机械厂降压变电所电气设计dgil.docx

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1、 电力工程程综合课课程设计计专 业： 电气工工程及其其自动化化 班 级： 学 号： 姓 名： 设计题目目： 机械厂厂降压变变电所电电气设计计 设计报告告格式225分设计内容容45分答辩考勤总计得分分封面3页面布局局5目录格式式3图表质量量4间行距、字字体5页眉页脚脚5设计题目目把握5计算设计计正确性性8设备计算算、选型型7电气原理理图变电所主线图变电所平剖、面面图151020主接线方方案5二次回路方案5 20010年年12月目 录第一章 设计计任务11.1设设计要求求11.2设设计依据据11.2.1工厂厂总平面面图11.2.2工厂厂负荷情情况11.2.3工厂厂供电情情况21.2.4气象象资料2

2、1.2.5地质质水文资资料21.2.6电费制制度2第二章 负荷荷计算和和无功功功率补偿偿32.1负负荷计算算32.1.1单组组用电设设备计算算负荷的的计算公公式32.1.2多组组用电设设备计算算负荷的的计算公公式32.2无无功功率率补偿4第三章 变电电所位置置与形式式的选择择6第四章 变电电所主变变压器及及主接线线方案的的选择74.1变变电所主主变压器器的选择择74.2变变电所主主接线方方案的选选择74.2.1装设设一台主主变压器器的主接接线方案案74.2.2装设设两台主主变压器器的主接接线方案案74.3主主接线方方案的技技术经济济比较8第五章 短路电电流的计计算105.1绘绘制计算算电路10

3、5.2确确定短路路基准值值105.3计计算短路路电路中中各元件件的电抗抗标幺值值105.3.1电力力系统105.3.2架空空线路105.3.3电力力变压器器105.4 K-11点（100.5KKV侧）的的相关计计算105.4.1总电电抗标幺幺值105.4.2三相相短路电电流周期期分量有有效值115.4.3其他他短路电电流115.4.4三相相短路电电容115.5 K-22点（0.4KVV侧）的的相关计计算115.5.1总电电抗标幺幺值115.5.2三相相短路电电流周期期分量有有效值115.5.3其他他短路电电流115.5.4三相相短路电电容11第六章 变电所所一次设设备的选选择校验验126.1

4、10KKV侧一一次设备备的选择择校验126.1.1 按工作作电压选选择126.1.2按工工作电流流选择126.1.3按断断流能力力选择126.1.4隔离开开关、负负荷开关关和断路路器的短短路稳定定度校验验126.2 3800V侧一一次设备备的选择择校验136.3 高低压压母线的的选择13第七章 变压所所进出线线与邻近近单位联联络线的的选择147.1 10KKV高压压进线和和引入电电缆的选选择147.1.1 110KVV高压进进线的选选择校验验147.1.2 由高压压配电室室至主变变的一段段引入电电缆的选选择校验验147.2 3800低压出出线的选选择147.2.1 铸造车车间147.2.2 锻

5、压车车间157.2.3 热处理理车间157.2.4 电镀车车间157.2.5 仓库157.2.6 工具车车间157.2.7 金工车车间157.2.8 锅炉房房157.2.9 装配车车间167.2.10 机修车车间167.2.11 生活区区167.3 作为备备用电源源的高压压联络线线的选择择校验167.3.1 按发热热条件选选择167.3.2校验验电压损损耗167.3.3 短路热热稳定校校验16第八章 变压所所进出线线与邻近近单位联联络线的的选择188.1 变电所所二次回回路反感感的选择择188.2 主变电电所继电电保护装装置188.2.1 主变压压器的继继电保护护装置18 8.22.2 保护动

6、动作的整整定188.2.3 过电流流保护动动作时间间的整定定188.2.4 过电流流保护灵灵敏度系系数的校校验188.3 装设电电流速断断保护188.3.1 速断电电流的整整定198.3.2 电流速速断保护护灵敏度度系数的的校验198.3 作为备备用电源源的高压压联络线线的继电电保护装装置198.4.1 装设反反时限过过电流保保护198.4.2 装设电电流速断断保护198.4.3 变电所所低压侧侧的保护护装置19第九章 降压变变电所防防雷与接接地装置置的设计计209.1 变电所所的防雷雷保护209.1.1 直接防防雷保护护209.1.2 雷电侵侵入波的的防护209.2 变电所所公共接接地装置置

