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    2022年kv线路继电保护设计.docx

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    2022年kv线路继电保护设计.docx

    精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者: PanHongliang仅供个人学习摘要电网继电爱惜是保证电力系统安全运行和电能质量的重要自动装置之一, 因此在规划设计时,必需考虑牢靠工作和快速切除故障的继电爱惜实现的可能性. 对继电爱惜的基本要求,可概括的分为牢靠性、速动性、选择性和灵敏性等欢迎下载精品学习资源方面,它们之间联系紧密,既冲突统一.为了保证牢靠的切除故障,除了配备起主要作用的“主爱惜”外,仍要配 备起后备作用的“后备爱惜” . 当线路或电力设备发生故障时,主爱惜应当最快地把最靠近故障元件的断路器跳开,一方面尽可能削减对故障元件的损坏,另一方面把故障对电力系统的影响压缩到最小可能的范畴和程度. 后备爱惜的作用是当主爱惜不能完成预定任务时,在靠近故障元件的最小可能范畴内将故障点断开.本文从所给的系统电网图着手,着重从继电爱惜爱惜设计的要求、整定运算、方式的选择3 个方面分析了目前电网线路继电爱惜的设计方法,并从距离、零序两种爱惜中不同的接地故障及整定运算,来介绍线路继电爱惜设计中常用的主要爱惜配置,从而得出合理的、可行的爱惜方案,达到网络规划和爱惜配置的基本要求 .关键词: 110kv 线路继电爱惜设计目录第一章绪欢迎下载精品学习资源论2其次章 线路的故障类型及常用爱惜配置3第三章 110kv 线路继电爱惜设计及整定运算4一、110KV及以上线路继电爱惜原理介绍4(一)线路的距离保 护4(二)线路的零序电流保护5(三)线路相电流速断爱惜5(四)母线保护5(五)断路器失灵保 护5二、110KV线路继电爱惜整定运算5(一)系统的参数5(二)各元件的主要参数6(三)线路继电爱惜方式的选择与运算9欢迎下载精品学习资源结论.17参考文献.18第一章绪 论线路继电爱惜是保证电力系统安全运行和电能质量的重要自动装置之一,因此在编制网络规划时,必需考虑牢靠工作和快速切除故障的继电爱惜实现的可能性. 为了提高线路系统静态和稳态的稳固性,规划所提出的提高系统稳固的措施有一些亦必需落实在自动装置牢靠工作的基础上的.爱惜设备和自动装置的投资,在整个电网建设中只占微小的部分,一般说来继 电爱惜应力求中意网络规划的要求,两者是主从的关系. 由于网络接线的不够合理将导致爱惜性能显著恶化,厂、所电气主接线纷杂将造成爱惜接线过分复杂,以至给生产运行带来很多二次线操作,引起爱惜设备误动、拒动,严肃危害电气主设备和导致大面积停电,这些将给国民经济造成直接经济缺失. 为此, 必需合理地进行网络规划和合理地配置爱惜设备及自动装置.对继电爱惜的基本要求,可概括的分为牢靠性、速动性、选择性和灵敏性等方欢迎下载精品学习资源面,它们之间联系紧密,既冲突统一 .其次章线路的故障类型及常用爱惜配置(一) 在中性点直接接地的系统中,线路可能显现接地故障和不接地的相间故障等情形 . 对实现单相重合闸的线路,在故障相跳开后仍能显现故障类型转移或是健全相再发生故障等情形 . 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中,电网可能显现相间故障或是不同地点的多点接地故障. 上述各种情形均已构成短路,因此,爱惜装置必需尽可能快速而有选择性地切除短路故障.目前国内定型生产的爱惜设备,就其功能来说分为三种:1. 反应各种短路类型的爱惜装置;2. 只反应不接地的相间短路的爱惜装置;3. 只反应接地短路的爱惜装置 .依据爱惜装置的构成原理,某些爱惜只能反应被爱惜元件的内部短路,而 对相邻元件的故障不起爱惜作用,因此爱惜装置可无延时地瞬时动作,通常作 为被爱惜元件的主爱惜 . 