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文檔簡介

1、等級:湖南工程學院課 程 設 計課程名稱 課題名稱 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 2014 年 12 月 8 日湖南工程學院課 程 設 計 任 務 書課程名稱 供電工程 課 題某鋼廠35/10kV總降壓變電所設計專業(yè)班級 電氣工程及其自動化 班 學生姓名 學 號 指導老師 李玲、金國彬、夏利霞 審 批 林友杰 任務書下達日期 2014 年 12 月 8 日任務完成日期 2014 年 12 月 19 日設計內(nèi)容與設計要求一、設計內(nèi)容1、工廠負荷情況負荷統(tǒng)計資料見表,本廠多數(shù)車間為兩班制,年最大負荷利用小時4600h,日最大負荷持續(xù)時間為6h,該廠1號,2號車間、5號車間屬二級負荷外,

2、其余屬三級負荷。各車間380V負荷序號車間或用電單位名稱設備容量(KW)KxCosTan計算負荷變壓器臺數(shù)及容量備注KP30(KW)Q30(KVar)S30(KVA)(1) 1變電所1鑄鋼車間18000.40.651.170.9(2) 2變電所1鑄鐵車間12000.40.71.022沙庫1000.70.61.333小計0.9(3) 3變電所1鉚焊車間12000.30.451.9821水泵房300.750.80.753小計0.9(4) 4變電所1空壓站4000.850.750.882機修車間1500.250.651.173鍛造車間2200.350.551.524木型車間1800.350.61.3

3、35制材廠300.280.61.336綜合樓200.9117小計(5) 5變電所1鍋爐房3000.750.80.7522水泵房300.750.80.753倉庫(1、2)800.30.651.174污水提升站160.650.80.755小計3、供電電源情況本廠由附近地區(qū)變電站取得工作電源,雙回干線,干線首端距離本廠約10Km。干線首端所裝設高壓斷路器,配備有三段電流保護,定時限過電流保整定的動作時間為1.5S。4、氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為+40,年平均氣溫+20,最低溫度5,年底最熱月地下0.8m處平均溫度為20,當?shù)刂鲗эL各為東北風,年雷暴日數(shù)為50。5、地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均

4、海拔27.4m,地層以砂粘土為主,地下水位為1m。(二)設計內(nèi)容1負荷計算與無功功率補償2主變壓器選擇3電氣主接線設計4短路電流計算5電氣設備的選擇與校驗(包括保護動作值的整定計算)6進出線的選擇二、設計要求1在規(guī)定時間內(nèi)完成以上設計內(nèi)容;2用計算機畫出電氣主接線圖;3編寫設計說明書(計算書),設備選擇要列出表格。主要設計條件計算機與博超電氣電力設計軟件。 說明書格式目錄正文內(nèi)容:一、設計要求及概述二、負荷計算與無功補償三、主變壓器選擇四、電氣主接線設計五、短路電流計算六、電氣設備選擇與校驗七、進出線的選擇八、結語參考文獻裝訂格式:全部采用16K打印紙或課程設計專用紙,豎裝。裝訂順序:課程設計

5、報告書封面;任務書;說明書目錄;正文;參考文獻;評分表;附件(圖紙等)。進 度 安 排第一周星期一:布置任務、講課、熟悉設計軟件的使用第一周星期二第二周星期二:設計和計算,撰寫設計說明書;第二周星期三星期五:計算機繪圖。 參 考 文 獻1 劉介才.供配電設計手冊2 教材供電工程翁雙安目 錄第一章 設計要求及概述11.1 設計要求11.2 概述1第二章 負荷計算與無功功率補償22.1負荷計算22.2 無功功率補償容量和補償后功率因數(shù)52.3 變壓器的功率損耗72.4 總降壓變電所一次側(cè)(35kv)計算負荷7第三章 主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇113.1確定總降壓變電所主變壓器型式113.2 總