7、的设计计209.2.1 接地电电阻的要要求209.2.2 接地装装置的设设计20附录221致谢223参考文献献24第一章 设计任任务1.1设设计要求求要求根据据本厂所所能取得得的电源源及本厂厂用电负负荷的实实际情况况，并适适当考虑虑到工厂厂生产的的发展，按按照安全全可靠、技技术先进进、经济济合理的的要求，确确定变电电所的位位置和型型式，确确定变电电所主变变压器的的台数、容容量与类类型，选选择变电电所主接接线方案案及高低低压设备备和进出出线，确确定二次次回路方方案，选选择整定定继电保保护，确确定防雷雷和接地地装置。最最后按要要求写出出设计说说明书，绘绘出设计计图纸。1.2设设计依据据1.2.1工

8、厂厂总平面面图 后厂门厂门大街公共电源干线北桥河流 X X机械厂总平面图 比例1:2000厂区（3）（1）（7）（10）（6）（4）（5）（9）（8）（2） 图图1.11 工厂厂总平面面图1.2.2 工厂负荷荷情况本厂多数数车间为为两班制制，年最最大负荷荷利用小小时为336000h，日日最大负负荷持续续时间为为6h。该该厂除铸铸造车间间、电镀镀车间和和锅炉房房属二级级负荷外外，其余余均属三三级负荷荷。本厂厂的负荷荷统计资资料如表表1.11所示。表1.11 工工厂负荷荷统计资资料厂房编号号厂房名称称负荷类别别设备容量量/kWW需要系数数功率因数数1铸造车间间动力200030655照明608102

9、锻压车间间动力350030600照明807107金工车间间动力300020655照明1008106工具车间间动力400030006照明709104电镀车间间动力1500508照明508103热处理车车间动力1500608照明508109装配车间间动力200030755照明6081010机修车间间动力160020655照明408108锅炉车间间动力500708照明108105仓库动力200408照明10810生活区照明40007091.2.3 供电电源源情况按照工厂厂与当地地供电部部门签定定的供用用电协议议规定，本本厂可由由附近一一条100kV的的公用电电源干线线取得工工作电源源。该干干线的走走

10、向参看看工厂总总平面图图。该干干线的导导线牌号号为LGGJ-1150，导导线为等等边三角角形排列列，线距距为2mm；干线线首端距距离本厂厂约8kkm。干干线首端端所装设设的高压压断路器器断流容容量为5500MMVA。此此断路器器配备有有定时限限过流保保护和电电流速断断保护，定定时限过过流保护护整定的的动作时时间为11.7ss。为满满足工厂厂二级负负荷要求求，可采采用高压压联络线线由邻近近的单位位取得备备用电源源。已知知与本厂厂高压侧侧有电气气联系的的架空线线路总长长度为440kmm，电缆缆线路总总长度为为10kkm。1.2.4 气象资料料本厂所在在地区的的年最高高气温为为38，年平平均气温温为

11、233，年最最低气温温为-99，年最最热月平平均最高高气温为为33，年最最热月平平均气温温为266，年最最热月地地下0.8米处处平均气气温为225。当地地主导风风向为东东北风，年年雷暴日日数为220。1.2.5 地质水文文资料本厂所在在地区平平均海拔拔5000m，地地层以砂砂粘土为为主，地地下水位位为2mm。1.2.6 电费制度度本厂与当当地供电电部门达达成协议议，在工工厂变电电所高压压侧计量量电能，设设专用计计量柜，按按两部电电费制交交纳电费费。每月月基本电电费按主主变压器器容量为为18元元/kVVA，动动力电费费为0.9元/Kw.h，照照明电费费为0.5元/Kw.h。工工厂最大大负荷时时的