其他全部爱惜装置都能按时间阶段实现,即瞬动段只反应被爱惜元件接近爱惜设备安装处的确定区段内的短路故障,带时限动作段不 但能反应被爱惜元件的内部短路,同时对相邻连接元件的部分区段内短路故障 亦能反应,通常用来作为后备爱惜 .(二) 当前电网爱惜设备的类型很多,下面仅就常用的线路爱惜设备作简洁介绍.1. 多段式(一般是24 段)带或不带方向的零序电流爱惜,作为被爱惜元件和相邻连接元件的后备爱惜或主爱惜,用于反应接地短路故障. 除瞬动第一段外, 其他各段都带时限动作跳闸,动作时限一般是055S.2. 多段式(一般是23 段)具有方向性的相间距离爱惜,用于反应相间短路故障. 除瞬动第一段外,其他段的动作时限一般为057S.这种爱惜也作为后备爱惜或主爱惜使用 .3. 多段式(一般是23 段)具有方向性的接地距离爱惜,用于反应接地短路故欢迎下载精品学习资源障,起使用情形和上述零序电流爱惜相同.4. 多段式(一般是3 段)带或不带方向的电流电压爱惜,用于反应相间短路故障. 由于这些爱惜受系统运行方式的变化影响很大,一般只考虑用在单电源放射状线路或是单电源环状的个别场合 .第三章 110kv 线路继电爱惜设计及整定运算一、 110KV及以上线路继电爱惜原理介绍电力设备如发电机、变压器等的继电爱惜,除了发电机组的频率爱惜、失步爱惜、失磁爱惜外,其动作的正确与否和整定值如何,基本上只涉及电力设备本身的安全运行问题,这里不做争论 . 而 110KV及以上的线路和母线的爱惜,它们的选型、配置和整定等往往涉及到全网的安全运行,而且花样繁多. 现择其主要的爱惜原理论述如下:(一)线路的距离爱惜距离爱惜是高压线路的一种最基本的继电爱惜. 由于它的动作原理是反应爱惜安装地点到故障点的阻抗值,因而等价于反应到故障点的距离. 这种爱惜又叫阻抗爱惜 . 距离爱惜一般都做成多段式的,各段有不同的整定值和动作时间. 第一段爱惜可以爱惜线路的百分之八十左右,不带人为的延时. 距离爱惜又分为相间距离爱惜和接地距离爱惜,分别用于爱惜相间故障和接地故障. 作为线路的基本爱惜的是相间距离爱惜 .(二)线路的零序电流爱惜零序电流爱惜一般也作成阶段式的,第一段无人为延时,爱惜本线路的接地故 障,其他段就按选择性协作整定 . 实践证明,这是一种最简洁的、最牢靠的、动作频率最高的线路爱惜,也是规定110220KV线路必备的一种基本爱惜 . 它的特别优点有:1. 结构与工作原理简洁,试验爱惜便利,简洁保证调试质量,因而其动作正确率也高于其他的复杂爱惜 .2. 整套爱惜没有其他的中间环节,特别对于近故障区,可以实现高速动作.3. 在电 网零序网 络基 本稳 定的前提下(长 期运行 实践证 明,这 一点在欢迎下载精品学习资源110220KV 电网运行中基本得到保证),第一段爱惜范畴基本稳固. 由于线路发生接地故障是,通过线路的零序电流随故障点的远离而显著减小,当按躲开两端母线故障整定时,其瞬时段,对于较长线路,往往可爱惜全线的百分之7080,其爱惜性能与距离爱惜相近 .4. 假如线路接受三相重合闸,当近故障点一侧的断路器先跳开后,通过另一侧的零序电流因零序网络的变化而突然增大,从而使远故障点侧也能随之马上跳闸,形成了无时限的全线纵续动作 . 这一自然优点是任何其他爱惜所不具备的.(三)线路相电流速断爱惜相电流速断,其实就是瞬时过电流爱惜,主要用于爱惜出口故障. 由于他特别快速,是种极好的帮忙爱惜,对大电源侧以及长线路,其爱惜成效尤佳,故已得到普遍接受 .(四)母线爱惜母线的基本爱惜是母线差动电流爱惜 . 由于母线爱惜动作于断开整条母线,因而对于双母线变电所的母线爱惜,应以防止误动作为首要要求;对一个半断路器 接线的变电所,由于母线断开对变电所的安全运行一般不会带来直接影响,因而要求它的母线爱惜以可依靠性为第一要求,而且最好实现爱惜的双重化. 从系统稳固的观点看,要求母线爱惜动作快速.