6、降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定113.2.1 主變壓器臺數(shù)的選擇113.2.2 主變壓器容量的選擇12第四章 變電所主接線設計154.1 變電所主接線圖15第五章 短路電流計算165.1 繪制計算電路165.2 確定基準值175.3計算短路電路中各元件的電抗標幺值17第六章 電氣設備選擇與校驗196.1 35kv側(cè)一次設備的選擇與校驗196.2 10kv側(cè)一次設備的選擇與校驗20第七章 進出線的選擇217.1 35kv高壓進線的選擇217.2 35kv高壓引入電纜的選擇217.3 10kv高壓母線的選擇227.4 各車間變壓器到10kv母線聯(lián)絡線的選擇23總 結25參考文獻26第一章 設計

7、要求及概述11.1 設計要求11.2 概述1第二章 負荷計算與無功功率補償22.1負荷計算22.2 無功功率補償容量和補償后功率因數(shù)52.3 變壓器的功率損耗72.4 總降壓變電所一次側(cè)(35kv)計算負荷7第三章 主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇113.1確定總降壓變電所主變壓器型式113.2 總降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定113.2.1 主變壓器臺數(shù)的選擇113.2.2 主變壓器容量的選擇12第四章 變電所主接線設計154.1 變電所主接線圖15第五章 短路電流計算165.1 繪制計算電路165.2 確定基準值175.3計算短路電路中各元件的電抗標幺值17第六章 電氣設備選擇與校驗19

8、6.1 35kv側(cè)一次設備的選擇與校驗196.2 10kv側(cè)一次設備的選擇與校驗20第七章 進出線的選擇217.1 35kv高壓進線的選擇217.2 35kv高壓引入電纜的選擇217.3 10kv高壓母線的選擇227.4 各車間變壓器到10kv母線聯(lián)絡線的選擇23總 結25參考文獻26第一章 設計要求及概述1.1 設計要求(1)選擇變電所主接線方案。(2)確定變電所主變壓器的臺數(shù)和容量、類型。(3)選擇高低壓設備和進出線。 (4)選擇整定繼電保護裝置。1.2 概述1) 負荷計算及無功功率補償2) 工廠總降壓變電所的位置和形式選擇,參考電源進線方向,綜合 考慮設置總降壓變電所的有關因素,確定變壓

9、器的臺數(shù)和容量。3) 工廠總降壓變電所主結線方案設計根據(jù)變電所配電回路數(shù),確定變電所高、低接線方式。4) 變電所高、低壓側(cè)設備選擇5) 繼電保護及二次結線設計6) 變電所防雷裝置7) 變電所主接線圖,變電所平面和剖面圖 第二章 負荷計算與無功功率補償2.1負荷計算 負荷計算的方法有需要系數(shù)法、二項式等幾種,本設計采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有:有功功率: 無功功率:或 視在功率:或 計算電流: 注:由車間干線計算負荷直接相加來計算時,取,;總的有功計算負荷為: ??偟臒o功計算負荷為: 總的視在計算負荷為: 總的計算電流為: 根據(jù)要求及負荷計算公式,分別計算各車間的,,然后列出表格。No.2

10、變電所: 1. 鑄鐵車間:查圖表得Pe=1200KW,Kd=0.4,cos=0.65,tan=1.02P30.1=1200×0.4=720KWQ30.1=720×1.02=489.6 KVarS30.1=720÷0.65=685.7 KVA2. 沙庫:查圖表得: Pe=100KW,Kd=0.7,cos=0.6,tan=1.33P30.1=100×0.7=70 KWQ30.1=70×1.33=93.1 KVarS30.1=70÷0.6=116.7 KVA總的計算負荷:取KP=0.9 KQ=0.95P30=KP×P30.i=49

11、5 KWQ30= KQ×Q30.i=553.6 KVarS30=(Q302+P302)=742.6 KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=1128.3 A用同樣的方法可求其他變電所負責的車間的計算負荷如下:1變電所:P30= KP×P30.i=720 KWQ30= KQ×Q30.i=842.4 KVarS30=(Q302+P302)=1107.7 KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=1683.0 A3變電所:P30= KP×P30.i=344.3 KWQ30= KQ×Q30.i=693.2 KV