12、功率率因数不不得低于于0.99，此外外，电力力用户需需按新装装变压器器容量计计算，一一次性向向供电部部门交纳纳供电贴贴费：6610VVA为8800/kVAA。 第二章章 负荷荷计算和和无功功功率补偿偿2.1负负荷计算算2.1.1单组组用电设设备计算算负荷的的计算公公式a)有功功计算负负荷（单单位为KKW） = ， 为系数数b)无功功计算负负荷（单单位为kkvarr）= taanc)视在在计算负负荷（单单位为kkvA）=d)计算算电流（单单位为AA） =, 为为用电设设备的额额定电压压（单位位为KVV）2.1.2多组组用电设设备计算算负荷的的计算公公式a)有功功计算负负荷（单单位为KKW）=式中

13、是所所有设备备组有功功计算负负荷之和和，是有有功负荷荷同时系系数，可可取0.850.995b)无功功计算负负荷（单单位为kkvarr）=，是所所有设备备无功之之和；是是无功负负荷同时时系数，可可取0.900.977c)视在在计算负负荷（单单位为kkvA） =d)计算算电流（单单位为AA） =经过计算算，得到到各厂房房和生活活区的负负荷计算算表，如如表2.1所示示（额定定电压取取3800V）表2.11各厂房房和生活活区的负负荷计算算表编号名称类别设备容量量/kWW需要系数数costan计算负荷荷/kW/kvaar/kVAA/A1铸造车间动力200030.6551.1776070.22照明6081

14、004.80小计20664.8870.2295.55145.22锻压车间动力35003061.333105139.7照明8071005.60小计358110.6139.7178.2270.17金工车间动力3000206551.1776070.22照明100810080小计3106870.2297.77148.56工具车间动力40003061.333120159.6照明7091006.30小计407126.3159.6203.5309.24电镀车间动力15005080.7557556.33照明50810040小计1557956.3397147.43热处理车车间动力15006080.7559067

15、.55照明50810040小计1559467.55115.7175.89装配车间动力200030.7550.8886052.88照明6081004.80小计20664.8852.8883.6612710机修车间动力1600206551.1773237.44照明4081003.20小计16435.2237.4451.44788锅炉车间动力5007080.7553526.33照明1081000.80小计5135.8826.3344.4467.555仓库动力2004080.75586照明1081000.80小计218.8610.7716.2211生活区照明4000.70.90.488280134.4

16、310.6471.9总计动力19800967.3 820.4照明453计入=00.8, =0.850.755773.8697.310411.615822.62.2无无功功率率补偿:无功功率率的人工工补偿装装置：主主要有同同步补偿偿机和并并联电抗抗器两种种。由于于并联电电抗器具具有安装装简单、运运行维护护方便、有有功损耗耗小以及及组装灵灵活、扩扩容方便便等优点点，因此此并联电电抗器在在供电系系统中应应用最为为普遍。由表2.1可知知，该厂厂3800V侧最最大负荷荷时的功功率因数数只有00.755。而供供电部门门要求该该厂100KV进进线侧最最大负荷荷时功率率因数不不低于00.9。考考虑到主主变压器

17、器的无功功损耗元元大于有有功损耗耗，因此此3800V侧最最大负荷荷时功率率因数应应稍大于于0.99，暂取取0.992来计计算3880V侧侧所需无无功功率率补偿容容量：=(taan - taan)=8100.8tann(arrccoos0.75) - tann(arrccoos0.92) = 3369.66 kvaar参照图22，选PPGJ11型低压压自动补补偿评屏屏，并联联电容器器为BWW0.44-144-3型型，采用用其方案案1（主主屏）11台与方方案3（辅辅屏）66台相结结合，总总共容量量为844kvaar6=5044kvaar。补补偿前后后，变压压器低压压侧的有有功计算算负荷基基本不变变

18、，而无无功计算算负荷=（6997.33-5004）kkvarr=1993.33 kvvar，视视在功率率=7997.66 kVVA，计计算电流流=12211.8 AA,功率率因数提提高为ccos=0.97。在无功补补偿前，该该变电所所主变压压器T的的容量为为应选为为12550kVVA,才才能满足足负荷用用电的需需要；而而采取无无功补偿偿后，主主变压器器T的容容量选为为10000kVVA的就就足够了了。同时时由于计计算电流流的减少少，使补补偿点在在供电系系统中各各元件上上的功率率损耗也也相应减减小，因因此无功功补偿的的经济效效益十分分可观。因因此无功功补偿后后工厂3380VV侧和110kVV侧的

