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1、本科生課程設(shè)計(jì)(論文)遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 發(fā)電廠電氣部分發(fā)電廠電氣部分 課程設(shè)計(jì)(論文)課程設(shè)計(jì)(論文)題目:題目:4X200MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)(火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)(2) 院(系):院(系): 專(zhuān)業(yè)班級(jí):專(zhuān)業(yè)班級(jí): 學(xué)學(xué) 號(hào):號(hào): 學(xué)生姓名:學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師:指導(dǎo)教師: 起止時(shí)間:起止時(shí)間:2012014 4.12.12.2929 2012015 5.1.1.9 9 本科生課程設(shè)計(jì)(論文)課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院(系): 教研室:電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)題目4*200MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(論文
2、)任務(wù)本設(shè)計(jì)是針對(duì) 4*200MW 火力發(fā)電廠進(jìn)行電氣部分設(shè)計(jì),已知量為:4 臺(tái)200MW 發(fā)電機(jī)組,電壓 10kV 出線 8 回;110kV 出線 6 回;220kV 出線 4 回(負(fù)荷功率及線路長(zhǎng)度已知) 。廠用電率 5.2%;發(fā)電機(jī)參數(shù)200MVA、10.5kV、cos=0.85、Xd=14.4%;根據(jù)火力發(fā)電廠原始資料及有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行電氣部分設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)具體內(nèi)容:1)設(shè)計(jì)電氣主接線方案;2)完成主變壓器容量計(jì)算、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選擇;3)短路電流的計(jì)算;4)完成電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn);進(jìn)度計(jì)劃1、布置任務(wù),查閱資料。 (1 天)2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。 (1 天)3、設(shè)計(jì)主接線。 (2 天)4
3、、設(shè)計(jì)變壓器。 (2 天)5、短路計(jì)算。 (2 天)7、電氣設(shè)備選擇校驗(yàn)(1)6、撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(1 天)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí): 論文質(zhì)量: 答辯: 總成績(jī): 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日本科生課程設(shè)計(jì)(論文)注:成績(jī):平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算本科生課程設(shè)計(jì)(論文)摘 要由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通 過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能,再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。電能的使用已經(jīng)滲透到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生活的各個(gè)領(lǐng)域,而在我國(guó)電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容量占總裝機(jī)容量的 75%。本文是對(duì)配有 4 臺(tái)
4、200MW 汽輪發(fā)電機(jī)的大型火電廠一次部分的初步設(shè)計(jì),主要完成了電氣主接線的設(shè)計(jì)。電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分,也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,根據(jù)變電站的容量和各回路數(shù)確定變電站電氣主接線和站用電接線,并選擇各變壓器的型號(hào);進(jìn)行參數(shù)計(jì)算,畫(huà)等值網(wǎng)絡(luò)圖,并計(jì)算各電壓等級(jí)側(cè)的短路電流,列出短路電流結(jié)果的表;計(jì)算回路持續(xù)工作電流,選擇各種高壓電氣設(shè)備,并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路電流計(jì)算結(jié)果表校驗(yàn)各高壓設(shè)備。關(guān)鍵詞:發(fā)電廠;變壓器;電力系統(tǒng);繼電保護(hù);電氣設(shè)備本科生課程設(shè)計(jì)(論文)目 錄第 1 章 緒論 .11.1 電力系統(tǒng)概述 .11.2 本文主要內(nèi)容 .
5、1第 2 章 電氣主接線設(shè)計(jì) .22.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性 .22.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)依據(jù) .22.3 電氣主接線的主要要求 .32.4 電氣主接線的基本形式 .32.5 電氣主接線的方案選擇 .6第 3 章 主變壓器的選擇 .93.1 主變壓器中性的接地方式 .93.2 變壓器的選型 .93.3 主變壓器容量及確定 .10第 4 章 短路電流的計(jì)算 .114.1 短路的原因及后果 .114.2 短路點(diǎn)的選擇、短路電流以及沖擊電流的計(jì)算 .124.3 短路電流的計(jì)算 .12第 5 章 高壓斷路器的選擇 .155.1 高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇 .17第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .20參考文獻(xiàn) .
