发电厂电气部分昆工电自题库.docx

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发电厂电气部分昆工电自题库

第一章概述

电力网=变电所+送电线路+用户

电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户

动力系统=电力系统+动力装置

1、一次电气设备

  定义:

  通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备,如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。

  

(1)生产和转换电能的设备。

如发电机、电动机、变压器。

  

(2)接通或断开电路的开关电器。

如断路器、隔离开关、负荷开关,熔断器、接触器等,它们用于正常或事故时,将电路闭合或断开。

  (3)限制故障电流和防御过电压的保护电器。

如限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。

  (4)载流导体。

如传输电能的裸导体、电缆等。

  (5)接地装置。

无论是电力系统中性点的工作接地,还是保护人身安全的保护接地,均同埋入地中的接地装置相连。

2、二次设备

  定义:

对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备,称为二次设备。

  

(1)仪用互感器,如电压互感器和电流互感器,可将电路中的高电压、大电流转换成低电压、小电流,供给测量仪表和保护装置使用。

  

(2)测量表计,如电压表、电流表、功率表和电能表等,用于测量电路中的电气参数。

  (3)继电保护及自动装置,这些装置能迅速反应系统不正常情况并进行监控和调节或作用于断路器跳闸,将故障切除。

  (4)直流电源设备,包括直流发电机组、蓄电池组和硅整流装置等,供给控制、保护用的直流电源和厂用直流负荷、事故照明用电等。

  (5)操作电器、信号设备及控制电缆,如各种类型的操作把手、按钮等操作电器实现对电路的操作控制,信号设备给出信号或显示运行状态标志,控制电缆用于连接二次设备。

3、电气接线

  电气接线--各种电气设备依其电力生产中的作用、功能等要求连接成的电路。

  用规定的图形、文字符号描述电气设备,按一次(二次)电路的实际连接而绘制出的电路图。

一般画成单线图形式(局部三线)

  电气主接线- --由一次设备,如发电机、变压器、断路器等,按预期生产流程所连成的电路(又称为一次主回路,一次主接线)

  二次接线--由二次设备所连成的电路(或称二次回路)  4、配电装置

  配电装置一根据电气主接线的连接方式和要求,由开关电器、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组建而成的总体电气装置。

是一次主回路及一次设备的实际、具体设施。

  配电装置分类

  (按电气设备装设地点不同可分为)屋内配电装置;  屋外配电装置。

第二章载流导体的发热和电动力

一、发热:

导热电阻损耗

1、类型

长期发热,是由正常运行时工作电流产生的;

短时发热,是由故障时的短路电流产生的。

2、发热对电气设备的影响:

(1)使绝缘材料的绝缘性能降低。

(2)使金属材料的机械强度下降。

(3)使导体接触部分的接触电阻增加。

3、热量的耗散形式:

对流、辐射、导热。

导体的长期发热是指导体通过工作电流时的发热过程

导体的发热和散熟:

电阻损耗热量:

吸收太阳日照的热量:

导体升温吸收的热量:

对流散热量:

辐射散热量:

二、载流导体短路时发热计算

短路电流热效应

包含短路电流周期分量和短路电流非周期分量两部分。

其中:

式中,

为短路电流切除时间,T为非周期分量的等效时间。

三、载流导体短路时电动力计算

最大电动力计算

(N)

最大电动力指导体发生三相短路时,中间相(B相) 所受的电动力大小。

应力如何考虑

(N)

第三章灭弧原理及主要开关电器

电弧游离过程:

碰撞游离、热游离

电弧的去游离过程:

复合、扩散(温度扩散、浓度扩散)

游离过程>去游离过程:

电弧电流增大,灼热燃烧

游离过程=去游离过程:

电弧电流不变,稳定燃烧

游离过程<去游离过程:

电弧电流减小,最终熄灭

灭弧条件及方法

灭弧条件:

电弧熄灭的条件应为

灭弧方法:

1)利用灭弧介质2)采用特殊金属材料作灭弧触头3)利用气体或油吹动电弧4)采用多断口熄弧5)提高断路器触头的分离速度

第四章电气主接线及设计

1、电气主接线基本要求:

可靠性、灵活性和经济性三方面。

2、电气主接线设计步骤:

(1)对原始资料的分析,

(2)主接线方案的拟定,

(3)短路电流计算和主要电气设备选择,

(4)绘制电气主接线图,

(5)编制工程概算。

3、主接线基本接线形式(以电源和出线为主体)

有汇流母线的接线方式:

(1)单母线接线;

(2)双母线接线;(3)3/2、4/3接线;(4)变压器-母线组接线

无汇流母线的接线方式:

(1)桥形接线

(2)角形接线(3)单元接线

4、单母线接线

操作顺序:

  (对WL2)接通电路:

 QS21--QS22--QF2

  切断电路:

 QF2→QS22→QS21

遵循的两个基本原则:

(1)防止隔离开关带负荷合闸或拉闸。

(2)在断路器处于合闸状态下(或虽在分闸位置,但因绝缘介质性能破坏而导通),误操作隔离开关的事故不发生在母线侧隔离开关上。

优点:

接线简单,操作方便、设备少、经济性好,并且,母线便于向两端伸,扩建方便。

缺点:

①可靠性差。

母线或母线隔离开关检修或故障时,所有回路都要停止工作,也就是要造成全厂或全所长期停电。

  ②调度不方便,电源只能并列运行,不能分列运行,并且线路侧发生短路时,有较大的短路电流。

  这种接线形式一般只用在出线回路少,并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。

5.单母线分段接线

用分段断路器QFD进行分段

用隔离开关分段,任一段母线故璋时,将造成两段母线同时停电,在判别故障后,拉开分段隔离开关,完好段即可恢复供电。

减少母线故障停电线路数。

低压变电站采用单母分段接线时,低压侧母线分段断路器处于断开状态,电源是分列运行。

分段的数目,通常以2~3段为宜。

广泛用于中、小容量发电厂和变电站的6-10kV接线中。

6、双母线接线

  两组母线,互为备用。

用母线联络断路器( 简称母联断路器) QFC连接。

与单母线相比,投资增加,但运行可靠性和灵活性提高。

  特点:

(1)供电可靠:

轮流检修一-组 母线而不致使供电中断;一 组母线故障,能迅速恢复供电;检修任一-回路母线隔离开关,其它回路不断电。

  

(2)调度灵活:

可通过倒换操作组成各种运行方式:

“ 单母线”运行、固定连接方式”运行、双母线”运行。

  (3)扩建方便

倒母线操作基本顺序(步骤)

操作原则:

“先通后断”:

假设W1母线运行,W2母线备用,母线由W1向W2切换过程。

(1)合上母联隔离开关QS1;

(2)合上母联隔离开关QS2;

(3)合上母联断路器QFC (用母联断路器向各用母线充电,检验备用母线是否完好);(4)断开母联断路器的控制回路;

(5)依次合上所有W2母线侧的母线隔离开关(此时隔离开关等电位操作)

(6)依次断开W1母线侧的母线隔高开关(此时隔离开关等电位操作) ;

(7)投入母联断路器的控制电源;(8)断开母联断路器;

(9)断开母联隔离开关QS1;(10)断开母联隔离开关QS2;

7、双母线分段接线

可缩小母线故障的停电范围。

做到只是部分短时停电,而不是全部短时停电。

特点:

(1)比双母线接线的可靠性更高

(2)灵活性高(3)投资大

主要适用于大容量进出线较多的装置中。

8、带旁路母线的单母线和双母线接线

(1)单母线分段带旁路母线的接线(带专用旁路断路器)

正常工作时:

QFP及各出线回路上的QSP断开;WP不带电;QSPP合闸,QSP1和QSP2二者之一合闸。

WL1上的QF3检修:

QFP合闸→WP带电一QSP合闸一QF3断开→QS31、QS32断开

(分段断路器兼作旁路断路器的接线)

正常工作时:

QS3、QS4断开;QS1、QS2、QFD合闸;WP不带电

WL1上的QF检修:

QSD合闸一QFD、QS2断开→QS4合闸→QFD合闸

问题:

若正常状态下QFD是打开的。

倒闸操作如何进行?