12、arS30=(Q302+P302)=773.9 KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=1175.9 A4變電所:P30= KP×P30.i=489.5 KWQ30= KQ×Q30.i=527.3 KVarS30=(Q302+P302)=719.5 KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=1093.2 A5變電所:P30= KP×P30.i=253.7 KWQ30= KQ×Q30.i=210.5 KVarS30=(Q302+P302)=329.7KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=50

13、0.9 A表格1-1 全廠總計算負荷表車間用電單位設備容量(KW)Kxcostan計算負荷P30(KW)Q30(KVar)S30(KVA)IC1變電所鑄鋼車間18000.40.651.17720842.41107.71683.0 2變電所鑄鐵車間12000.40.71.02480489.6685.7沙庫1000.70.61.337093.1116.7小計1300495.0553.6742.61128.33變電所鉚焊車間12000.30.451.98360712.88001水泵房300.750.80.7522.516.928.1小計1230344.3693.2773.91175.94變電所空壓站

14、4000.850.750.88340299.2453.4機修車間1500.250.651.1737.543.957.7鍛造車間2200.350.551.5277117140木型車間1800.350.61.336383.8105制材廠300.280.61.338.411.214綜合樓200.91118018小計1000489.5527.3719.51093.25變電所鍋爐房3000.750.80.75225168.8281.32水房300.750.80.7522.516.928.1倉庫(1、2)800.30.651.172428.136.9污水提升站160.650.80.7510.47.813小

15、計426253.7210.5329.7500.92.2 無功功率補償容量和補償后功率因數(shù)本設計要求工廠最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9,為了達到經(jīng)濟性效果,每個車間的功率因數(shù)盡可能達到0.9,可以選定要達到的功率因數(shù)是0.92選用低壓分散補償。單獨就地補償是指在個別功率因數(shù)較低的設備旁邊裝設補償電容器組。該補償方式能補償安裝部位以前的所有設備,因此補償范圍最大,效果最好。但投資較大,而且如果被補償?shù)脑O備停止運行的話,電容器組也被切除,電容器的利用率較低。同時存在小容量電容器的單位價格、電容器受到機械震動及其他環(huán)境條件影響較遠,不便于實現(xiàn)其他補償?shù)膱龊?。如圖1所示為低壓電容器分散補償?shù)慕泳€。&#

16、160;  圖1  低壓電容器分散補償?shù)慕Y線1變電所: 10kV低壓母線(380V)進行自動補償 COS1=P/S=720/1107.7=0.65QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=720×(1.17-0.43)=532.8kvar查表可選用HCBCJ0.4-40-3型電容器,其個數(shù)為n=532.8/40=13.32為了更加經(jīng)濟運行減小變壓器容量,電容器故取n=15個則實際補償容量為QCC =40×15=600 kvar補償后10KV二次側(cè)視在計算負荷為 S=(Q-QCC)2+P2=759

17、.7KVA補償后COS2= P/S=0.95用同樣的方法可求其他變電所負責的車間的無功補償如下:2變電所: 10kV低壓母線(380V)進行自動補償 COS1 =495/742.6=0.67QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=495×(1.11-0.43)=336.6kvar選用HCBCJ0.4-40-3型電容器,其個數(shù)為n=336.6/40=8.42為了更加經(jīng)濟運行減小變壓器容量,電容器故取n=12個則實際補償容量為QCC =40×12=480 kvar補償后10KV二次側(cè)視在計算負荷為 S=(Q-QCC)2+P2=

18、500.4KVA補償后COS2= P/S=0.983變電所: 10kV低壓母線(380V)進行自動補償 COS1 =344.6/773.9=0.44QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=344.6×(2.04-0.43)=554.2kvar選用HCBCJ0.4-40-3型電容器,其個數(shù)為n=554.2/40=13.86為了更加經(jīng)濟運行減小變壓器容量,電容器故取n=15個則實際補償容量為QCC =40×15=600 kvar補償后10KV二次側(cè)視在計算負荷為 S=(Q-QCC)2+P2=356.7KVA補償后COS2= P