6、21本科生課程設(shè)計(jì)(論文)第 1 章 緒論1.1 電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能,再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū),也無(wú)法大量?jī)?chǔ)存,電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。因此電能的集中開(kāi)發(fā)與分散使用,以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化,就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。據(jù)此,電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能,就需在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng),以便對(duì)電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度,確保用戶(hù)獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。 電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配,易于轉(zhuǎn)換
7、為其它的能源,而且便于控制、管理和調(diào)度,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此,電能已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)方面。電力工業(yè)已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ),得到迅猛發(fā)展。到 2003 年底,我國(guó)發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá) 38450 萬(wàn)千瓦,發(fā)電量達(dá) 19080 億度,居世界第 2 位。電力系統(tǒng)的最大電能用戶(hù),供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。電力系統(tǒng)的出現(xiàn),使高效、無(wú)污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用,推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的變化。 1.2 本文主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)是針對(duì) 4*200MW 火力發(fā)電廠進(jìn)行電氣部分設(shè)計(jì),已知量為:4 臺(tái)200MW 發(fā)電機(jī)組,電壓 10kV 出線 8 回;110
8、kV 出線 6 回;220kV 出線 4 回(負(fù)荷功率及線路長(zhǎng)度已知) 。廠用電率 5.2%;發(fā)電機(jī)參數(shù)200MVA、10.5kV、cos=0.85、Xd=14.4%;根據(jù)火力發(fā)電廠原始資料及有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行電氣部分設(shè)計(jì)。(1)確定主接線:根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),分析原始資料與數(shù)據(jù),列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的 23 個(gè)方案,經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定最優(yōu)方案。 (2)選擇主變壓器:選擇變壓器的容量、臺(tái)數(shù)、型號(hào)等。 (3)短路電流計(jì)算:根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)整定的需要,選擇短路計(jì)算點(diǎn),計(jì)算短路電流,并列表匯總。 (4)電氣設(shè)備的選擇:選擇并校驗(yàn)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓本科生課程設(shè)計(jì)(論文)互感器、避
9、雷器等。第 2 章 電氣主接線設(shè)計(jì)2.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性首先,電氣主接線圖示電氣運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù),因此電氣運(yùn)行人員必須熟悉本廠電氣主接線土,了解電路中各種電器設(shè)備的用途、性能及維護(hù)、檢察項(xiàng)目和運(yùn)行的步驟。其次,電氣主接線表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運(yùn)行方式。電氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定。是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。再次,由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是:發(fā)電、變電、書(shū)電荷用電視在同一時(shí)刻完成的,所以主接線的好壞,直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,也直接影
10、響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。 所以電氣主接線的擬定是一個(gè)綜合性的問(wèn)題,必須在滿(mǎn)足國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下,力爭(zhēng)使其技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理,安全可靠。2.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)依據(jù)1、發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用:電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類(lèi)型。大型主力或電廠靠近煤礦或沿海、沿江,并接入 300-500KV 超高壓系統(tǒng);地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn),一般接入 110-220KV 系統(tǒng),也有接入 330KV 系統(tǒng);企業(yè)自備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主,并與地區(qū) 110-220KV 系統(tǒng)相連。中小型電廠常有發(fā)電機(jī)電壓饋線向附近供電。 2、負(fù)荷大小和重要性: (1)對(duì)于一級(jí)負(fù)荷
