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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文)</p><p> 題目:關(guān)于風(fēng)力機(jī)組的防雷重要性</p><p><b> 和防雷措施</b></p><p> 所屬系 新能源系 </p><p> 專 業(yè) 風(fēng)能與動(dòng)力技術(shù) </p><p>
2、 學(xué) 號(hào) </p><p> 姓 名 </p><p> 指導(dǎo)教師 </p><p> 起訖日期 2011.12 ----2012.6 </p><p> 設(shè)計(jì)地點(diǎn) &l
3、t;/p><p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)</p><p> I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:</p><p> 關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的防雷必要性和其雷電防護(hù)措施</p><p> II、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù)):</p><p> 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的型號(hào)、規(guī)格</p><p> 南通市年
4、平均雷暴日為 35.6次/a</p><p> 平均土壤電阻率 60Ω.m</p><p> III、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容</p><p> 對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行勘測(cè)和雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,收集資料后進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的編寫(xiě)</p><p> IV、主要參考資料:</p><p> 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057
5、-2010</p><p> 《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-93</p><p> 《計(jì)算機(jī)機(jī)房場(chǎng)地安全要求》GB9361-88</p><p> 《雷電電磁脈沖的防護(hù)通則》、IE1312-1∶1995</p><p> 《電信專用房屋設(shè)計(jì)規(guī)范》YD5003-94</p><p> 《民用建筑電氣
6、設(shè)計(jì)規(guī)范》YGJ/T16-92</p><p> 《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》CA173-1998</p><p> 《電力系統(tǒng)通信站防雷運(yùn)行管理規(guī)程》DL 548-94</p><p><b> 目錄</b></p><p> 一、概述……………………………………………………………….3</p>
7、<p> 二、防雷方案設(shè)計(jì)依據(jù)及防護(hù)措施…………………………….........6</p><p> 三、雷暴對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的危害……………………………………….7</p><p> 四、防雷設(shè)備的選型和應(yīng)用…….....…………………………………13</p><p> 五、風(fēng)機(jī)勘測(cè)情況……………………………………………………16</p>
8、<p> 六、雷電綜合防護(hù)設(shè)計(jì)…………………………………………………20</p><p> 七、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………34</p><p> 八、致謝…………………………………………………………………35</p><p> 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)方案</p><p><b>
9、 一、概述</b></p><p> 雖然已經(jīng)步入了高科技時(shí)代,但是仍然在受到能源、環(huán)境和安全這三個(gè)因素的困擾,隨著通信設(shè)備的高度集成化、通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)化、通信設(shè)備管理的集成中央化,廣泛使用在各類通信系統(tǒng)中的大量精密電子設(shè)備,其耐過(guò)電壓過(guò)電流水平的下降,雷電災(zāi)害事故常常發(fā)生,已經(jīng)成為我們“網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代、電子化時(shí)代”的一大公害。智能系統(tǒng)在工作時(shí)可能受到過(guò)電壓的侵襲,過(guò)電壓可能以電壓或電流波形侵入電源系
10、統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng),并通過(guò)其電氣連接線傳播。施加在電子設(shè)備上浪涌過(guò)電壓分為縱向過(guò)電壓和橫向過(guò)電壓,縱向沖擊主要損壞跨接在接地線與地間的元器件或絕緣介質(zhì),擊穿線路和設(shè)備間起阻抗匹配作用的變壓器匝間、層間或線對(duì)地絕緣等;橫向沖擊則同信息一樣,可在線路中傳輸,損壞內(nèi)部電路的電容、電感及耐沖擊能力較差的固體元件。</p><p> 風(fēng)能是當(dāng)前技術(shù)最成熟、最具開(kāi)發(fā)條件的可再生潔凈能源。風(fēng)能發(fā)電為人與自然和諧發(fā)展提供了基礎(chǔ)。由于
11、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是自然環(huán)境下工作,不可避免的會(huì)受到自然災(zāi)害的影響。中國(guó)的古訓(xùn)深切的告知我們“福莫大于平安”,安全是維持人們正常生活和工作的基本條件,造成不安全的因素很多,但不外乎天災(zāi)和人禍兩大類。在不考慮人為因素的情況下,從古至今人類始終以積極探索的精神對(duì)自然災(zāi)害進(jìn)行著頑強(qiáng)的抵抗,尤其是對(duì)雷電的保護(hù)。</p><p> 2000年是全球的“國(guó)際減輕自然災(zāi)害的十年”,由聯(lián)合國(guó)國(guó)際十年減災(zāi)委員會(huì)公布的對(duì)人類造成的最嚴(yán)重