(2)双母线带旁路母线的接线

9、3/2接线

可靠性:

(1)一母线故障或检修,均不致停电;

(2)任一断路器检修也不引起停电;在两组母线同时故障(或一组母线检修另一组母线故障)的极端情况下,功率仍能继续输送

交叉接线:

将两个同名原件分别布置在上面,分别靠近不同母线接入。

非交叉接线:

将两同名原件分别置在上面,同名原件都靠近某一母线一侧。

交叉接线比非交叉接线可靠性更高,减少特殊运行方式下事故的扩大,但配电网复杂,许增加一个间隔。

当一条线路断电时,环路解开,可靠性降低,为了避免,在进出线上装设隔离开关。

10.4/3接线和变压器母线组接线

11.单元接线

12.桥形接线

内桥:

适用于线路较长(相对来说线路的故障几率较大)和变压器不需要经常切换(如火电厂)的情况。

外桥:

适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。

当系统中有穿越功率通过主接线为桥形接线的发电或变电站高压侧时,或者桥形接线的2条线路接入环形电网时,都应该采用外桥接线。

13、角形接线

  多角形接线的断路器数等于电源回路和出线回路的总数,断路器接成环形电路,电源回路和出线回路都接在2台断路器之间,多角形接线的“角”数等于回路数,也就等于断路器数。

14、限制短路电流

  目的:

能合理地选择电气设备。

限制短路电流的措施:

 

(1)装设限流电抗器

(2)采用低压分裂绕组变压器(3)采用不同的主接线形式和运行方式

15、设备可靠性

从可靠性观点看,电力系统中使用的设备(元件)可分为两类:

可修复元件和不可修复元件。

①可修复元件:

如果设备经过一段时间工作后,发生了故障,经过修理能再次恢复到原来的工作状态,这种设备就称为可修复元件,例如断路器、变压器等设备。

由可修复元件组成的系统称为可修复系统。

电气主接线属于可修复系统。

②不可修复元件:

如果设备工作一段时间后,发生了故障不能修理,或者虽能修复但不经济,这种设备就称为不可修复元件,例如电容器、电灯泡等。

16、常用的技术经济分析方法:

1、最小费用法2、净增值法3、内部收益法4、抵偿年限法

第五章厂用电接线及设计

1、厂用电:

发电厂在启动、运转、停运、检修过程(生产过程)中所使用到的机械设备通常称为辅机)的拖动电动机的耗电量,以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等其他用电设备的耗电量的总和。

2、厂用电率:

厂用电率--厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数。

厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之一,降低厂用电率不仅能降低电能成本,同时也相应地增大了对电力系统的供电量。

3、厂用负荷分类:

注意分类原则

4、厂用电的电压等级:

厂用电的电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电供电网络等因素,相互配合,经过技术经济综合比较后确定的。

为简化厂用电接线,且使运行维护方便,厂用电电压等级不宜过多,通常:

低压厂用电压采用380V;高压厂用电压采用3kV、6kV、10kV

5、厂用电源的分类

  发电厂的厂用电源必须供电可靠,且满足各种工作状态的要求,除具有正常的工作电源外,还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。

一般电厂都以启动电源兼作备用电源。

6、备用电源备用方式:

  明备用、暗备用

7、发电厂厂用电系统接线通常采用单母线分段接线形式。

8、工作电源的引接方式

9、电动机的自启动:

  厂用I类负荷电动机在突然断开电源或厂用电压降低时,转速就会下降进入惰行过程,当厂用电压在很短时间(一般在0.5~1. 5s)内又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入,电动机由惰行状态自动启动恢复到稳定运行状态的过程。

电动机的自启动校验原因:

若参加自启动的电动机数量多、容量大时,启动电流过大,可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降,甚至引起电动机过热,将危及电动机的安全以及厂用电网络的稳定运行,因此必须进行电动机自启动校验。