11、必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電,切當(dāng)任何一個(gè)電源失去后,能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。 (2)對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電,且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后,能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 (3)對(duì)于三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。本科生課程設(shè)計(jì)(論文)2.3 電氣主接線的主要要求電氣主接線的設(shè)計(jì)原則是:根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用,首先應(yīng)滿(mǎn)足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周?chē)h(huán)境及自動(dòng)化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿(mǎn)足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 (1) 可靠性:衡量可靠
12、的標(biāo)準(zhǔn),一般是根據(jù)主接線型式機(jī)主要設(shè)備操 作的可能方式,按一定的規(guī)律計(jì)算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律,停運(yùn)的持續(xù)時(shí)間期望值等指標(biāo),對(duì)幾種主接線型式中擇優(yōu)。所謂“不允許”事故,是指發(fā)生故障后果非常嚴(yán)重的事故,如全部電源津縣停運(yùn)、朱變壓器停運(yùn),全場(chǎng)停電事故等。供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求,主接線首先應(yīng)滿(mǎn)足這個(gè)要求。 (2) 靈活性:是指在調(diào)度時(shí),可以靈活的投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路,調(diào)配電源和負(fù)荷,滿(mǎn)足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以極特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電鍍要求;在檢修時(shí),可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備,而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶(hù)的供電;在擴(kuò)建時(shí),可以容易的從初期接線
13、擴(kuò)建到最終接線,在不影響連接供電或停電時(shí)間最短的情況下,投入新機(jī)組、變壓器或線路,并對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。在操作時(shí)間便、安全、不易發(fā)生誤操作的“方便性” 。 (3) 主接線應(yīng)在滿(mǎn)足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)性。即: 主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單,以節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備,要是控制、保護(hù)不過(guò)于復(fù)雜,要能限制短路電流,以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器。做到投資省。合理的選擇主變壓器的種類(lèi)(雙繞組、三繞組或自耦變等)容量、臺(tái)數(shù),避免兩次變壓而增加電能的損失。電器主接線選擇時(shí)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件,盡量使占地面積減少。 2.4 電氣主接線的基本形式1、單母線
14、接線只有一組母線的接線如圖 1.1 所示是一個(gè)典型的單母線接線圖。這種接線的特點(diǎn)是電源和供電線路都聯(lián)在同一母線上。為了便于投入或切除任何一條進(jìn)、出引線每條引線上都裝有可以切除符合電流和故障電流的斷路器。 本科生課程設(shè)計(jì)(論文)單母線接線的主要優(yōu)點(diǎn)是:接線簡(jiǎn)單、清晰、采用設(shè)備少,投資省,操作方便,便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 單母線接線最嚴(yán)重的缺陷是母線停運(yùn)(母線檢修、故障,線路故障后線路保護(hù)或斷路器拒運(yùn))將使全部支路停運(yùn),即停電范圍為該母線段的 100%,且停電時(shí)間很長(zhǎng),若為母線自身?yè)p壞須待母線修復(fù)之后方能恢復(fù)各支路運(yùn)行。 圖 2.1 單母線接線 圖 2.2 單母線分段接線隔離開(kāi)關(guān)作為操作電器
15、,所以斷路器和隔離開(kāi)關(guān)在正常運(yùn)行操作時(shí),必須嚴(yán)格遵守操作順序;隔離開(kāi)關(guān)“先合后斷”或在等電位狀態(tài)下進(jìn)行操作。 1、單母線分段接線單母線接線的缺點(diǎn)可以通過(guò)將母線分段的辦法來(lái)克服。如圖 2.2 所示。當(dāng)母線的中間裝設(shè)一個(gè)斷路器后,即把母線分為兩段,這樣對(duì)重要的用戶(hù)可以由分別接于兩段母線上的兩條線路供電。 由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn),又在一定程度上克服了它的缺點(diǎn),所以這種接線目前仍被廣泛應(yīng)用。單母線分段接線適用范圍: (1)610KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)為 6 回及以上時(shí); (2)3563KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)為 48 回時(shí); (3)110220KV 配電