12、的十大自然災(zāi)害中,雷暴由于其對(duì)人類生命、財(cái)產(chǎn)的巨大侵害,被列在顯著地位。</p><p><b> 雷電災(zāi)害已不容忽視</b></p><p> 二、防雷方案設(shè)計(jì)依據(jù)及防護(hù)措施</p><p><b> 1、防護(hù)依據(jù)</b></p><p> 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010&
13、lt;/p><p> 《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-93</p><p> 《計(jì)算機(jī)機(jī)房場(chǎng)地安全要求》GB9361-88</p><p> 《雷電電磁脈沖的防護(hù)通則》、IE1312-1∶1995</p><p> 《電信專用房屋設(shè)計(jì)規(guī)范》YD5003-94</p><p> 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》Y
14、GJ/T16-92</p><p> 《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》CA173-1998</p><p> 《電力系統(tǒng)通信站防雷運(yùn)行管理規(guī)程》DL 548-94</p><p> GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》</p><p> GB50174-93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》</p><p> GB3
15、482-3483-83《電子設(shè)備雷擊試驗(yàn)》</p><p> 《GL指導(dǎo)文件 1V-1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)》</p><p> 《TEC61400-24 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)防雷保護(hù)》</p><p> 建設(shè)單位提供的資料,及設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)勘察和收集的資料。</p><p><b> 2、主要防護(hù)措施</b></p>
16、<p> 在易受直擊雷侵害的風(fēng)機(jī)部位 安裝直擊雷防護(hù)(接閃器、接閃帶)。使其免受直擊雷損害即LPZB</p><p> 在風(fēng)機(jī)底座實(shí)施接地保護(hù)</p><p> 在風(fēng)機(jī)底部配電箱內(nèi),安裝第一級(jí)電涌保護(hù)。</p><p> 在風(fēng)機(jī)控制內(nèi)部區(qū)域,安裝第二級(jí)電涌保護(hù)。</p><p> 在總計(jì)算機(jī)控制區(qū)域,安裝第三級(jí)電涌保護(hù)。
17、</p><p> 具體方案,看風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)。</p><p> 三、雷電對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的危害</p><p> 風(fēng)力發(fā)電通常位于開(kāi)闊地帶,而且很高,所以整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)是暴露在直擊雷的威脅下,被雷電直接擊中的概率是與該物體的高度的平方值成正比。 兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片高度達(dá)到150m以上,因此風(fēng)機(jī)的葉片位置特別容易被雷電擊中。風(fēng)機(jī)內(nèi)部集成了大量的電氣、電子設(shè)備,可
18、以說(shuō),我們平時(shí)用到的幾乎每一件電子元件和電氣設(shè)備,都可以在一臺(tái)風(fēng)機(jī)組中找到其應(yīng)用,例如開(kāi)關(guān)柜、馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)裝置、變頻器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、以及相應(yīng)的總線系統(tǒng)等。 這些設(shè)備都集中在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)。毫無(wú)疑問(wèn),雷電電涌可以給風(fēng)機(jī)組帶來(lái)相當(dāng)嚴(yán)重的損害。</p><p><b> 1、雷電危害的途徑</b></p><p> 雷電對(duì)電氣設(shè)備的影響,主要由以下四個(gè)方面造成:&
19、lt;/p><p><b> 直擊雷;</b></p><p><b> 雷電波侵入; </b></p><p><b> 雷電感應(yīng);</b></p><p><b> 過(guò)電壓。</b></p><p> 直擊雷:雷電直接擊中
20、建筑物,雷電的不到50%的能量將會(huì)從引下線等外部避雷設(shè)施泄放到大地,其中接近40%的能量將通過(guò)建筑物的供電系統(tǒng)分流,其中5%左右的能量通過(guò)建筑物的通信網(wǎng)絡(luò)線纜分流,其余的雷擊能量通建筑物的其他金屬管道、纜線分流。這里的能量分配比例會(huì)隨著建筑物內(nèi)的布線狀況和管線結(jié)構(gòu)而變化。直擊雷波形為10/350us</p><p> 雷電波侵入:在更大的范圍內(nèi)(幾公里甚至幾十公里),雷電擊中電力或信息通訊線路,然后沿著傳輸線路
21、侵入設(shè)備。其中地電位反擊也是傳導(dǎo)雷中的一種:雷電擊中附近建筑物或附近其他物體、地面,導(dǎo)致地電壓升高,并在周圍形成巨大的跨步電壓。雷電可能通過(guò)接地系統(tǒng)或建筑物間的線路入侵雷電延建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。</p><p> 雷電感應(yīng):在周圍1000m左右范圍內(nèi)(有資料為 500m或 1500m,距離應(yīng)隨著雷擊大小和屏蔽措施而變化)。發(fā)生雷擊時(shí),LEMP 在上述有效范圍內(nèi),在所有的導(dǎo)體上產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的感應(yīng)浪涌。因