19、/S=0.964變電所: 10kV低壓母線(380V)進行自動補償 COS1 =489.5/719.5=0.68QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=489.5×(1.08-0.43)=318.2kvar選用HCBCJ0.4-40-3型電容器,其個數(shù)為n=318.2/40=7.95為了更加經(jīng)濟運行減小變壓器容量,電容器故取n=12個則實際補償容量為QCC =40×9=480 kvar補償后10KV二次側(cè)視在計算負荷為 S=(Q-QCC)2+P2=491.8KVA補償后COS2= P/S=0.995變電所: 10

20、kV低壓母線(380V)進行自動補償 COS1 =253.7/329.7=0.77QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=2537×(0.82-0.43)=98.9kvar查表可選用HCBCJ0.4-40-3型電容器,其個數(shù)為n=98.9/40=2.47為了更加經(jīng)濟運行減小變壓器容量,電容器故取n=3個則實際補償容量為QCC =40×3=120 kvar補償后10KV二次側(cè)視在計算負荷為 S=(Q-QCC)2+P2=269.4KVA補償后COS2= P/S=0.942.3 車間變電所高壓側(cè)(10KW)計算負荷的確定主要公式如下:PC

21、=P+PtQC=Q+QtSC=(PC2+ QC2)取Pt=0.015S,Qt=0.06S1變電所: Pt=0.015S=11.4kw ,Qt=0.06S=45.6kvarPC=720+11.4=731.4 kwQC =242.4+45.6=288.0 kvar SC=786.0 kVA用同樣的方法可求其他變電所負責的車間變壓器損耗及高壓側(cè)負荷如下:2變電所:PC=495.0+7.5=502.5 kwQC =73.6+30.0=103.6kvar SC=513.1kVA3變電所:PC=344.3+5.4=349.7kwQC =93.2+21.4=114.6 kvar SC=368.0 kVA4變

22、電所:PC=489.5+7.4=496.9kwQC =47.3+29.5=76.8 kvar SC=502.8 kVA5變電所:PC=253.7+4=257.7kwQC =90.5+16.2=106.7 kvar SC=278.9kVA10KV高壓側(cè)的總的計算負荷:=2104.4 kw=655.2 kvar=2204.0 kvaCos=0.9552.4 總降壓變電所一次側(cè)(35kv)計算負荷35KV低壓側(cè)負荷為:=2104.4 kw=655.2 kvar=2204.0 kva取 Pt=0.015Sc=33.1kw ,Qt=0.06Sc=132.2kvarPC=2104.4+33.1=2137.

23、5 kwQC =655.2+132.2=787.4kvar SC=2277.9kVACos=0.938表1-2 工廠負荷統(tǒng)計表計算內(nèi)容PcQc車間1T計算負荷1T低壓側(cè)負荷720242.4759.7變壓器1T損耗11.445.61T高壓側(cè)負荷731.4288.0786.0車間2T計算負荷2T低壓側(cè)負荷495.073.6531.5變壓器2T損耗7.530.02T高壓側(cè)負荷349.7114.6368.0車間3T計算負荷3T低壓側(cè)負荷344.393.2356.7變壓器3T損耗5.421.43T高壓側(cè)負荷349.7114.6368.0車間4T計算負荷4T低壓側(cè)負荷489.547.3517.3變壓器4T

24、損耗7.429.54T高壓側(cè)負荷496.976.8502.8車間5T計算負荷5T低壓側(cè)負荷253.790.5269.4變壓器5T損耗4.016.25T高壓側(cè)負荷257.7106.7278.910kv側(cè)總計算負荷2072.3519.72136.4總降壓損耗35.7142.7全廠計算負荷2104.4655.22204.0 表1-3 10kv高壓母線自動補償前后計算負荷及功率因數(shù)統(tǒng)計名稱cosØ計算負荷P/k()Q/k()S/KVA1#車間10kv低壓側(cè)補償前負荷0.651107.72#車間10kv低壓側(cè)補償前負荷0.67802.43#車間10kv低壓側(cè)補償前負荷0.44828.14#車間