16、裝置的出線回?cái)?shù)為 34 回時(shí)。 單母線分段有其如下優(yōu)點(diǎn):用斷路器把母線分段后,對(duì)重要的用戶(hù)可以從不同的段引出兩條回路,有兩個(gè)電源供電;當(dāng)一段母線發(fā)生故障,分段斷路器會(huì)自動(dòng)將故障段切除,保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶(hù)停電。 但是單母線分段接線也有較顯著的缺點(diǎn),就是當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)發(fā)本科生課程設(shè)計(jì)(論文)生故障或檢修時(shí),該段母線上所連接的全部引線都要在檢修期間停電;當(dāng)出線為雙回路時(shí),需時(shí)架空線路出現(xiàn)交叉跨越;擴(kuò)建時(shí)須向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。顯然對(duì)于大容量發(fā)電廠來(lái)說(shuō),這都是不允許的。因此,還要改進(jìn)。2、雙母線接線雙母線接線是根據(jù)單母線接線的缺點(diǎn)提出來(lái)的,如圖 2.3 所示。雙母線接線,
17、其中一組為工作母線,以組為備用母線,并通過(guò)母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行,在進(jìn)行道砟操作時(shí)應(yīng)注意,隔離開(kāi)關(guān)的操作原則是:在等電位下操作或先通后斷。它可以有兩種運(yùn)行方式,一種是固定連接分段運(yùn)行方式。即一些電源與出線固定連接在一組母線上,母聯(lián)斷路器合上,相當(dāng)于單母線分段運(yùn)行。另一種工作方式相當(dāng)于單母線運(yùn)行方式。很顯然雙母線分段的可靠性高于前兩種接線方式,只是母線保護(hù)較復(fù)雜。然而它比單母線分段接線的投資更大。 圖 2.3 雙母線接線如檢修工作母線是其操作步驟是:先合上母線斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān),再合母線斷路器,向備用線充電,這是兩組母線等電位。為保證不中斷供電,應(yīng)先接通備用母線上的隔離開(kāi)關(guān),再斷開(kāi)工作母線上的隔離
18、開(kāi)關(guān)。完成母線轉(zhuǎn)換后,在斷開(kāi)母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān),即可對(duì)原工作母線進(jìn)行檢修。 雙母線接線的適用范圍: (1)610KV 配電裝置,當(dāng)短路電流較大,出線需要帶電抗器時(shí); (2)3563KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)超過(guò) 8 回火連接電源較多、負(fù)荷較大時(shí); (3)110220KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)為 5 回以上時(shí),或 110220KV 配電裝置,在系統(tǒng)中居重要地位,出線回?cái)?shù)在 4 回以上時(shí)。 雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)有: a 供電可靠。通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒閘操作,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷,一組母線故障后,能迅速恢復(fù)供電,檢修任一回路的母線隔離開(kāi)關(guān),只停該回路。 本科生課程設(shè)計(jì)(論文)b
19、 調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各個(gè)回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 c 擴(kuò)建方便。向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建,均不影響兩組母線單位電源和符合均勻分配,不會(huì)引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回架空線路時(shí),可以順序布置,以至界限不同的母線斷路時(shí)不回如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。 d 便于實(shí)驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),可將該回路分開(kāi),單獨(dú)接至一組母線上。 雙母線接線也有其缺點(diǎn): a 增加一組母線和使每回路就須加一組母線隔離開(kāi)關(guān)。 b 當(dāng)母線故障或檢修時(shí)隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器,容易誤操作。為了避免隔離開(kāi)關(guān)誤操作,需要隔離開(kāi)關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置
20、。 2.5 電氣主接線的方案選擇(1) 方案一 a.220KV 電壓等級(jí)的方案選擇。 由于 220KV 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是 4 回,所以 220 KV 電壓等級(jí)的接線形式可以選擇單母線接線形式。由于單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn),采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電設(shè)備裝置,所以 220 KV 電壓等級(jí)的接線形式選擇為單母線接線。 b.110KV 電壓等級(jí)的方案選擇。 由于 110KV 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是 6 回,所以在本方案中的可選擇的接線形式是單母線分段接線。單母線的優(yōu)點(diǎn)如下:母線經(jīng)斷路器分段后,對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路,有兩個(gè)電源供電;一
21、段母線故障(或檢修) 時(shí),僅停故障(或檢修)段工作,非故障段仍可繼續(xù)工作。 c.10KV 電壓等級(jí)的方案選擇。 由于 10KV 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是 8 回,所以在本方案中的可選擇的接線形式是單母線分段接線。用斷路器把母線分段后,對(duì)重要的用戶(hù)可以從不同的段引出兩條回路,有兩個(gè)電源供電;當(dāng)一段母線發(fā)生故障,分段斷路器會(huì)自動(dòng)將故障段切除,保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶(hù)停電。 所以可以將主接線形式表示如圖 2.4 所示。 本科生課程設(shè)計(jì)(論文)圖 2.4 方案一接線圖(2) 方案二a.220KV 電壓等級(jí)的方案選擇。 由于 220KV 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是 3 回,所以 220 K