若经校验不能自启动时,应采取相应的措施。

第六章导体和电气设备的原理与选择

一、电气设备选择的一-般条件:

电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不一样,具体选择的方法也不完全相同,但对它们的基本要求是一致的。

电气设备要能可靠地工作,必须按正常工作条件进行选择,并按短路状态来校验热稳定和动稳定。

1、按正常工作条件选择电气设备

在选择电气设备时,一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择,即

电气设备的额定电流In是指在额定环境温度下,电气设备的长期允许电流。

应不于所工作回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流

,即

2、按短路状态校验

a、短路热稳定校验

短路电流通过电气设备时,电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。

满足热稳定的条件为

b、电动力稳定校验

  电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力,亦称动稳定。

满足动稳定的条件为

C、短路电流计算条件容量和接线

  按工程设计最终容量计算,并考虑电力系统远景发展规划(一般为工程建成后5~10年);其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式,但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式(如切换厂用变压器时的并列》。

短路种类:

一般按三相短路验算,若其它种类短路较三相短路严重时,则应按最严重的情况验算。

计算短路点:

在计算电路图中,同电位的各短路点的短路电流值均相等,但通过各支路的短路电流将随着短路点的不同位置而不同。

在校验电气设备和载流导体时,必须确定出电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点,使通过的短路电流校验值为最大。

d、短路计算时间:

热稳定短路计算时间

;短路开断计算时间

1、高压断路器功能、特点及选择

高压断路器主要功能:

正常运行时倒换运行方式,把设备或线路接入电路或退出运行,起着控制作用;当设备或线路发生故障时,能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行,能起保护作用。

高压断路器最大特点:

能断开电气设备中负荷电流和短路电流。

断路器选择:

1、种类和型式;2、额定电压和电流;3、开断电流选择;4、短路关合电流的选择;5、短路热稳定和动稳定校验

2、隔离开关的功能、特点及选择

高压隔离开关的主要功能:

保证高压电气设备及装置在检修工作时的安全,不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流,仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。

即隔离电压,倒闸操作,分、合小电流。

隔离开关与断路器相比,在额定电压、电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。

但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流,故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。

三、互感器的选择:

1、电流互感器

(1)准确级概念及分类:

在规定的二次复合変化范围内,一次电流为额定值时的最大电流误差。

分别测量用电流互感器准确级和保护用电流互感器准确级,其中保护用电流互感器准确级又分为P类和TP类。

正常情况下,二次侧近似于短路运行状态。

(2)电流互感器选择:

a种类和型式的选择;b一次回路额定电压和电流的选择

  

;c.准确级和额定容量的选择;d热稳定和动稳定校验

2、电压互感器:

(1)准确级概念:

在规定的一次电压和二次负荷变化范围内,二次负荷功率因数为额定值时,电压误差的最大值。

二次则近似于空载状态运行。

(2)电压互感器选择:

a种类和型式的选择;b一次额定电压和二次额定电压的选择;c接线方式选择;d容量和准确级选择

四、限流电抗器的选择

1、限流电抗器的作用是:

当短路时维持母线电压,限制短路电流的大小。

2、选择:

a额定电压和额定电流的选择;b电抗百分值的选择;C热稳定和动稳定校验

二、导体的选择:

1、裸导体的选择:

a导体选型:

硬导体:

矩形、槽型和管型;软导体:

钢芯铝绞线、组合导线、分裂导线和扩径导线。

b导体截面选择:

导体的截面大小可按长期发热允许电流或经济电流密度来选择

..对于各等级电压配电装置中的主母线和引下线以及临时装设的母线,按长期发热允许电流(该回路最大持续工作电流)来选择截面。

(各段母线电流大小不同差别较大)

...对于年负荷利用小时数大(

≥5000小时),传输容量大,较长(L≥20m)的导体,应按经济电流密度来选择截面。

比如发电机、主变压器回路的母线。

c.电晕电压校验;d热稳定校验e硬导体动稳定校验f硬导体共振校验

2、电缆的选择:

电力电缆一般按经济电流密度选择

第七章  配电装置

配电装置:

是发电厂和变电所的重要组成部分,按主接线图,由开关设备、保护电器、测量仪表、母线和必要的辅助设备组成,用以接受和分配电能的装置。

配电装置的作用:

在正常情况下,用来接受和分配电能,而在系统发生故障时,迅速切断故障部分,维持系统正常运行。

最小安全净距,是指在此距离下,无论是处于最高工作电压之下,或处于内外过电压下,空气间隙均不致被击穿。

最基本的是带电部分对接地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距,即所谓的

值。

(A1--带电部分至接地部分之间的最小空间净距离。

A2--不同相的带电部分之间的最小空气距离。

屋内配电装置的特点(屋内配电装置通常多用在6kV、35kV)

由于允许安全净距小和可以分层布置,占地面积小;

维修、操作、巡视比较方便,不受气候影响。

外界污秽不会影响电气设备,减轻了维护工作量。

房屋建筑投资较大,但又可采用价格较低的户内型电器设备,以减少总投资。

屋外配电装置的分类及特点

1、中型配电装置:

将所有电气设备都安装在同一水平面内,并装在一定高度的基础上,使带电部分对地保持必要高度,以便工作人员能在地面,上安全活动;母线所在的水平面稍高于电气设备所在的水平面,母线和电气设备均不能上、下重叠布置。

按照隔离开关的布置方式,中型配电装置可分为普通中型配电装置和分相中型配电装置。

分相中型配电装置的主要特征是采用硬质(铝)管母线,隔离开关分相直接布置在母线正下方。

缺点是:

两组主母线隔离开关串联连接,检修时将出现同时停两组隔离开关的情况。

2、高型配电装置:

将一组母线及隔离开关与另一组母线及隔离开关上下重叠布置。

优点:

节省占地面积;缺点:

耗用钢材较多,造价高,操作和维护条件差。

高型配电装置按其结构的不同,又分为:

単框架双列式、双框架单列式、三框架双列式。

3、半高型配电装置

介于中型和高型之间,将母线置于高一层的水平面上,与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置,占地面积比中型少。

运行维护较方便。

高型和半高型配电装置可以节省占地面积,故而得到广泛应用。

成套设备的的特点:

(1)电气设备布置在封闭或半封闭的金属框架中,相间和对地距离可以缩小,结构紧凑,占地面积小;

(2)所有电气设备已在工厂组装成一体,便于安装、扩建和搬迁,建设周期短。

(3)运行可靠性高,维护方便;(4)耗材较多,造价较高。

成套配电装置类型:

①低压配电屏;②高压开关柜;③

全封闭组合电器。

接线:

1、各种接线特征要熟悉;2、要会画出电厂、变电站主接线图3、倒闸操作设备:

1、各设备特点2、设备选择中特殊的部分

厂用电:

1、厂用负荷分类;2、电源分类及引接;3、厂用电接线

配电装置1、最小安全净矩; 3、类型特点3、屋外; 4、配电装置图

原理部分1、发热;  2、电动力; 3、电弧

简答题:

第一章

P11:

能源分类方法有哪些?

答:

(1)按获得的方法分为一次能源和二次能源(1分);

(2)按被利用的程度分为常规能源和新能源(1分);(3)按能否再生分为可再生能源和非再生能源(1分);(3)按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源(1分);(5)按对环境的污染程度分为清洁能源和非清洁能源(1分)。

P11:

什么是一次能源?

什么是二次能源?

答:

(1)一次能源是指自然界中现成存在,可直接取得和利用而又改变其基本形态的能源。

如:

煤、石油、天然气、水能、风能等(2分);

(2)二次能源是指由一次能源经加工转换的另一种形态的能源。

如:

电力、蒸汽、焦炭、汽油等,它们使用方便,易于利用,是高品质的能源(3分)。

P13:

简述电能的特点。

答:

(1)便于大规模生产和远距离输送(1分);

(2)方便转换和易于控制(1分);(3)损耗小(1分);(4)效率高(1分)(5)无气体和噪声污染(1分)

P17:

火电厂与其他类型发电厂比有什么特点?