(五)断路器失灵爱惜当线路故障而断路器拒绝动作时,断路器失灵爱惜的主要作用是跳开与拒动断路器相邻的全部断路器 . 其误动作的后果极其严肃 . 特别是最常用的双母线变电所,对这种爱惜的首要要求就是防止误动作.二、 110KV线路继电爱惜整定运算(一)系统的参数1 由所给系统图得知,本系统由1#、2#、3#发电机组和四个系统1、2、3、4、构成,通过六条 110KV线路构成一个整体,各发电机、变压器容量和连接方式见下表:表一欢迎下载精品学习资源代号开机情形说明第一种1#、2#、3#发电机、变压器均投入,系统按最大容最大 运行 开机运行情量发电,变压器均投入情形况第二种1#发电机停机,2# 与3#有一台投入运行,系统最小 运行 开机运况行情按最小容量发电情形所给线路系统图如附录一 .2、系统在最大、最小运行方式下的运行情形,各个点的短路阻抗及变压器中性点、接线方式的确定原就和实际情形,见附录二与以后内容.(二)各元件的主要参数 :2运算系统各元件参数的标么值时,取基准功率SB =100MVA,基准电压 UB=230KV,基准电流 IB=SB/* UB=100/*230=250A,基准电抗 XB=UB/S B=529 .1、发电机及系统各元件的参数:表二:工程容量( MVA) 电压( KV)COS.X”d编号1#23515 750850 14442#23515 750850 14443#23515 750850 1444发电机 1#、2#、3#的规格、参数均都相同,所以Sr=SN/COS. =235/0.85=276.47MVA所以标么值 X”d*=Xd× SB/Sr =0.1444 × 100/276.47 =0.0522、系统的标么值已给出,所以可以省略不计,见表三:工程最小运行方式最大运行方式编X*1MAXX*0MAXX*1MINX*0MIN号欢迎下载精品学习资源I2.170.14441.6480.0857II0.4120.1050.2230.097III0.7520.1160.1140.102IV无穷大0.070.07580.06编号UK1-2%UK1-3%UK2-3%A-1240242/15.75Y/ -1114.12F-2240242/15.75Y/ -1114.12F-3240242/15.75Y/ -1114.12E-1120220/121/6.6Y/Y/ -12/1115.12.28.84E-2120220/121/6.6Y/Y/ -12/1115.12.28.843、变压器的参数:由所给出的系统图和参数表知:( 1)、对于 A1、F2、F3 双绕组的变压器,额定容量为240MVA,额定变比NB=242/15.75, 短路电压 UK%=14.12所以用基准值表示的标么值电抗为:表四:工程容量MVA电压比KV接线组别短路电压( 2)、对于E1、E2 的三绕组变压器,额定容量为120MVA,短路电压 UK1- 2%=15.1, UK1-3%=2.2,UK2-3%=8.84,额定变比为 NB=220/121/6.6, 就各侧绕组的电抗百分数为:X1%=1/2(15.1+2.2-8.84)=4.23X2%=1/2(8.84+15.1-2.2)=10.87X3%=1/2(2.2+8.84-15.1)=-2.03 (可以省略不计或者去零)所以用基准值表示的标么值电抗为: X1*=0.0423 * 100/120=0.035 X2*=0.1087 * 100/120=0.09欢迎下载精品学习资源X3*=-0.0203 * 100/120=-0.0174、输电线路的参数(型号: LGJQ-400)表五:工程长度( KM)X1(欧母 / 千M)最大负荷ACOS.