19、负负荷计算算如表33所示。图2.11 PGJJ1型低低压无功功功率自自动补偿偿屏的接接线方案案表2.22无功补补偿后工工厂的计计算负荷荷项目cos计算负荷荷/KW/kvaar/kVAA/A380VV侧补偿偿前负荷荷0.755773.8697.310411.615822.6380VV侧无功功补偿容容量-5044380VV侧补偿偿后负荷荷0.977773.8193.3796.712111.8主变压器器功率损损耗0.0115=1120.066=48810KVV侧负荷荷计算0.977785.8241.3822.0第三章 变电所所位置与与形式的的选择变电所的的位置应应尽量接接近工厂厂的负荷荷中心，工工厂

20、的负负荷中心心按负荷荷功率矩矩法来确确定。工工厂的负负荷中心心假设在在P(,),其其中P=+=。因此此仿照力力学中中计算中中心的力力矩方程程，可得得负荷中中心的坐坐标： （33-1） （33-2） 由计算算结果可可知，工工厂的负负荷中心心在2,3,55,6号号车间之之间。考考虑到周周围环境境及进出出线方便便，决定定在5号号厂房的的西侧紧紧靠厂房房建造工工厂变电电所，器器型式为为附设式式。后厂门厂门大街公共电源干线北桥河流 X X机械厂总平面图 比例1:2000厂区（3）（1）（7）（10）（6）（4）（5）（9）（8）（2）变电所图3.11变电所所位置第四章 变电电所主变变压器及及主接线线方案

21、的的选择4.1变变电所主主变压器器的选择择根据工厂厂的负荷荷性质和和电源情情况，工工厂变电电所的主主变压器器考虑有有下列两两种可供供选择的的方案：a)装装设一台台变压器器型号为为S9型型，而容容量根据据式=8822.0，为为主变压压器容量量，为总总的计算算负荷。选选=10000 KVAA，即即选一台台S9-10000/110型低低损耗配配电变压压器。至至于工厂厂二级负负荷所需需的备用用电源，考考虑由邻邻近单位位相联的的高压联联络线来来承担。b)装装设两台台变压器器型号为为S9型型，即：822.0 KKVA=（4993.225775.44）KVVA因此选两两台S99-6330/110型低低损耗配

22、配电变压压器。工工厂二级级负荷所所需的备备用电源源，考虑虑由邻近近单位相相联的高高压联络络线来承承担。主主变压器器的联结结组均为为Yynn0 4.2 变电所所主接线线方案的的选。择 按上面考考虑的两两种主变变压器方方案可设设计下列列两种主主接线方方案：4.2.1装设设一台主主变压器器的主接接线方案案Y0Y0S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络（备用）220/380V高压

23、柜列图4.11 装装设一台台主变压压器的主主接线方方案4.2.2装设设两台主主变压器器的主接接线方案案 Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-63010/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96图4.22 装装设两台台主变压压器的主主接线方方案4.3 主接接线方案案的技术术经济比

24、比较 表4.11 主接线线方案的的技术经经济比较较比较项目目装设一台台主变的的方案装设两台台主变的的方案技术指标标供电安全全性满足要求求满足要求求供电可靠靠性基本满足足要求满足要求求供电质量量由于一台台主变，电电压损耗耗较大由于两台台主变并并列，电电压损耗耗较小灵活方便便性只有一台台主变，灵灵活性稍稍差由于有两两台主变变，灵活活性较好好扩建适应应性稍差一些些更好一些些经济指标标电力变压压器的综综合投资资额查得S99-10000/10的的单价为为15.1万元元，而变变压器综综合投资资约为其其单价的的2倍，因因此综合合投资约约为2*15.1=330.22万元查得S99-6330/110的单单价为1