22、此分布于建筑物內(nèi)外的各種電力、信息線路將會(huì)感應(yīng)雷電而對(duì)設(shè)備造成危害。</p><p> 過(guò)電壓:過(guò)電壓是指對(duì)電氣設(shè)備絕緣有危害的突然升高的電壓,按產(chǎn)生原因可分為大氣過(guò)電壓和內(nèi)部過(guò)電壓兩大類。大氣過(guò)電壓也叫雷電過(guò)電壓,它分為直擊雷過(guò)電壓、感應(yīng)雷過(guò)電壓和雷電侵入波三種;而內(nèi)部過(guò)電壓可分為操作過(guò)電壓、弧光接地過(guò)電壓及諧波過(guò)電壓等。</p><p> 隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展,精密儀器,通訊設(shè)備,
23、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,因而感應(yīng)雷造成的雷擊事故也越來(lái)越多,除直接造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失外,因重要設(shè)備損壞使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓后造成間接的損失更是驚人。</p><p> 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的雷電損害</p><p> 雷電危害、最容易被人捕捉到得 也是危害最明顯的就是直擊雷</p><p><b> 直接雷擊危害</b></p>
24、<p> 雷電直接擊到建筑物頂部,如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)男沽魍緩?,雷電流的能量以極高的溫度、極大的熱量、強(qiáng)力沖擊波、極大的電動(dòng)力對(duì)建筑物頂部的其它設(shè)施造成嚴(yán)重的損害。</p><p> 直擊雷蘊(yùn)含極大的能量,電壓峰值可達(dá)500KV,具有極大的破壞力。如建筑物直接被雷電擊中,巨大的雷電流沿引下線入地,會(huì)造成以下三種影響:</p><p> A、巨大的雷電流在數(shù)微秒時(shí)間內(nèi)流下地,使地電
25、位迅速抬高,造成反擊事故,危害人身和設(shè)備安全。</p><p> B、雷電流產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波,在電源線和信號(hào)線上感應(yīng)極高的脈沖電壓。</p><p> C、雷電流流經(jīng)電氣設(shè)備產(chǎn)生極高的熱量,造成火災(zāi)或爆炸事故。</p><p><b> 風(fēng)電場(chǎng)雷災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)</b></p><p> 丹麥、德國(guó)、瑞士等國(guó)家的雷擊頻
26、率。</p><p> 地理?xiàng)l件對(duì)風(fēng)機(jī)雷害的影響</p><p> 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組個(gè)部件的雷電損壞比率</p><p> 風(fēng)力發(fā)電機(jī)遭雷擊損壞后,由于故障損壞的分析和后續(xù)的維修,會(huì)有一段時(shí)間的停工期。 對(duì)于風(fēng)機(jī)電場(chǎng)營(yíng)銷者來(lái)說(shuō),設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)是負(fù)擔(dān)不起的。風(fēng)機(jī)高昂的首次投資費(fèi)用必須在有限的時(shí)間內(nèi)收回,因此必須采取措施保證設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。</p>
27、<p> 從廣泛使用的雷暴活動(dòng)水平這一指標(biāo)中,我們可以知道某一地區(qū)一年中對(duì)地閃擊次數(shù)。在歐洲,海岸地區(qū)和較低海拔的山區(qū)每年每平方公里發(fā)生的云-地閃擊一般按照1次到3次來(lái)估算。平均每年的預(yù)計(jì)落雷數(shù)可以按照下列公式來(lái)計(jì)算:</p><p> N=2.4 X 10 5Ng X H2.05</p><p> Ng:每年每平方公里的云-地閃擊數(shù)</p><p&g
28、t;<b> H:為物體的高度</b></p><p> 假設(shè)每平方公里年平均云-地閃擊數(shù)是2,一個(gè)高75m高的物體,其雷擊概率大約是每三年一次。兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)(H≥150m)的落雷數(shù)可以達(dá)到每12個(gè)月一次。</p><p> 在設(shè)計(jì)防雷裝置時(shí),還要考慮的是:當(dāng)暴露在雷電直擊范圍內(nèi)的物體高度超過(guò)60m時(shí),除了云-地閃擊之外,地-云的閃擊也稱做向上閃擊,它從地面先導(dǎo),
29、伴隨更大的雷擊能量。地-云閃擊的影響對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的防雷設(shè)計(jì)和第一級(jí)防雷器的設(shè)計(jì)非常重要。</p><p> 根據(jù)長(zhǎng)期觀察,雷電造成的損壞中除了機(jī)械損壞之外,風(fēng)機(jī)的電子控制部分也經(jīng)常損壞,主要是:變頻器、過(guò)程控制計(jì)算機(jī)、轉(zhuǎn)速表傳感器、測(cè)風(fēng)裝置。</p><p> 四、防雷設(shè)備的選型和應(yīng)用</p><p> 防雷保護(hù)區(qū)概念是規(guī)劃風(fēng)力發(fā)電機(jī)綜合防雷保護(hù)的基礎(chǔ)。它是一種
30、對(duì)結(jié)構(gòu)空間的設(shè)計(jì)方法,以便在構(gòu)筑物內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)穩(wěn)定的電磁兼容環(huán)境,如圖</p><p> 直擊雷非防護(hù)區(qū)(LPZ OA):本區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭到直接雷擊和導(dǎo)走全部雷電流;本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)有衰減。本區(qū)內(nèi)的各類物體完全暴露在外部防雷裝置的保護(hù)范圍之外,都可能遭到直接雷擊;本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)未得到任何屏蔽衰減,屬完全暴露的不設(shè)防區(qū)。</p><p> LPZ0A——天空、沒(méi)有避雷針保護(hù)的大樓