编号AB12.80.458008BC400.458008BD310.458008CD330.458008DE230.458008DF260.458008(1) )、正(负)序电抗的出名值为: XAB.1=12.8*0.4=5.12 XBC.1=40*0.4=16XBD.1=31*0.4=12.4 XCD.1=33*0.4=13.2 XDE.1=23*0.4=9.2 XDF.1=26*0.4=10.4就标么值为:X*AB.1=XSB/UB=512/230=0.01 X*BC.1=0.03 X*BD.1=0.023 X*CD.1=0.025 X*DE.1=0.017 X*DF.1=0.0198(2) )、由于 X0=3X1,所以线路的各零序电抗的标么值为:X*AB.0=0.03X*BC.0=0.09 X*BD.0=0.069 X*CD.0=0.075欢迎下载精品学习资源X*DE.0=0.051 X*DF.0=0.0585、变压器中性点接地的数目与分布:大接地电流系统发生接地短路时,零序电流的大小和分布与变压器的中性点接地点的数目和位置有亲热的关系,中性点接地的数目越多,越意味着系统 零序总阻抗越小,零序电流增大;中性点接地的位置的不同,就意味着零序电 流的分布不同 . 通常,变压器的中性点接地的位置和数目按如下两个原就考虑: 一是使零序电流爱惜装置在系统的各种的运行方式下爱惜范畴基本不变,且有足够的灵敏度和牢靠性;二是不使变压器承担危险的过电压. 为此应使变压器中性点接地数目和位置尽可能保持不变 .变压器的接地系统图见附录三 .(三)线路继电爱惜方式的选择与运算:爱惜方式的选择对电力系统的安全运行有直接的影响. 选择爱惜方式时,在中意继电爱惜“四性”要求的前提下,应力求接受简洁的爱惜装置来达到系统提出的要求,只有当简洁的爱惜不能中意要求时,才接受较复杂的爱惜.水利电力部颁发的继电爱惜和安全自动装置技术规程规定,对110-220KV 中性点直接接地电网中的线路,应装设接地短路和相间短路的爱惜装置.该规程有规定,电力设备和线路的短路爱惜应有主爱惜和后备爱惜,必要时, 可再增设帮忙爱惜 .依据规程规定和题目所给系统的具体情形,选择110kv 线路爱惜做了以下考虑:在 110-220KV 中性点直接接地电网中,线路的相间短路爱惜及单相接地短路爱惜均应动作于断路器跳闸 . 在以下情形下,应装设全线任何部分短路是均能速动的爱惜:(1) )依据系统稳固要求有必要时 .(2) )线路发生三相短路,使厂用电或重要用户母线电压低于60%额定电压,且其爱惜不能无时限和有选择地切除短路时.(3) )如某些线路接受全线速动爱惜能显著简化电力系统爱惜,并提高爱惜的选择性、灵敏性,速动性 .欢迎下载精品学习资源110KV线路的后备爱惜宜接受远后备方式 .1、线路继电爱惜的选择方式:(1) )对于单侧电源单回线路,可装设三相多段式电流电压爱惜作为相间短路的爱惜. 如不能中意灵敏度要求就应装设多段式距离爱惜.(2) )对于接地短路,宜装设带方向或不带方向元件的多段式零序电流爱惜. 对某些线路,如装设带方向性接地距离爱惜可以明显改善整个电力系统接地爱惜时,可装设接地距离爱惜,并辅之以多段式零序电流爱惜.(3) )对于双电源的单回线路,可装设多段式的距离爱惜.(4) )在正常运行的方式下,爱惜安装处短路无时限电流速断爱惜能够动作时,可装设此种爱惜作为帮忙爱惜 .(5) )对于 5-7KM及以下的短线路,当需要装设全线速动爱惜时,宜接受纵差动爱惜作为主爱惜,另装设多段式电流电压爱惜或距离爱惜作为后备爱惜.(6) )对于平行线路的相间短路,一般可装设横差动电流方向爱惜或电流平稳爱惜作为主爱惜,当灵敏度和速动性不能中意要求时,应在每一回线路上装设高频爱惜作为主爱惜 . 装设带方向或不带方向元件的多段式电流爱惜或距离爱惜作为后备爱惜,并作为单回线运行时的主爱惜和后备爱惜. 当接受近后备方式时不我待,后备爱惜分别接于每一回线路上;当接受远后备方式时,就应接入双回线路的和电流 .(7) )对于平行线路的接地短路,宜装设零序电流横差动爱惜作为住爱惜;装设接户每一回线路的带方向或不带方向元件的多段式零序电流爱惜作为主爱惜,当远后备爱惜时,可接两线路零序电流之和,以提高灵敏度.(8) )对于电缆线路或电缆于架空线路混合的线路,应装设过负荷爱惜. 