答:

(1)火电厂布局灵活,装机容量的大小可按需要决定(1分);

(2)一次性建造投资少,仅为同容量水电厂的一半左右(1分);(3)耗煤量大(0.5分);(4)动力设备繁多,发电机组控制操作复杂,厂用电量和运行人员多于水电厂,运行费用高(0.5分);(5)启停机时间长,并耗用大量燃料(0.5分);(6)担负调峰、调频、事故备用时相应的事故增多,强迫停运率增高,厂用电率增高(0.5分);(7)对空气和环境的污染大(1分)。

P21:

简述水电厂的特点。

答:

(1)可综合利用水能资源(1分);

(2)发电成本低、效率高(1分);(3)运行灵活(0.5分);(4)水能可储蓄和调节(0.5分);(5)水利发电不污染环境(0.5分);(6)水电厂建设投资较大,工期较长(0.5分);(7)水电厂建设和生产都受到河流的地形、水量及季节气象条件限制,因此发电量也受到水文气象条件的制约,有丰水期和枯水期之别,因而发电不均衡(0.5分);(8)由于水库的兴建,淹没土地,移民搬迁,给农业生产带来一些不利,还可能在一定程度破坏自然界的生态平衡(0.5分)

P22:

简述抽水蓄能电厂在电力系统中的作用。

答:

(1)调峰(1分);

(2)填谷(1分);(3)事故备用(1分);(4)调频(1分);(5)调相(1分)。

P22:

简述抽水蓄能电厂在电力系统中的效益。

答:

(1)容量效益(1分);

(2)节能效益(1分);(3)环保效益(1分);(4)动态效益(1分);(5)提高火电设备利用率(1分);(6)对环境没有污染且可美化环境(1分)。

第二章

P29:

一次设备有哪些?

其功能是什么?

答:

发电机:

生产电能;变压器:

变换和分配电能电能;开关电器(如:

断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、等):

接通或断开电路;载流导体:

传输电能;电抗器:

限制短路电流;避雷器:

防御过电压;接地装置:

保护电网和人身安全。

(共5分,每答一个给一分)

P30:

二次设备有哪些?

其功能是什么?

答:

(1)仪用互感器,如电压互感器和电流互感器,可将电路中的高电压、大电流转换成低电压、小电流,供给测量仪表和保护装置用(1分);

(2)测量表计,如:

电压表、电流表、功率表和电能表等,用于测量电路中的电气参数(1分);(3)继电保护及自动装置:

能迅速反应系统不正常情况并进行监控和调节或作用于断路器跳闸,将故障切除(1分);(4)直流电源设备,包括直流发电机组、蓄电池组和硅整流装置等,供给控制、保护用的直流电源和厂用直流负荷、事故照明用电等(1分);(5)操作电源、信号设备及控制电缆,如各种类型的操作把手、按钮等操作电器,实现对电路的操作控制,信号设备给出信号或显示运行状态标志,控制电缆用于连接二次设备(1分)。

P31:

简述300MW发电机组电气主接线的特点。

答:

(1)发电机与变压器的连接采用发电机—变压器单元接线,无发电机出口断路器和隔离开关(1分);

(2)在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器,供给厂用电(1分);(3)在发电机出口侧通过高压熔断器皆有三组电压互感器和一组避雷器(1分);(4)在发电机出口侧和中性点侧每相装有电流互感器4只(1分);(5)在发电机中性点接有中性点接地变压器(1分);(6)高压厂用变压器高压侧每相装有电流互感器4只(1分)。

P32:

简述300MW发电机组电气主接线的主要设备功能。

答:

(1)发电机:

生产电能(1分);

(2)变压器:

变换电能(1分);(3)高压厂用分裂绕组变压器:

变换和分配电能(1分);(4)电压互感器,电流互感器:

将高电压变换低电压,大电流变换为小电流(1分);(5)高压熔断器:

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