31、外部、面沒(méi)有頂棚等覆蓋物的地面... 等等雷電可能會(huì)直接擊中的的空間。如大樓頂部避雷針保護(hù)范圍之外的空間。</p><p> 直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZ 0B):本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到大于所選滾球半徑對(duì)應(yīng)的雷電流直接雷擊,但本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)有衰減。本區(qū)內(nèi)的各類物體處在外部防雷裝置保護(hù)范圍之內(nèi),應(yīng)不可能遭到大于所選滾球半徑雷電流直接雷擊;但本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)未得到任何屏蔽衰減,屬充分暴露的直擊雷防護(hù)區(qū)。</p&
32、gt;<p> LPZ0B——沒(méi)有避雷針保護(hù)的非屏蔽大樓內(nèi)部、有避雷針保護(hù)的大樓天臺(tái)受保護(hù)部分、避雷線下的電纜等等雷電不易直接擊中的LEMP沒(méi)有衰減空間。如大樓頂部避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)的空間和沒(méi)有屏蔽的大樓內(nèi)部或有屏蔽大樓內(nèi)部的窗口附近。</p><p> 第一屏蔽防護(hù)區(qū)(LPZ1): 本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊,流經(jīng)各類導(dǎo)體的電流比LPZ 0B區(qū)進(jìn)一步減?。磺矣捎诮ㄖ锏钠帘未胧?,本區(qū)內(nèi)的
33、電磁場(chǎng)強(qiáng)度也已得到了初步的衰減。LPZ1——雷電不易直接擊中,但LEMP因屏蔽而衰減的空間。如上述屏蔽大樓內(nèi)部(不包含窗口附近)。</p><p> 第二屏蔽防護(hù)區(qū)(LPZ 2):為進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電流或電磁場(chǎng)而增設(shè)的后續(xù)防護(hù)區(qū)。LPZ2——在LPZ1區(qū)內(nèi),再次屏蔽的空間。如上述屏蔽大樓的另外設(shè)立的屏蔽網(wǎng)絡(luò)中心。</p><p> 第三屏蔽防護(hù)區(qū)(LPZ 3): 需要進(jìn)一步減小雷擊電
34、磁脈沖,以保護(hù)敏感設(shè)備的后續(xù)防護(hù)區(qū) 。LPZ3——在LPZ2區(qū)內(nèi),再次屏蔽的空間。如上述屏蔽網(wǎng)絡(luò)中心內(nèi)的機(jī)器金屬外殼內(nèi)部,或接地的機(jī)柜內(nèi)部。</p><p> 其雷電防護(hù)的具體器件裝置</p><p> 按照防雷保護(hù)分區(qū)的概念,一個(gè)綜合防雷系統(tǒng)包括:</p><p> 外部防雷保護(hù)系統(tǒng):接閃器、引下線、接地系統(tǒng)。</p><p> 內(nèi)
35、部防雷保護(hù)系統(tǒng):防雷擊等電位連接、電涌保護(hù)、屏蔽措施。</p><p><b> 五、風(fēng)機(jī)勘測(cè)情況</b></p><p> 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 多位于海岸地區(qū)和較低海拔的山區(qū)等空曠地帶,土地阻值各不相同。</p><p> 具體考察南通如東區(qū) 兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。南通如東風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多建筑在沿海區(qū)域 、地勢(shì)較平坦、風(fēng)機(jī)周圍無(wú)有效遮擋物, 南
36、通市年平均雷暴日為 35.6次/a屬于多雷區(qū)。平均土壤電阻率 60Ω.m</p><p> 風(fēng)機(jī)很容易受到雷電侵害。</p><p> 依據(jù)GB50343雷電區(qū)域分類</p><p> 地區(qū)雷暴日等級(jí)宜劃分為少雷區(qū)、多雷區(qū)、高雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū),應(yīng)符合下列規(guī)定:</p><p> 1 少雷區(qū):年平均雷暴日在20 天及以下的地區(qū);</
37、p><p> 2 多雷區(qū):年平均雷暴日大于20 天,不超過(guò)40 天的地區(qū);</p><p> 3 高雷區(qū):年平均雷暴日大于40 天,不超過(guò)60 天的地區(qū);</p><p> 4 強(qiáng)雷區(qū):年平均雷暴日超過(guò)60 天以上的地區(qū)。</p><p> 依據(jù)GB50343雷電防護(hù)等級(jí)分類</p><p> 按雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估確定
38、雷電防護(hù)等級(jí)</p><p> 1 按建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N1 和建筑物入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N2確定N(次/年)值N=N1+N2</p><p> 2 建筑物電子信息系統(tǒng)設(shè)備,因直擊雷和雷電電磁脈沖損壞可接受的年平均最大雷擊次數(shù)NC可按</p><p> 下式計(jì)算:Nc=5.8×10-1.5/C(次/年)。</p><p>
39、 3 將N 和 Nc 進(jìn)行比較,確定電子信息系統(tǒng)設(shè)備是否需要安裝雷電防護(hù)裝置:</p><p> 1 當(dāng)N≤Nc 時(shí),可不安裝雷電防護(hù)裝置;</p><p> 2 當(dāng)N>Nc 時(shí),應(yīng)安裝雷電防護(hù)裝置。</p><p> 4.2.4 按防雷裝置攔截效率E 的計(jì)算式E=I-Nc/N 確定其雷電防護(hù)等級(jí):</p><p> 1 當(dāng)E>0.