过负荷一般动作于信号,必要时动作于跳闸 .2、线路继电爱惜的整定运算:由于本系统答应切除故障的时间 0.2S ,为保证系统稳固运行当 110KV线路任何地点发生短路故障时,继电爱惜切除故障线路的时间都必需小于 0.2S. 因而, 凡是不能在 0.2S 内切除全线路故障的爱惜装置都不能做主爱惜 . 对于单电源的辐射线路 AB,可按线路 - 变压器组来考虑,从而可以接受较简洁的爱惜 . 因此, 对于线路 AB可选用距离爱惜做为相间短路爱惜,零序电流爱惜作为接地短路保欢迎下载精品学习资源护.1、距离爱惜各段的整定运算:A、第一段的整定运算动作阻抗按以下情形运算 .a、对输电线路,按爱惜范畴不伸出线路末端整定,即b、对线路变压器组,按爱惜范畴不伸出变压器整定,即(B、其次段的整定运算动作阻抗按以下条件运算,一般选其中最小者为整定值. a、与相邻线路的距离一段的动作阻抗相协作,即当有多条相邻线路时,按上式的协作,应取其中最小者为整定值. b、躲过线路末端变压器低压侧故障,即c、按保证被爱惜范畴末端短路时有足够的灵敏度整定,即在整定运算中仍有以下情形 :a、假如按上述条件运算后,选取的整定阻抗不能中意灵敏系数的要求时,在答应增加动作时限的条件下,可按躲相邻线路距离爱惜的其次段动作阻 抗整定,即b、当相邻线路没有装距离爱惜时,而是装的是电流爱惜或电流电压联锁爱惜时,应将它们的最小爱惜范畴求出,以电抗值表示,按下式运算,对电流爱惜对电压爱惜其次段爱惜的灵敏系数为:C、第三段的整定运算:欢迎下载精品学习资源动作阻抗通常按躲过最小负荷阻抗整定.对全阻抗继电器 对方向阻抗继电器第三段爱惜的灵敏系数为: 作近后备时作远后备时2、零序电流爱惜瞬时段的整定运算:A、零序一段的使用原就 :a、第一种方式是:在非全相运行的最大零序电流大于区外故障零序电流13 倍的情形下,线路宜设置两个不同整定值的瞬时段.b、其次种运行方式是:对某些短线路,假如非全相运行最大零序电流小于区外故障最大零序电流,可只设置一个第一段.A1、动作电流的整定运算 :a、按躲过区外接地短路的最大零序电流整定:运算时,应接受等值正序阻抗最小的运行方式,由于单相接地短路时的零序电流为:两相接地短路时的零序电流为:因此,当大于零序等值阻抗时,应接受两相接地短路的零序电流,否就,应接受单相接地短路的零序电流 .b、躲开非全相运行时的三倍零序电流,即当开关接通一相时(相当于两相断线)当开关接通两相时(相当于两相运行)爱惜范畴应不小于线路全长的 15%-20%,时间通常小于 0.06S.欢迎下载精品学习资源B、零序电流二段的使用原就:除对本线路末端接地短路有足够的灵敏度且动作时间中意规定要求外,当本线路进行单相重合闸时不应误动作;当相邻线路接地故障时,在故障和重合闸的整个过程中不会误动作 .a、与相邻线路零序爱惜一段相协作,即当有多条线路时,应按按上式取最大的.b、当与相邻线路零序电流爱惜一段协作达不到灵敏度要求时,可按与下一线路零序电流爱惜二段相协作整定,即c、躲开相邻线路非全相运行时流过本线路的零序电流d、按躲开非全相运行 .e、按与相邻线路纵联爱惜协作整定灵敏系数的运算 :C、零序电流爱惜的的三段的整定运算:主要做为本线路的和相邻元件接地短路的后备爱惜.动作电流的运算:a、与相邻线路零序电流其次段协作整定b、按与相邻线路零序电流第三段协作欢迎下载精品学习资源c、躲开相邻线路始端三相短路时,流过爱惜装置的最大不平稳电流,即灵敏系数的运算 : 作近后备时作远后备时3、距离爱惜的整定运算(相间距离爱惜)A、对 AB线路 1DL的整定情形 :A1、一段爱惜的整定情形A2、二段的整定要协作环网中的下一段的 2DL 和 3DL的一段 ,a、假如协作 2DL的一段时,就环网开环,即在 C点发生三相短路时,由短路电流表知系统三、四和发电机三、四给支路 BC供应短路电流,依据距离爱惜中分支系数的选择原就,单回辐射线路与环网线路协作时,系统二在最小运行方式下, 1 号发电机在最大运行方式下 .