22、V 電壓等級(jí)的接線形式可以選擇單母線接線形式。由于單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn),采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電設(shè)備裝置,所以 220 KV 電壓等級(jí)的接線形式選擇為單母線接線。 b.110KV 電壓等級(jí)的方案選擇。 由于 110KV 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是 10 回,所以在本方案中的可選擇的接線形式是雙母線接線形式。由于雙母線接線的可靠性和靈活性高,它可以輪流檢修母線,而不中斷對(duì)用戶(hù)的供電;當(dāng)檢修任意回路的母線隔離開(kāi)關(guān)時(shí),只需斷開(kāi)該回路;工作母線故障時(shí),可將全部回路轉(zhuǎn)移到備用母線上,從而使用戶(hù)迅速恢復(fù)供電;可用母聯(lián)斷路器代替任意回路需要檢修的斷路器,在種情
23、況下,只需短時(shí)停電;在個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),可將該回路分離出來(lái),并單獨(dú)接至備用母線上。雙母線接線形式正好克服了單母線分段接線形式的缺點(diǎn),所以在大、中型發(fā)電廠中這種接線形式被廣泛應(yīng)用。c.10KV 電壓等級(jí)的方案選擇。 在方案二中的 10KV 電壓等級(jí)的接線形式仍然選擇單母線分段接線形式。因本科生課程設(shè)計(jì)(論文)為在進(jìn)行主接線的設(shè)計(jì)中,必須時(shí)時(shí)刻刻考慮到可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)行動(dòng)要求。 圖 2.5 方案二接線圖在上述兩種方案中,他們?cè)诩夹g(shù)上都是有顯著差異的,在不同的技術(shù)等級(jí)中,都有差異。單母線分段在投資上是比雙母線接線的投入要小的,而雙母線接線的可靠性又比單母線分段接線的可靠性高。根據(jù)設(shè)計(jì)任
24、務(wù)書(shū)中的要求,在 110KV 電壓等級(jí)上的出線 上為二類(lèi)負(fù)荷,對(duì)這類(lèi)用戶(hù)可以進(jìn)行短暫的停電,并不會(huì)造成人身危險(xiǎn)以及設(shè)備的破壞,也不會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失或造成巨大的政治影響。綜合考慮,則選擇單母線分段的接線形式。 在方案一和方案二的比較中,不同的地方是將方案二中的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)直接接入 220KV 的系統(tǒng)中,原因有二,其一是當(dāng)把斯泰發(fā)電機(jī)接入 10KV 母線上浪費(fèi),在 10KV 母線上有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)已經(jīng)足夠;其二是 220KV 電壓等級(jí)與無(wú)窮大系統(tǒng)連接,接受該發(fā)電廠的剩余功率。所以考慮將剩余兩臺(tái)發(fā)電機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī)-變壓器接線方式連接到 220KV 系統(tǒng)中。由于發(fā)電機(jī)-變壓器接線方式單元性強(qiáng),可在機(jī)
25、組單元控制室集中控制,不設(shè)網(wǎng)控室,使運(yùn)行管理較靈活方便。 通過(guò)對(duì)兩種方案的比較,并且連同電氣主接線的設(shè)計(jì)原則即可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性的綜合考慮,選擇出的最優(yōu)方案是方案一。 本科生課程設(shè)計(jì)(論文)第 3 章 主變壓器的選擇3.1 主變壓器中性的接地方式電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式,決定了主變壓器中性點(diǎn)接地方式。 主變壓器的110-500KV 側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方式 (1)凡是自耦變壓器,其中性點(diǎn)需要直接接地或經(jīng)小阻抗接地。 (2)凡中、低壓有電源的升壓站和降壓變電所至少應(yīng)有一臺(tái)變壓器直接接地。 (3)終端變電所的變壓器中性點(diǎn)一般不接地。 (4)變壓器中性點(diǎn)接地點(diǎn)的數(shù)量是電網(wǎng)所有短路點(diǎn)的綜合零序電抗與綜
26、合正序電抗之比小于三,以使單相接地時(shí)健全相上工頻過(guò)電壓不超過(guò)閥型避雷器的滅弧電壓。 (5)所有普通變壓器的中性點(diǎn)都應(yīng)經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)接地,以便于運(yùn)行調(diào)度靈活選擇接地點(diǎn)。當(dāng)變壓器中性點(diǎn)可能斷開(kāi)運(yùn)行時(shí),若該變壓器中性點(diǎn)絕緣不是按線電壓設(shè)計(jì),應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)避雷器保護(hù)。 (6)選擇接地時(shí)應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)使電網(wǎng)節(jié)烈成為中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)。雙母線接線有兩臺(tái)以上主變壓器時(shí),可考慮兩臺(tái)主變壓器中性點(diǎn)接地。3.2 變壓器的選型電力變壓器(文字符號(hào)為 T 或 TM) ,根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)的界定,凡是三相變壓器的額定容量在 5KVA 及以上,單相的在 1KVA 及以上的輸變電用變壓器,均成為電力變壓器。電力變壓器
27、是發(fā)電廠和變電所中重要的一次設(shè)備之一,隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高和規(guī)模的擴(kuò)大,電壓升壓和降壓的層次增多,系統(tǒng)中變壓器的總?cè)萘恳堰_(dá)發(fā)電機(jī)容量的 7-10 倍。主變壓器 在電氣設(shè)備投資中所占比例較大,同時(shí)與之相適應(yīng)的配電裝置,特別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大。因此,主變壓器的選擇對(duì)發(fā)電廠、變電所的技術(shù)性影響很大。例如,大型大電廠高、中壓聯(lián)絡(luò)變壓器臺(tái)數(shù)不足(一臺(tái))或者容量不足將導(dǎo)致電站、電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性下降,來(lái)年絡(luò)變壓器經(jīng)常過(guò)載或被迫限制兩級(jí)電網(wǎng)的功率交換。反之。臺(tái)數(shù)過(guò)多、容量過(guò)大將增加投資并使配電裝置復(fù)雜化。 本科生課程設(shè)計(jì)(論文)發(fā)電廠 200MW 及以上機(jī)組為發(fā)電機(jī)變壓器組接線時(shí)的主