40、98 時(shí) 定為A 級(jí);</p><p> 2 當(dāng)0.90<E≤0.98 時(shí) 定為B 級(jí);</p><p> 3 當(dāng)0.80<E≤0.90 時(shí) 定為C 級(jí);</p><p> 4 當(dāng)E≤0.80 時(shí) 定為D 級(jí)。</p><p><b> 具體計(jì)算如下</b></p><p> 防雷類別計(jì)
41、算(應(yīng)該按照整個(gè)風(fēng)機(jī)組)</p><p> 建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為N1</p><p> N1=K*Ng*Ae=K*(0.024*Td1.3)*Ae(次/a)</p><p> K:為校正系數(shù)(如東風(fēng)力發(fā)電機(jī)組位于臨海位置、且地勢(shì)空曠,故K取2(依據(jù)GB50343)</p><p> Ng:建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度(3.56
42、)</p><p> Ae:與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的面積。</p><p> H=120m,L=5m,W=5m</p><p> 代入以上數(shù)據(jù)得出:Ae=【LW+2(L+W)*√H*(200-H)+∏H(200-H)】*10-6</p><p><b> =0.016m2</b></p><
43、p> N1=0.085次/a</p><p> ?。ǘ├纂婋姶琶}沖攔截效率劃分</p><p> 1)建筑物入戶設(shè)施預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N2=NG*Ae′=Ng*(Ae1′+Ae2′)</p><p> Ae1′-電源線入戶設(shè)施的截收面積</p><p> Ae1′=2dsL*10-6</p><p> Ds
44、=200, L=500m</p><p><b> Ae1′=0.2㎡</b></p><p> Ae2′=信號(hào)線入戶設(shè)施的截收面積</p><p> Ae2′=2dsL*10-6</p><p> Ds=200m L=500m</p><p><b> Ae2′=0.2㎡&
45、lt;/b></p><p> N2=0.89次/a</p><p> 2)N=N1+N2=0.975次/a</p><p> 3)Nc=5.8*10-1.5/C</p><p> C=C1+C2+C3+C4+C5+C6</p><p> C1 建筑物的材料結(jié)構(gòu)</p><p>
46、 建筑物為金屬材料 0.5</p><p> 建筑物為鋼筋混凝土材料 1.0</p><p> 建筑物為磚混結(jié)構(gòu) 1.5</p><p> 建筑物為磚
47、木結(jié)構(gòu)2.0</p><p> 建筑物為木結(jié)構(gòu) 2.5</p><p> C2 信息系統(tǒng)重要程度因子</p><p> 等電位接地及屏蔽較完善的設(shè)備2.5</p><p> 使用架空線纜的設(shè)備1.0</p><p> 集成化程度較高的低電壓微電流設(shè)備3.0</p><p>
48、 C3電子信息系統(tǒng)設(shè)備耐沖擊類型和抗沖擊過(guò)電壓能力 </p><p> 一般 0.5</p><p> 較弱 1.0</p><p><b> 相當(dāng)弱
49、3.0</b></p><p> C4電子信息系統(tǒng)設(shè)備所在雷電防護(hù)區(qū)</p><p> 設(shè)備在LPZ2或更高區(qū)域 0.5</p><p> 設(shè)備在LPZ1區(qū)1.0</p><p> 設(shè)備在LPZ0B區(qū)內(nèi)1.5-2.0</p><p&g
50、t; C5電子信息系統(tǒng)發(fā)生雷擊事故的后果因子</p><p> 信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)中斷不會(huì)產(chǎn)生不良后果 0.5</p><p> 信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)原則上不允許中斷,但中斷后無(wú)嚴(yán)重后果 1.0</p><p> 信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)不允許中斷,中斷后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果 1.5-2.0</p><p>
51、 C6區(qū)域雷暴等級(jí)因子</p><p><b> 少雷區(qū)08</b></p><p><b> 多雷區(qū)10</b></p><p> 高雷區(qū) 1.2</p><p><b> 強(qiáng)雷區(qū)
52、1.4</b></p><p> Nc=0.03次/a</p><p> 按建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N1 和建筑物入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N2確定N(次/年)值N=N1+N2</p><p> N=0.975次/a</p><p> 建筑物電子信息系統(tǒng)設(shè)備,因直擊雷和雷電電磁脈沖損壞可接受的年平均最大雷擊次數(shù)NC可按</
53、p><p> Nc=5.8×10-1.5/C(次/年)</p><p> Nc=0.03次/a</p><p> 按防雷裝置攔截效率E 的計(jì)算式E=I-Nc/N 確定其雷電防護(hù)等級(jí):</p><p> Nc=0.03次/a N=0.975次/a</p><p> 解得其結(jié)果E為0.969</p&
54、gt;<p> 1 當(dāng)E>0.98 時(shí) 定為A 級(jí);</p><p> 2 當(dāng)0.90<E≤0.98 時(shí) 定為B 級(jí);</p><p> 3 當(dāng)0.80<E≤0.90 時(shí) 定為C 級(jí);</p><p> 4 當(dāng)E≤0.80 時(shí) 定為D 級(jí)。</p><p> 按GB50343計(jì)的中國(guó)航天科工集團(tuán)8511研究所當(dāng)0.90
55、<E≤0.98 時(shí) 定為B 級(jí)防雷設(shè)施</p><p><b> 應(yīng)做三級(jí)雷電保護(hù)</b></p><p> 按照《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB 50343-2004第5.4.1-7條:B級(jí)雷電防護(hù)等級(jí)的建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)備選型數(shù)據(jù)參數(shù)應(yīng)符合下列表5.4.1-7參數(shù):</p><p> 表5.4.1-7 電源線路浪涌保護(hù)器標(biāo)