所以开环时b、如与 3DL 的一段协作,就环网为闭环,即在D点发生三相短路时,由短路电 流表知,系统 1 不向线路 BC供应短路电流,依据以上几个方面,就环网为闭环.开环时闭环时所以要选 3DL的 I 段和 1DL的二段协作所以所以二段的灵敏系数大于 1.5所以对 1DL来说,距离一段、二段均能中意要求 . B、4DL的一段的整定运算:欢迎下载精品学习资源依据爱惜不伸出线路末端变压器内部来整定:所以4、零序电流爱惜的整定运算(接地短路爱惜)A、1DL的整定运算A1、一段的整定,当B 点发生故障时,正序阻抗为0.0296 ,零序阻抗为0.0273 ,所以选择最大运行方式下发生两相接地短路故障时:A2、二段的整定要协作 2DL和 3DL的一段来整定a、如要协作 2DL的一段,即在 C点发生接地故障时,所以选择两相接地短路有最大零序电流,由短路电流表知, 闭环时有开环时有b、如要协作 3DL的一段时,即在 D点发生接地故障时,所以选择单相接地短路时有最大短路电流,由短路电流表知闭环时有开环时有所以 1DL 的零序电流爱惜要协作 2DL的一段来整定B、4DL的一段整定 在 A 点发生接地故障时所以选择最大运行方式下两相接地短路时的短路电流结论我们都知道,电能是目前世界各国能源消费的主要形式之一. 电能作为一种欢迎下载精品学习资源特别的商品,不能大量储存,它的生产、运输、销售和消费是同时完成的. 用户对电能需求的不断增长,只有通过电力工业本身的基本建设以不断扩大电力系统的规模才能中意 . 要中意国民经济的进展的需要,电力工业必需要先行,因此做好电力工程建设的前期工作,落实发、送、变电本体工程的建设条件,和谐其建设进度,优化其次设计方案,其意义尤为重大. 电力系统规划设计正是电力工程前期工作的重要部分,而电力系统继电爱惜更是重中之重.它对电力系统安全运行起着极为重要的作用,特别是现代的超高压、大容量的系统中,对继电爱惜提出了更高的要求,重点是提高其速动性 . 继电爱惜工作的种类多种多样,诸如设计、制造、调试、安装、运行等等 . 继电爱惜整定运算是继电爱惜工作中的一项工作,目的就是为了使全部设计的电力系统依据其参数和运行的要求,通过运算分析所给出的各项整定值,使全系统中各种继电爱惜有机和谐部署,正确地发挥作用 . 它是建立在电力系统基础上的它的构成原就和作用必需符合电力系统的内在规律,同时,继电爱惜自身在电力系统中也 构成一个有严密关系的整体,从而形成了继电爱惜的系统性.而对继电爱惜方案的评判,是以整体爱惜成效的优劣来衡量的,并不着眼 于某一套继电爱惜的爱惜成效 . 有时以降低某一个爱惜装置的爱惜成效来改善整体爱惜的爱惜成效,也是可取的;但是任何一种爱惜装置的性能都是有限的, 或者说任何一种爱惜装置对电力系统的适应才能是有限的,当电力系统的要求,超出该爱惜装置所能承担的最大变化限度时,该爱惜装置便不能完成爱惜任务. 进一步来讲,当继电爱惜的配置和选型均难以中意电力系统的特别要求时,必需暂时转变电力系统的需要,或实行某些暂时措施加以解决 .参考文献1 电力系统继电爱惜与安全自动装置整定运算水电出版社2 继电爱惜原理设计水电出版社3 发电机爱惜的厂家资料(许继、阿继、南自、南瑞).4 国家电力调度中心组编发电机变压器继电爱惜应用中国电力出版社5 王维剑 . 清华高校 .大型发电机 - 变压器组继电爱惜.1990 年 9 月.6 华中工学院编 .电力系统继电爱惜原理与运行. 北京 : 电力出版社 .1981.版权申明欢迎下载精品学习资源本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理;版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text, pictures, and design. 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