28、變壓器應(yīng)滿(mǎn)足DL5000 2000火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定:“變壓器容量可按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)容量扣除一臺(tái)廠用變壓器的計(jì)算負(fù)荷和變壓器繞組的平均溫度或冷卻水溫度不超過(guò) 65 攝氏度的條件進(jìn)行選擇” 。 3.3 主變壓器容量及確定連接在發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)間的主變壓器容量,應(yīng)按下列條件計(jì)算: (1)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上負(fù)荷最小時(shí),能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和無(wú)功容量送入系統(tǒng),但不考慮稀有的最小負(fù)荷情況。 (2)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)組停用時(shí),能由系統(tǒng)供給發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷。在電廠分期建設(shè)過(guò)程中,在事故斷開(kāi)最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的情況下,通過(guò)變壓器向系統(tǒng)取得電能時(shí),可以考慮變壓器的允許過(guò)
29、負(fù)荷能力和限制非重要負(fù)荷。 (3)根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求,而限制本廠的輸出功率時(shí)能供給發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷。 (4)按上述條件計(jì)算時(shí),應(yīng)考慮負(fù)荷曲線的變化和逐年負(fù)荷的發(fā)展。特別注意發(fā)電廠初期運(yùn)行時(shí)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線負(fù)荷不大時(shí),能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余容量送入系統(tǒng)。 (5)發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺(tái)。對(duì)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的發(fā)電廠,當(dāng)其中一臺(tái)主變推出運(yùn)行時(shí),另一臺(tái)變壓器應(yīng)承擔(dān) 70%的容量。 具體計(jì)算的過(guò)程如下: a.10KV 電壓等級(jí)下的最大容量 S =(SG-SG8%-Smin)0.7/0.85 = (400-4000.08-16) 0.7/0.85 = 3520.7/0.85 =
30、289.88MVA b.110KV 電壓等級(jí)下的最大容量 S = Smax/0.85 =70/0.85=82.35MVA c.220KV 電壓等級(jí)下的最大容量 S = (S10max+S110min) /0.85 = (70+20) /0.85 =105.88 本科生課程設(shè)計(jì)(論文)根據(jù)上面的計(jì)算可知道低壓側(cè)的容量為最大,此基準(zhǔn)可選擇一個(gè)三繞組的變壓器。本科生課程設(shè)計(jì)(論文)第 4 章 短路電流的計(jì)算4.1 短路的原因及后果1、短路原因造成短路的原因通常有以下幾種: (1)電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體因絕緣老化、或遭受機(jī)械損傷,或因雷擊、過(guò)電壓引起的絕緣損壞。(2)架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起的電桿倒塌
31、等,或因鳥(niǎo)獸跨接裸露導(dǎo)體等都可能導(dǎo)致短路。(3)電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不良和運(yùn)行不當(dāng)或設(shè)備本身不合格引發(fā)的短路。(4)運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作,如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉隔離開(kāi)關(guān),線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等都回造成短路。根據(jù)國(guó)外資料顯示,每個(gè)人都有違反規(guī)程操作的潛意識(shí)。(5)其他原因。如輸電線斷線、倒桿、碰線、或人為盜竊、破壞等原因都可能導(dǎo)致短路。2、短路后果 短路故障發(fā)生后,由于網(wǎng)絡(luò)總阻抗大為減小,將在系統(tǒng)中產(chǎn)生幾倍甚至幾十倍于正常工作電流的短路電流。強(qiáng)大的短路電流將造成嚴(yán)重的后果,主要有以下幾方面: (1)強(qiáng)大的短路電流通過(guò)電氣設(shè)備是發(fā)熱急劇增加,斷路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),足以