56、稱放電電流參數(shù)值</p><p> 注: SPD的外封裝材料應(yīng)為阻燃型材料。</p><p> 六、雷電綜合防護(hù)設(shè)計(jì)</p><p><b> 外部防雷保護(hù)系統(tǒng)、</b></p><p> 外部防雷保護(hù)系統(tǒng)由接閃器、引下線和接地系統(tǒng)組成。</p><p> 它的作用是防止雷擊對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)
57、組結(jié)構(gòu)的損壞以及火災(zāi)危險(xiǎn)。</p><p><b> 具體介紹</b></p><p><b> 1)接閃器</b></p><p> 雷擊風(fēng)力發(fā)電機(jī)的落雷點(diǎn)一般在風(fēng)機(jī)的槳葉上</p><p> 因此、接閃器應(yīng)預(yù)先布置在槳葉的預(yù)計(jì)雷擊點(diǎn)處以接閃雷擊電流。為了以可控制的方式傳導(dǎo)雷電流入地,槳葉
58、上的接閃器應(yīng)通過(guò)金屬連接帶連接到中間部位,金屬連接帶可采取30X3.5mm鍍鋅扁鋼。</p><p><b> 如下圖</b></p><p> 對(duì)于機(jī)艙內(nèi)的滾動(dòng)軸承,為了避免雷電在通過(guò)軸承時(shí)引起焊接效應(yīng),應(yīng)將其兩端通過(guò)碳刷或者放電間隙橋接起來(lái)。</p><p> 對(duì)于位于機(jī)艙頂部的設(shè)施(如風(fēng)速計(jì))的防雷保護(hù),采用避雷針的方式安裝在機(jī)艙頂
59、部,保護(hù)該設(shè)備不受直接雷擊。</p><p><b> 引下線</b></p><p> 如果是金屬塔,可以直接將塔架作為引下線來(lái)使用;</p><p> 如果是混凝土塔身,那么應(yīng)采用內(nèi)置引下線(鍍鋅圓鋼Φ8~~10mm,或鍍鋅扁鋼30X3.5mm)</p><p><b> 接地系統(tǒng)</b>
60、;</p><p> 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的接地由塔基的基礎(chǔ)接地極提供,塔基的基礎(chǔ)接地網(wǎng)應(yīng)與周圍的操作室的基礎(chǔ)接地極相連接構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)狀接地體如圖</p><p> 這就形成了一個(gè)等電位連接區(qū),當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)就可以消除不同點(diǎn)的電位差。</p><p> 但如果土壤電阻過(guò)大活接地系統(tǒng)不完善就會(huì)產(chǎn)生電位反擊</p><p> 由于強(qiáng)大的雷電流在接地電阻
61、和引下線上產(chǎn)生的很高的電阻和電感電壓降,使無(wú)雷擊時(shí)處于低電位的接地裝置或與之相連的設(shè)備接地端出現(xiàn)很高的電位。如果鄰近的物體沒(méi)有作好等電位連接,形成巨大的電位差就會(huì)發(fā)生擊穿。由于這種擊穿是由看來(lái)似乎是地(低)電位體引起的,故稱為反擊。</p><p><b> 內(nèi)部防雷保護(hù)系統(tǒng)</b></p><p> 內(nèi)部防雷保護(hù)系統(tǒng)是由所有在該區(qū)域內(nèi)縮減雷電電磁效應(yīng)的設(shè)施組成。
62、主要包括防雷擊等電位連接、屏蔽措施、和電涌保護(hù)。</p><p><b> 防雷擊等電位連接</b></p><p> 防雷擊等電位連接是內(nèi)部防雷系統(tǒng)的重要組成部分。等電位連接可以有效的抑制雷電引起的電位差。在防雷擊等電位連接系統(tǒng)內(nèi),所有導(dǎo)電的部件都被相互連接,以減少電位差。</p><p> 在設(shè)計(jì)等電位連接時(shí),應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)考慮其最小連接
63、橫截面。一個(gè)完整的等電位連接網(wǎng)絡(luò)也包括金屬管道好電源、信號(hào)線路的等電位連接,這些線路應(yīng)通過(guò)雷電流保護(hù)器與主接地匯流相連接</p><p> 等電位連接分S星形連接和M網(wǎng)型連接具體如圖</p><p> 一般用M型連接 視情況而定 亦可以S型M型并存</p><p><b> 屏蔽措施</b></p><p>
64、屏蔽裝置可以減少電磁干擾。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的特性,如果能在設(shè)計(jì)階段就考慮到屏蔽措施,那么屏蔽裝置就可以較低成本實(shí)現(xiàn)。機(jī)艙應(yīng)該制成一個(gè)封閉的金屬殼體,相關(guān)的電氣和電子器件都裝在開(kāi)關(guān)柜,開(kāi)關(guān)柜和控制柜的柜體應(yīng)具備良好的屏蔽效果。在塔基和機(jī)艙的不同設(shè)備之間的線纜應(yīng)帶有外部金屬屏蔽層。對(duì)于干擾的抑制,只有當(dāng)線纜屏蔽的兩端都連接到等電位連接帶時(shí),屏蔽層對(duì)電磁干擾的抑制才是有效的。</p><p><b> 電
65、涌保護(hù)</b></p><p> 除了使用屏蔽措施來(lái)抑制輻射干擾源以外,對(duì)于防雷保護(hù)區(qū)邊界處的傳導(dǎo)性干擾也需要有相應(yīng)的保護(hù)措施,這樣才能電氣和電子設(shè)備可靠的工作。在防雷保護(hù)區(qū)域LPZOA→LPZO1的邊界必須使用浪涌保護(hù)器(用I級(jí)浪涌保護(hù)器、開(kāi)關(guān)型浪涌保護(hù)器如圖)它可以導(dǎo)走大量的雷電流而不會(huì)損壞設(shè)備,它們可以限制接地的金屬設(shè)施和電源、信號(hào)線之間的由于雷引起的高電位差,將其限制在安全范圍內(nèi)。雷電流保護(hù)
66、器的最重要的特性是:按照10/350μs 脈沖波形測(cè)試,可以承受雷擊電流。對(duì)風(fēng)機(jī)組來(lái)說(shuō),電源線路LPZOA→LPZO1邊界處的防雷保護(hù)是在400/690V電源側(cè)完成的</p><p><b> 技術(shù)參數(shù):</b></p><p> Uc255V~440V~</p><p> iB 35kA (10/350)1 pole&
67、lt;/p><p> 100kA (10/350) 2-4 pole</p><p> Usp< 3.5 kV (1.2/50)</p><p> 在防雷保護(hù)區(qū)以及后續(xù)防雷區(qū),僅有能量較小的脈沖電流存在,這類脈沖電流是有外部的感應(yīng)過(guò)電壓產(chǎn)生,或者是從系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的電涌。對(duì)于這一類脈沖電流的保護(hù)設(shè)施叫做II級(jí)浪涌保護(hù)器如圖。用8/20μs脈沖電流波形
68、進(jìn)行測(cè)試。從能量協(xié)調(diào)的角度來(lái)說(shuō),浪涌保護(hù)器需要安裝在I級(jí)開(kāi)關(guān)型浪涌保護(hù)器下游。</p><p><b> 技術(shù)參數(shù):</b></p><p> Uc 385 V~ </p><p> isn 30kA (8/20)</p&