25、10kv低壓側(cè)補償前負荷0.68788.15#車間10kv低壓側(cè)補償前負荷0.77359.31#車間10kv低壓側(cè)無功補償容量-6002#車間10kv低壓側(cè)無功補償容量-4803#車間10kv低壓側(cè)無功補償容量-6004#車間10kv低壓側(cè)無功補償容量-4805#車間10kv低壓側(cè)無功補償容量-1201#車間10kv低壓側(cè)補償后負荷0.93759.72#車間10kv低壓側(cè)補償后負荷0.98500.43#車間10kv低壓側(cè)補償后負荷0.95356.74#車間10kv低壓側(cè)補償后負荷0.98491.85#車間10kv低壓側(cè)補償后負荷0.92269.4主變壓器功率損耗33.1132.235kv側(cè)負荷

26、總和0.942137.5787.42277.9第三章 主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇 變壓器是變電所中關鍵的一次設備,其主要功能是升高或降低電壓以利于電能的合理輸送、分配和適用。變壓器按功能分為升壓變壓器和降壓變壓器,按相數(shù)分為單相和三相變壓器,按繞組到底的材料分為同銅繞組和鋁繞組變壓器;按冷卻方式和繞組絕緣分為油浸式和干式兩大類,其中那個油浸式變壓器又有油浸自冷式、油浸水冷式和強迫油循環(huán)冷卻式等,而干式變壓器又有澆注式、開啟式、充氣式等;按用途分又可分為普通變壓器和特種變壓器;按調(diào)壓方式分為無載調(diào)壓變壓器和有載變壓器。在選擇變壓器時,應選用低損耗節(jié)能型變壓器,如S9系列或S10系列。高損耗變

27、壓器已被淘汰,不再采用。在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全的場所,應選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器;供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器(S9、S10-M、S11、S11-M等);對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高的場所,宜采用干式電力變壓器(SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等);對電網(wǎng)電網(wǎng)波動較大的,為改善電能質(zhì)量應采用有載調(diào)壓電力變壓器(SZ7、SFSZ、SGZ3等)。3.2 總降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定 3.2.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 主變壓器太熟應根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行要求進行選擇。 在變電站中用來向電力系統(tǒng)或用

28、戶輸送功率的變壓器,成為主變壓器。35110kv變電所設計規(guī)范規(guī)定,主變壓器的臺數(shù)和容量,應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二級負荷的變電所中宜裝設兩臺主變壓器,當技術經(jīng)濟比較合理時,可裝設兩臺以上主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所,當斷開一臺時,其余主變壓器的容量不應小于60%的全部負荷,應保證用戶的一、二級負荷。主變壓器臺數(shù)和容量直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。正確選擇變壓器的臺數(shù),對實現(xiàn)系統(tǒng)安全經(jīng)濟好合理供電局有重要意義。目前一般的選擇原則是:一般用戶裝設1-2臺變壓器;為了提高供電可靠性,對于、級用戶,可設置兩臺變壓器,防止一臺主變

29、故障或檢修時影響整個變電所的供電,所以本所選用兩臺主變,互為備用,當一臺變壓器故障檢修時由另一臺主變壓器承擔全部負荷的75%,保證了正常供電。應滿足用電負荷對可靠性的要求,在有一、二級負荷的變電所中,選擇兩臺主變壓器,當在技術、經(jīng)濟上比較合理時,主變壓器選擇也可多于兩臺,對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變化較大的宜采用經(jīng)濟運行方式的變電所,技術經(jīng)濟合理時可選擇兩臺主變壓器。三級負荷一般選擇一臺主變壓器,負荷較大時,也可選擇兩臺主變壓器。 3.2.2 主變壓器容量的選擇 1、裝設一臺時,應滿足:主變壓容量Sn應小于總設計負荷S30,即: 2、裝設一臺時,應滿足:每臺變壓器的容量Sn不應小于總的計算負荷S3