32、使設(shè)備因過(guò)熱而損壞甚至燒毀。(2)巨大的短路電流將在電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的電動(dòng)力,可能使導(dǎo)體變形、扭曲或損壞。(3)短路將引起系統(tǒng)電壓的突然大幅度下降,系統(tǒng)中主要負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)將因轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn),造成產(chǎn)品報(bào)廢甚至設(shè)備損壞。 (4)短路將引系統(tǒng)中功率分布的突然變化,可能導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步,破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性,造成大面積停電。這是短路所導(dǎo)致的最嚴(yán)重后果。 本科生課程設(shè)計(jì)(論文)4.2 短路點(diǎn)的選擇、短路電流以及沖擊電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)是指容量相對(duì)于用戶(hù)供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng),當(dāng)用戶(hù)供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí),電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓基本不變,可將該電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容
33、量電力系統(tǒng)。但是,在實(shí)際電力系統(tǒng)中,他的容量和阻抗都有一定的數(shù)值,一次,當(dāng)用戶(hù)供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí),電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓相應(yīng)的有所變動(dòng)。但一般的供電系統(tǒng),由于它是在小容量線路上發(fā)生短路,電力系統(tǒng)母線電壓基本不變,因此,電力系統(tǒng)可視為無(wú)限大容量電力系統(tǒng)。由于無(wú)限大容量電力系統(tǒng)的三相短路電流是對(duì)稱(chēng)的,所以他的變化規(guī)律只需考慮一相的。 短路點(diǎn)的選擇應(yīng)選擇通過(guò)導(dǎo)體和電器的短路電流為最大的那些點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。首先,應(yīng)在三條電壓等級(jí)的母線上選擇三個(gè)短路計(jì)算點(diǎn) d1、d2、d3。由于10KV 電壓等級(jí)有 15km 電纜饋線 10 回,所以在 10KV 的出線上需加設(shè)電抗器。當(dāng) d4 點(diǎn)短路時(shí),因受
34、電抗器的限制,流過(guò)出線上的斷路器的電流較小,所以在工程計(jì)算中選取 d4 點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn),以便使出線斷路器選擇輕型的。 無(wú)線大功率系統(tǒng)的德主要特征是:內(nèi)阻抗 X=0,端電壓 U=C,它所提供的短路電流周期分量的幅值恒定且不隨時(shí)間改變。雖然非周期分量依指數(shù)率而衰減,但一般情況下只需計(jì)及他對(duì)沖擊電流的影響。因此,在電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算中,其主要任務(wù)是計(jì)算短路電流的周期分量。而在無(wú)限大功率系統(tǒng)的條件下,周期分量的計(jì)算就變得簡(jiǎn)單。 4.3 短路電流的計(jì)算1、220KV 母線短路的計(jì)算:圖 4.1 圖 4.2本科生課程設(shè)計(jì)(論文)短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算:2、110KV 母線上發(fā)生短路時(shí)的計(jì)算圖 4.3 圖
35、4.4 KVKIUSIIXXXIXXXXXXXXXXXXXXXXXshshavj74.368 . 143.1422i4 28375.28059. 01138. 0122. 0111122. 00454. 021210049. 021210169. 021212322201819179172012211119871810917 058. 02121050. 00098. 00288. 0062. 021216453168122711115XXXXXXXXXXXXKVKIKVUSIIXXXIshshvj35.498 . 139.1922i39.19230310024.77
36、324.774024.1720025. 01058. 01050. 013111a1615 本科生課程設(shè)計(jì)(論文) 3、10KV 母線上發(fā)生短路時(shí)的計(jì)算圖 4.5表 4-1 系統(tǒng)短路電流小結(jié)短路點(diǎn)電流值220KV 母線發(fā)生短路110KV 母線發(fā)生短路10KV 母線發(fā)生短路電流周起分量標(biāo)幺值77.2428.758.449電流周期分量有銘值19.39147546短路沖擊電流49.3536.74118KVKIKVUSIIXXXIXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXshj69.2968 . 111622i1165 .103100199.21399.2113.1639. 268. 2062.
37、 014146. 013701. 011113588. 0062. 03526. 03701. 00175. 03526. 03526. 00386. 0157. 00386. 0157. 00386. 03526. 00386. 0157. 00386. 0157. 00386. 00386. 0shav303130229312825302624272427292724262426281281172726 本科生課程設(shè)計(jì)(論文)本科生課程設(shè)計(jì)(論文)第 5 章 高壓斷路器的選擇斷路器是在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和故障情況下用作斷開(kāi)或接通電路中的正常工作電流及開(kāi)斷故障電流的設(shè)備。開(kāi)關(guān)電器在合閘狀態(tài)下,
38、靠觸頭接通電路。當(dāng)斷開(kāi)電路時(shí),在開(kāi)關(guān)的觸頭之間可以看到強(qiáng)烈而刺眼的亮光。這是由于在觸頭之間產(chǎn)生了放電,這種放電稱(chēng)為電弧。此時(shí)觸頭雖以分開(kāi),但是電流通過(guò)觸頭間的電弧仍繼續(xù)流通,也就是說(shuō),電路并未真正斷開(kāi),要使電路真正斷開(kāi),必須將電弧熄滅,高壓斷路器具有能熄滅電弧的裝置,它能用來(lái)斷開(kāi)或閉合電路中的正常工作電流,也用來(lái)斷開(kāi)電路中的過(guò)負(fù)荷或短路電流。對(duì)它的基本要求是:盡可能短的動(dòng)作時(shí)間和高的工作可靠性;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有防火和防暴性能,尺寸小,重量輕,價(jià)格低等。SF6 斷路器的特點(diǎn)是: (1)滅弧能力強(qiáng),介質(zhì)強(qiáng)度高,工作電壓高,開(kāi)斷電流大然后時(shí)間短;(2)開(kāi)斷電容電流或電感電流時(shí),無(wú)重燃,過(guò)電壓低;(3)