69、gt;<p> Imax 60KA</p><p> Usp < 2.0 kV </p><p> 如情況需要,可安裝III級(jí)保護(hù)甚至IV級(jí)保護(hù)</p><p> 雷電電流的波形電流示意圖</p><p> 當(dāng)
70、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)安裝浪涌保護(hù)器時(shí),與電源系統(tǒng)上安裝的浪涌保護(hù)器不同的是:浪涌保護(hù)器與測(cè)控系統(tǒng)的兼容性以及測(cè)控系統(tǒng)本身的工作特性需要特別注意。這些保護(hù)器與數(shù)據(jù)線串聯(lián)連接,而且必須將干擾水平限制在被保護(hù)設(shè)備的耐受能力內(nèi)。</p><p><b> 如下圖</b></p><p> YK-SR-E24/2S控制信號(hào)電涌保護(hù)器</p><p> 四、
71、風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部電氣,電子設(shè)備的浪涌保護(hù)</p><p> 根據(jù)風(fēng)機(jī)內(nèi)設(shè)備的不同以及浪涌保護(hù)器安裝位置的不同,將風(fēng)機(jī)內(nèi)設(shè)備的浪涌保護(hù)分為7個(gè)部分,以下具體介紹電涌保護(hù)器在各個(gè)不同設(shè)備中的配置。分別為:</p><p><b> 發(fā)電機(jī)的保護(hù)</b></p><p><b> 機(jī)艙開(kāi)關(guān)柜的保護(hù)</b></p>
72、<p><b> 變槳系統(tǒng)的保護(hù)</b></p><p><b> 塔基變頻柜的保護(hù)</b></p><p><b> 塔基控制柜的保護(hù)</b></p><p><b> 變壓器端的保護(hù)</b></p><p><b> 變
73、電站</b></p><p><b> 具體防護(hù)實(shí)施措施</b></p><p><b> 發(fā)電機(jī)的保護(hù)</b></p><p> 發(fā)電機(jī)的保護(hù)采用I級(jí)浪涌保護(hù)器YK-I35/4P</p><p> 產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù):沖擊通容量(10/350μs):</p><
74、;p> 50KA/線;限制電壓:≤2.5KV;響應(yīng)時(shí)間:≤50ns;無(wú)插入損耗</p><p> 產(chǎn)品技術(shù)滿足GB18802.0-2002《低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)》</p><p> 機(jī)艙開(kāi)關(guān)柜的保護(hù)采用:</p><p><b> 2.1</b></p><p> 浪涌保護(hù)器YK1-B60 產(chǎn)品主要技術(shù)
75、參數(shù):沖擊通容量(10/350μs):30KA/線;限制電壓:≤2.0KV;響應(yīng)時(shí)間:≤50ns;無(wú)插入損耗</p><p> 產(chǎn)品技術(shù)滿足GB18802.0-2002《低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)》</p><p><b> 2.2</b></p><p> 浪涌保護(hù)器 YK2-C40/4產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù):沖擊通容量(8/20μs);20KA
76、/線;限制電壓:≤1.8KV;響應(yīng)時(shí)間:≤25ns;無(wú)插入損耗</p><p> 產(chǎn)品技術(shù)滿足GB18802.0-2002《低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)》</p><p><b> 2.3</b></p><p> YK-SR-E24V/2S系列控制線路浪涌保護(hù)器符合IEC及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)GB規(guī)定的入戶電涌保護(hù)器要求,適用于各個(gè)信息、通信系統(tǒng),標(biāo)稱放
77、電電流5KA,最大放電電流10KA,額定負(fù)載電流500mA,最大傳輸率2Mbps。</p><p><b> 2.4</b></p><p> YK-RJ45/E100系列控制線路浪涌保護(hù)器符合IEC及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)GB規(guī)定的入戶電涌保護(hù)器要求,適用于各個(gè)信息、通信系統(tǒng),標(biāo)稱放電電流3KA,最大放電電流5KA,額定負(fù)載電流500mA,最大傳輸率155MHZ,限制電壓15
78、V</p><p><b> 變槳系統(tǒng)的保護(hù):</b></p><p><b> 3.1</b></p><p> 浪涌保護(hù)器 YK2-C40/4產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù):沖擊通容量(8/20μs);20KA/線;限制電壓:≤1.8KV;響應(yīng)時(shí)間:≤25ns;無(wú)插入損耗</p><p> 產(chǎn)品技術(shù)滿
79、足GB18802.0-2002《低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)》</p><p> 4,塔基變頻柜的保護(hù):</p><p> 采用I級(jí)浪涌保護(hù)器YK-I35/4P</p><p> 產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù):沖擊通容量(10/350μs):</p><p> 50KA/線;限制電壓:≤2.5KV;響應(yīng)時(shí)間:≤50ns;無(wú)插入損耗</p>
80、<p> 產(chǎn)品技術(shù)滿足GB18802.0-2002《低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)》</p><p><b> 塔基控制柜的保護(hù)</b></p><p> 浪涌保護(hù)器 YK2-C40/4產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù):沖擊通容量(8/20μs);20KA/線;限制電壓:≤1.8KV;響應(yīng)時(shí)間:≤25ns;無(wú)插入損耗</p><p> 產(chǎn)品技術(shù)滿足
81、GB18802.0-2002《低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)》</p><p><b> 變壓器端的保護(hù):</b></p><p> 采用I級(jí)浪涌保護(hù)器YK-I35/4P</p><p> 產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù):沖擊通容量(10/350μs):</p><p> 50KA/線;限制電壓:≤2.5KV;響應(yīng)時(shí)間:≤50ns;無(wú)