25、10.55万元，因因此两台台变压器器的综合合投资约约为4*10.5=442万元元，比一一台主变变方案多多投资111.88万元高压开关关柜（含含计量柜柜）的综综合投资资额查得GGG-1AA(F)型柜可可按每台台4万元元计，其其综合投投资可按按设备的的1.55倍计，因因此高压压开关柜柜的综合合投资约约为4*1.55*4=24万万元本方案采采用6台台GG-1A(F)柜柜，其综综合投资资约为66*1.5*44=366万元，比比一台主主变方案案多投资资12万万元电力变压压器和高高压开关关柜的年年运行费费主变的折折旧费=30.2万元元*0.05=1.551万元元；高压压开关柜柜的折旧旧费=224万元元*0

26、.06=1.444万元元；变配配电的维维修管理理费=（330.22+244）万元元*0.06=3.225万元元。因此此主变和和高压开开关柜的的折旧和和维修管管理费=（1.51+1.444+33.255）=66.2万万元主变的折折旧费=42万万元*00.055=2.1万元元；高压压开关柜柜的折旧旧费=336万元元*0.06=2.116万元元；变配配电的维维修管理理费=（442+336）万万元*00.066=4.68万万元。因因此主变变和高压压开关柜柜的折旧旧和维修修管理费费=（22.1+2.116+44.688）=88.944万元，比比一台主主变方案案多投资资2.774万元元供电贴费费主变容量量

27、每KVVA为8800元元，供电电贴费=10000KVVA*00.088万元/KVAA=800万元供电贴费费=2*6300KVAA*0.08万万元=1100.8万元元，比一一台主变变多交220.88万元从上表可可以看出出，按技技术指标标，装设设两台主主变的主主接线方方案略优优于装设设一台主主变的主主接线方方案，但但按经济济指标，则则装设一一台主变变的主接接线方案案远优于于装设两两台主变变的主接接线方案案，因此此决定采采用装设设一台主主变的主主接线方方案。第五章 短路路电流的的计算5.1 绘制制计算电电路 500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3

28、)(1)系统图5.11 短路计计算电路路5.2 确定定短路计计算基准准值设基准准容量=1000MVAA，基准准电压=1.05，为短路路计算电电压，即即高压侧侧=100.5kkV，低低压侧=0.44kV，则则 （55-1） （55-2）5.3 计算算短路电电路中个个元件的的电抗标标幺值5.3.1电力力系统已知电力力系统出出口断路路器的断断流容量量=5000MVVA，故故=1000MVVA/5500MMVA=0.22 （5-3）5.3.2架空空线路查表得LLGJ-1500的线路路电抗，而而线路长长8kmm，故 （5-4）5.3.3电力力变压器器查表得变变压器的的短路电电压百分分值=44.5，故故=

29、4.55 （55-5）式中，为为变压器器的额定定容量因此绘制制短路计计算等效效电路如如图5-2所示示。k-1k-2图5.22 短路计计算等效效电路5.4 k-11点（110.55kV侧侧）的相相关计算算5.4.1总电电抗标幺幺值=0.22+2.6=22.8 （55-6）5.4.2 三三相短路路电流周周期分量量有效值值 （5-7）5.4.3 其其他短路路电流 （55-8） （5-9） （5-10）5.4.4 三三相短路路容量 （55-111）5.5 k-22点（00.4kkV侧）的的相关计计算5.5.1总电电抗标幺幺值=0.22+2.6+44.5=7.33 （55-122）5.5.2三相相短路电

30、电流周期期分量有有效值 （55-133）5.5.3 其其他短路路电流 （55-144） （5-15） （5-16）5.5.4三相相短路容容量 （5-17）以上短路路计算结结果综合合图表55.1所示示。表5.11短路计计算结果果短路计算算点三相短路路电流三相短路路容量/MVAAk-11.9661.9661.9665.02.96635.77k-219.7719.7719.7736.2221.5513.77第六章 变变电所一一次设备备的选择择校验6.1 10kkV侧一一次设备备的选择择校验6.1.1按工工作电压压选则 设备的额额定电压压一般不不应小于于所在系系统的额额定电压压，即，高高压设备备的额定

