路電流為If E eq/ Z ffeq電勢E實(shí)際上就是短路發(fā)生前接點(diǎn)f的電壓V f(0)。(二)逆著網(wǎng)絡(luò)
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