30、0的60%,最好為總計算負荷的70%左右,即:同時每臺主變壓容量Sn不應小于全部一、二級負荷只和即: 嗎1.各車間變電所選變壓器的臺數(shù)即容量:1變電所SN(1.151.4)S30=903.91100.4KVA選擇一臺S9-1000/10變壓器。2變電所SN(1.151.4)S30=590.1718.3 KVA選擇一臺S9-630/10變壓器。3變電所SN(1.151.4)S30=423.2515.2 KVA選擇一臺S9-500/10變壓器。4變電所SN(1.151.4)S30=578.2703.9 KVA選擇一臺S9-630/10變壓器。5變電所SN(1.151.4)S30=320.7390.

31、5 KVA選擇一臺S9-315/10變壓器。2.總降壓變電所變壓器容量和臺數(shù)的選擇 裝設兩臺變壓器: SN(0.60.7)S30 =1413.41648.9 KVA因為1號車間,2號車間、5號車間屬二級負荷外,其余屬三級負荷。 S+ =S30.1+S30.2+S30.5 S+ =786.0+513.1+278.9=1578 KVA SN >S+選擇兩臺S9-1600/35變壓器表1-4變電所變壓器型號車間變電所代號變壓器臺數(shù)及容量變壓器型號10KVNO.1 2×1000S9-1000/1010KV NO.2 2×630S9-630/1010KV NO.3 1×

32、;500S9-500/1010KV NO.4 1×630S9-630/1010KV NO.5 2×315S9-315/1035KV 2×1600S9-1600/35第四章 變電所主接線設計4.1 變電所主接線圖高壓配電系統(tǒng)主接線方式的選擇 配電系統(tǒng)起接收和分配電能的作用,其位置應當盡量靠近負荷中心,配電系統(tǒng)一般為單母線制,根據(jù)負荷的類型及進出線數(shù)目可考慮將母線分段。當有兩路進線供電時,常采用單母線分段接線,采用斷路器分段, 提高了一,二級負荷的供電可靠性。單母線分段可以分段單獨運行,也可以并列同時運行。 優(yōu)點:供電可靠性較高,操作靈活,除母線故

33、障或檢修外,可對用戶連續(xù)供電。 缺點:母線故障或檢修時,仍有50%左右的用戶停電。 第五章 短路電流計算5.1 繪制計算電路圖1短路計算電路圖 圖2短路計算等效電路圖5.2 確定基準值 設Sd=100MVA,Ud1=37kV,低壓側(cè)Ud2=10.5kV,則表1-4 最大運行方式下三相短路電流計算結果表短路計算點三相短路電流(KA)三相短路容量(MVA)IkipIpK-11.912 4.875 2.887 122.549K-21.831 4.669 2.765 33.289K-319.230 49.036 29.037 13.326K-414.221 36.263 21.47

34、4 9.855K-513.113 33.439 19.801 9.088K-614.221 36.263 21.474 9.855K-79.190 23.434 13.877 6.369第六章 電氣設備選擇與校驗6.1 35kv側(cè)一次設備的選擇與校驗表1-5 35kv側(cè)一次設備的選擇校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)35kv1.912 KA4.875KA2.887KA4.8452×1.5=35.65一次設備型號規(guī)格額定參數(shù)少油斷路器SW3-3535kv1000A16.5KA40KA高壓隔離開關GW4-35/20035KV200A40KA電壓互感器JDZJ-3535/100KV電流互感器LQJ-3535KV100/5A31.8KA81金屬氧化物避雷器YH5WZ-42/13442kv6.2 10kv側(cè)一次設備的選擇與校驗 表1-6 10kv側(cè)一次設備的選擇校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件

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