82、插入損耗</p><p> 產(chǎn)品技術(shù)滿足GB18802.0-2002《低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)》</p><p> 附:有關(guān)人員安全注意和警告</p><p> 第一項(xiàng)、電擊,適用于任何處于風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)的人員及風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)接地地網(wǎng)附近的人員。雖然電擊可能不致命,但它可產(chǎn)生危險(xiǎn),如致使正在爬梯的人員失手等。線纜爆炸效應(yīng)的威脅僅與風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的人員有關(guān)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)所使用
83、的所有線纜的尺寸應(yīng)該能夠安全地承載雷擊所產(chǎn)生的電涌電流。最后,來(lái)自葉片材料的威脅可以通過(guò)使用葉片雷電防護(hù)系統(tǒng)的方式來(lái)避免。</p><p> 風(fēng)力發(fā)電機(jī)周邊人員的第一項(xiàng)原則是:如果風(fēng)力發(fā)電電場(chǎng)區(qū)域預(yù)測(cè)到了將有雷電發(fā)生,或觀測(cè)到雷雨時(shí),所有人員立即撤離現(xiàn)場(chǎng)。</p><p> 雷電的警告應(yīng)該貼在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)明顯位置,工作人員應(yīng)演習(xí)雷擊時(shí)的緊急應(yīng)對(duì)。</p><p>
84、 風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)應(yīng)建造避護(hù)設(shè)施、使施工人員能安全的等待雷雨結(jié)束</p><p> 預(yù)測(cè)雷雨的發(fā)生是實(shí)現(xiàn)此策略的關(guān)鍵。應(yīng)配備可提前預(yù)測(cè)雷電的儀器</p><p> 當(dāng)雷電電流進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的接地系統(tǒng)時(shí),接地系統(tǒng)的點(diǎn)位上升,而這將會(huì)提升土壤表面電位。土壤表面存在的電位梯度會(huì)使正在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)內(nèi)行走的人員產(chǎn)生跨步電壓,從而危及人員的安全。如雷雨期間有人員在場(chǎng),應(yīng)確定該人員穿戴特制的、能隔絕雷電電
85、流及跨步電壓的手套和鞋。</p><p> 最理想的做飯是在雷雨期間,工作人員離風(fēng)機(jī)的距離應(yīng)不小于30m</p><p><b> 七、參考文獻(xiàn)</b></p><p> 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010</p><p> 《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-93</p><
86、;p> 《計(jì)算機(jī)機(jī)房場(chǎng)地安全要求》GB9361-88</p><p> 《雷電電磁脈沖的防護(hù)通則》、IE1312-1∶1995</p><p> 《電信專用房屋設(shè)計(jì)規(guī)范》YD5003-94</p><p> 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》YGJ/T16-92</p><p> 《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》CA173-1998<
87、/p><p> 《電力系統(tǒng)通信站防雷運(yùn)行管理規(guī)程》DL 548-94</p><p> 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-95</p><p> 《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-93</p><p> 《電子設(shè)備雷擊試驗(yàn)》GB3482-3483-83</p><p> 《GL指導(dǎo)文件 1V-1風(fēng)力發(fā)電
88、系統(tǒng)》</p><p> 《TEC61400-24 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)防雷保護(hù)》</p><p><b> 八、致謝</b></p><p><b> 致 謝</b></p><p> 本文是在xx老師的精心指導(dǎo)下完成的。論文從選題到完成的整個(gè)過(guò)程中,得到了xx老師的熱情幫助和精心指導(dǎo)。在本
89、論文的寫(xiě)作過(guò)程中,我的導(dǎo)師xx老師傾注了大量的心血,從選題到開(kāi)題報(bào)告,從寫(xiě)作提綱,到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題,嚴(yán)格把關(guān),循循善誘,xx老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)眼光、精益求精的精神給我留下了深刻的印象,并對(duì)我的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生極大地促進(jìn)作用,xx老師對(duì)自己嚴(yán)格要求,兢兢業(yè)業(yè)。對(duì)我們卻是噓寒問(wèn)暖,照顧有加,尤其是在離校實(shí)習(xí)期間,百忙之中仍然抽出時(shí)間幫我們這些稚嫩的雛鳥(niǎo)解決生活和工作上的事,更是不辭辛勞的幫我們找材
90、料。xx老師無(wú)微不至的關(guān)心我們、鼓勵(lì)我們、督促我們,使我們深切的感受到了師者父母。</p><p> 在論文完成之際,我要感謝xx老師對(duì)我在三年學(xué)習(xí)和生活中的關(guān)心和教誨,特向xx老師表示深深的敬意和感謝!在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。</p><p> 寫(xiě)作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過(guò)程,畢業(yè)論文的完成,同樣也意味著新
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