39、電氣壽命長(zhǎng),檢修周期長(zhǎng),適于頻繁操作;(4)操作功小,機(jī)械特性穩(wěn)定,操作噪音小。原則: max1.05WNII NNeUU 1 1、 220KV220KV 側(cè)斷路器的選擇側(cè)斷路器的選擇 三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流: (A)max1.051.05 787.32826.69WNII NNeUU 擬選型號(hào)為 LW12220 系列六氟化硫斷路器LW12220 系列六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓(KV)最高工作電壓(KV)額定電流(A)4s 熱穩(wěn)定電流(KA)額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(KA)固有分閘時(shí)間(S)額定頻率(HZ)2202522000401000.0250 本科生課程設(shè)計(jì)(論文) 動(dòng)穩(wěn)定校
40、驗(yàn): maxshii 動(dòng)穩(wěn)定電流=100KA,220KV 側(cè)短路沖擊電流為=49.35maxishi 即: 滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定條件maxshii 熱穩(wěn)定校驗(yàn): 22eqthI tI t ,kopocttt/1IIS2.50.020.042.56kopocttt 查周期分量等值時(shí)間曲線可得 S2.1eqt即: 224 4019.392.1 滿(mǎn)足熱穩(wěn)定條件。2 2、 110KV110KV 側(cè)斷路器的選擇側(cè)斷路器的選擇三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流:(A)max1.051653.37WNII NNeUU 擬選型號(hào)為 LW6110系列六氟化硫斷路器LW6110系列六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓(KV)額
41、定電流(A)3s 熱穩(wěn)定電流(KA)額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(KA)固有分閘時(shí)間(S)額定頻率(HZ)110 3150050125 0.0250 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn): maxshii 動(dòng)穩(wěn)定電流=125KA,110KV 側(cè)短路沖擊電流為=36.74maxishi 即: 滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定條件maxshii 熱穩(wěn)定校驗(yàn): 22eqthI tI t ,kopocttt/1IIS2.50.020.042.56kopocttt 查周期分量等值時(shí)間曲線可得 S2.1eqt即: 223 5014.432.1 滿(mǎn)足熱穩(wěn)定條件3 3、 10KV10KV 側(cè)斷路器的選擇側(cè)斷路器的選擇本科生課程設(shè)計(jì)(論文)出線回路 最大工作持續(xù)電流:
42、(A)max1.051.05 116.44122.27WNII擬選型號(hào)為 SN410G 改進(jìn)型高壓少油斷路器SN410G 改進(jìn)型高壓少油斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓(KV)額定電流(A)5s 熱穩(wěn)定電流(KA)額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(KA)固有分閘時(shí)間(S)額定頻率(HZ)10 6000 1203000.1550 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn): maxshii 動(dòng)穩(wěn)定電流=300KA, 10KV 側(cè)短路沖擊電流為=118KAmaxishi 即: 滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定條件maxshii 熱穩(wěn)定校驗(yàn): 22eqthI tI t ,kopocttt/1IIS2.50.150.042.69kopocttt 查周期分量等值時(shí)間曲線可得
43、S2.35eqt即: 225 120462.35 滿(mǎn)足熱穩(wěn)定條件。5.1 高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇 隔離開(kāi)關(guān)是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種高壓電器,它的主要功能是:(1) 建立明顯的絕緣間隙,保證線路或電氣設(shè)備修理時(shí)人身安全;(2) 轉(zhuǎn)換線路、增加線路連接的靈活性。 在電網(wǎng)運(yùn)行情況下,為了保證檢修工作電安全進(jìn)行,除了使工作點(diǎn)與帶電部分隔離外,還必須采取檢修接地措施防止意外帶電。為此,要求在高壓配電裝置的母線側(cè)和線路側(cè)裝設(shè)帶專(zhuān)門(mén)接地刀閘的隔離開(kāi)關(guān),以便在檢修母線或線路本科生課程設(shè)計(jì)(論文)斷路器時(shí),使之可靠接地。這種帶接地刀閘的隔離開(kāi)關(guān)的工作方式為:正常運(yùn)行時(shí),主刀閘閉合,接地刀閘斷開(kāi);檢修時(shí),主刀閘斷開(kāi)
44、,接地刀閘閉合。這種工作方式由操作機(jī)構(gòu)之間具有機(jī)械閉鎖的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。原則: max1.05WNII NNeUU 1 1、 220KV220KV 側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流: (A)max1.051.05 787.32826.69WNII NNeUU 擬選型號(hào)為 LW12220 系列六氟化硫斷路器 根據(jù)額定電流和電壓所選型號(hào)和動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)與雙繞組變壓器回路基本相同,這里就不再作詳細(xì)的敘述。2 2、 110KV110KV 側(cè)斷路器的選擇側(cè)斷路器的選擇出線回路最大工作持續(xù)電流:(A)max1.051.05 116.44122.27WNII NNeUU 擬選型號(hào)為 GW4110W 系列隔離開(kāi)關(guān) GW4110W 系列隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓(KV)額定電流(A)4s 熱穩(wěn)定電流(KA)額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(KA)額定頻率(
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