31、定电压应应不小于于其所在在系统的的最高电电压，即即。=100kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。6.1.2按工工作电流流选择设备的额额定电流流不应小小于所在在电路的的计算电电流，即即6.1.3按断断流能力力选择设备的额额定开断断电流或或断流容容量，对对分断短短路电流流的设备备来说，不不应小于于它可能能分断的的最大短短路有效效值或短短路容量量，即或对于分断断负荷设设备电流流的设备备来说，则则为，为最大大负荷电电流。6.1.4 隔隔离开关关、负荷荷开关和和断路器器的短路路稳定度度校验a)动稳稳定校验验条

32、件或、分别为为开关的的极限通通过电流流峰值和和有效值值，、分别为为开关所所处的三三相短路路冲击电电流瞬时时值和有有效值b)热稳稳定校验验条件 对于上面面的分析析，如表表6-11所示，由由它可知知所选一一次设备备均满足足要求。表6.11 110 kkV一次次侧设备备的选择择校验选择校验验项目电压电流断流能力力动态定度度热稳定度度其它装置地点点条件参数数据10kVV57.77A()1.966kA5.0kkA一次设备备型号规规格额定参数数高压少油油断路器器SN110-110I/630010kVV630kkA16kAA40 kkA高压隔离离开关-10/200010kVV200AA-25.55 kAA二

33、次负荷荷0.66高压熔断断器RNN2-11010kVV0.5AA50 kkA-电压互感感器JDDJ-11010/00.1kkV-电压互感感器JDDZJ-10-电流互感感器LQQJ-11010kVV100/5A-=31.8 kkA=81避雷针FFS4-1010kVV-户外隔离离开关GGW4-12/400012kVV400AA-25kAA6.2 3800V侧一一次设备备的选择择校验同样，做做出3880V侧侧一次设设备的选选择校验验，如表表6.2所示示，所选选数据均均满足要要求。 表表6.2 3800V一次次侧设备备的选择择校验选择校验验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度度其它装置地点点条件参数-

34、数据380VV总13117.66A19.77kA36.22kA-一次设备备型号规规格额定参数数-低压断路路器DWW15-15000/33D380VV15000A40kAA-低压断路路器DWW20-6300380VV630AA（大于）30Kaa(一般)-低压断路路器DWW20-2000380VV200AA（大于）25 kkA-低压断路路HD113-115000/300380VV15000A-电流互感感器LMMZJ11-0.5500VV15000/5AA-电流互感感器LMMZ1-0.55500VV100/5A160/5A-6.3 高低低压母线线的选择择查表得到到，100kV母母线选LLMY-3(4

35、404mmm),即母线线尺寸为为40mmm4mmm;3380VV母线选选LMYY-3（1120110）+8066，即相相母线尺尺寸为1120mmm100mm，而而中性线线母线尺尺寸为880mmm6mmm。第七章 变压压所进出出线与邻邻近单位位联络线线的选择择7.1 10kkV高压压进线和和引入电电缆的选选择7.1.1 110kVV高压进进线的选选择校验验采用LGGJ型钢钢芯铝绞绞线架空空敷设，接接往100kV公公用干线线。a).按按发热条条件选择择由=577.7AA及室外外环境温温度333，查表表得，初初选LGGJ-335,其其35C时的的=1449A,满足足发热条条件。b).校校验机械械强度

36、查表得得，最小小允许截截面积=25，而而LGJJ-355满足要要求，故故选它。由于此线线路很短短，故不不需要校校验电压压损耗。7.1.2 由由高压配配电室至至主变的的一段引引入电缆缆的选择择校验 采用YJJLV222-1100000型交交联聚乙乙烯绝缘缘的四芯芯(加铜铜芯)电电缆之间间埋地敷敷设。a)按发发热条件件选择由=577.7AA及土壤壤环境225，查表表得，初初选缆线线芯截面面为255的交联联电缆，其其=1449A,满足足发热条条件。b)校验验热路稳稳定按式，AA为母线线截面积积，单位位为；为满足足热路稳稳定条件件的最大大截面积积，单位位为；CC为材料料热稳定定系数；为母线线通过的的三相短短路稳态态电流，单单位为AA；短路路发热假假想