中电南京变电站PLC 培训讲义教材.docx
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中电南京变电站PLC培训讲义教材
PBG矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关
BBD矿用隔爆型移动变电站用低压侧保护箱
培
训
教
材
中电电气(南京)特种变压器有限公司
PBG-/10(6)Y矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关
BBD-/3.31140(660)矿用隔爆型移动变电站用低压侧保护箱
一、特点和性能总述
1、产品简介
该产品系全国采用进口工业可编程序控制器(PLC)和人机屏(GOT)的矿用隔爆型低压综合保护箱,配套移动变电站采用国际流行的低压侧故障分断高压侧电源的运行模式。
该产品符合GB3836—2000《爆炸性环境防爆电气设备》最新国家标准规定。
其技术指标、性能和结构等各方面均优于国内同类产品,为我国煤矿井下提供了一种性能优良、安全可靠的电气设备,是广大客户同类产品的最佳选择。
2、产品特点
(1)采用低压侧故障分断变压器高压侧电源的运行模式。
优点:
对整套系统来说分断电流最小。
(2)采用先进的进口PLC工业用可编程序逻辑控制器。
优点:
抗干扰性强,不易损坏,容易查找故障。
(3)采用人机对话屏GOT。
(液晶显示器及设置键盘)
优点:
参数设置方便,故障显示直观。
(4)机械特点高压侧分三腔,低压侧四输出。
优点:
设隔离开关腔、接线腔、断路器腔三个独立腔体,拉开隔离开关可以方便维修开关和下级,低压侧四输出可多带多组负荷。
4、结构特征
(1)高压真空开关
隔离开关观察窗
隔离开关手柄
闭锁按钮(机电闭锁装置)
GOT液晶显示
手动合闸手柄
过载、短路、复位、电合、急停、电分、手分按钮。
接地螺钉
结构:
配电开关主要由隔爆箱、断路器和PLC智能型综合保护器(包括人机屏GOT)三大部分组成。
隔爆箱体分接线腔、隔离刀闸腔和断路器箱三个腔体,隔爆箱由箱体、箱门、盖板等组成。
箱体为长方形,中间隔板将整个箱体隔成三个防爆腔室。
上腔接线腔左右两侧各有一只高压电缆引入装置。
上腔隔离开关腔内装有一只刀闸隔离开关,并设有观察窗。
下腔装有电流互感器、真空断路器(电压互感器装在断路器上),断路器由左右两根滑枕导入,并可以在两固定槽内部固定断路器。
箱体右侧板上设有隔离开关分合闸手柄、断路器机械合闸手柄、机电闭锁装置等。
箱体前门内部装有PLC、GOT、信号取样检测板,前门设备液晶显示窗,显示配电装置运行状态和各种故障状态。
面板还设有参数设定及故障查询按钮,过载、短路、复位、急停、电合、电分、手分操作按钮,用于实现参数设定和功能操作。
急停按钮为急停上级电源用,接接线腔内九心接线端子4、5脚。
(2)低压侧保护箱
GOT液晶显示屏及整定按钮
电分、过载、短路、复位、漏电按钮
100V电源开关
结构:
保护箱主要由接线腔、主腔和PLC智能型综合保护器(包括人机屏GOT)组成。
隔爆箱体分为接线腔和主腔两个腔体。
主腔由箱体、箱门、盖板等组成。
箱体为长方形,中间隔板将整个箱体隔成两个防爆腔室。
上腔接线腔左右两侧各有两只电缆引入装置。
下腔装有信号取样单元和保护单元。
箱体右侧板上设有100V电源开关分合闸转盘。
箱体前门内部装有PLC和GOT,面板设有液晶显示窗,显示保护箱运行状态和各种故障状态。
面板还设有参数设定按钮、过载、短路、漏电、复位、电分按钮,用于实现参数设定、查询等功能操作。
二、屏的原理及参数设定方式
1、屏的外形及键的使用
其中:
未采用的键是F1、F2、F3、F4键;其它键的作用是“ESC”退出键:
进入后按“ESC”键可返回原界面“SET”键:
设定键,进入设定界面后,按“SET”键,所改参数可存储于屏的内存中。
“▲”键有两个作用:
一个是屏参数设定完成后,按“▲”键起把屏内存单设定的参数输入到PLC中,此键必须操作,不然设定不起作用;另一个作用是把数值从0增加到9。
“▼”键的作用是数值从9减到0。
“▲”作用是向左移动光标位置,在设定界面按“▲”是返回主界面,“▼”作用是向右移动光标。
2、接口的连接
①为屏的电源接口为+24V电源,由PLC提供..
②为模式拨钮,为输程序时用,平常在RUN状态
③为对比度调整电位器,一般不用调整。
④为RS-485通讯口。
我公司采用RS-485通讯方式。
连接方法为RDA与SDA连接后与PLCRS-485通讯口“+”连接;RDB与SDB连接后与PLCRS-485通讯口“-”连接。
⑤RS-232通讯口,未采用,(高压开关具有通讯功能时,RS-485用于联网通讯,RS-232与GOT通讯)。
3、参数的整定
PLC智能型综合保护器的整定和GOT组成保护显示系统,参数整定通过GOT直接完成,参数整定灵活方便,运行、故障画面直观简明,并可查询故障。
密码的使用方法:
GOT设定密码情况,设定有密码保护的键。
密码、日期/时间的使用修改:
为防止非管理人员修改参数,管理人员可以设定密码,进行保护。
按下“ENT”键3秒钟,按“▼”,三次到“3修改密码”。
按下“ENT”键后,可在OLD后输入一个4位数密码,然后按“ENT”确认(当新密码NEW为四个“0”为删除密码)。
按“ESC”键后再选择“2锁住密码”,按“ENT”确认后密码即设定完成。
密码设定后,按”ESC”返回运行界面。
注意:
密码一定要记牢。
按ENT键3秒后画面选择3修改密码后按ENT键画面
加密后,如需重新修改参数则需输入密码。
按“ENT”键选择“1取消锁定密码”,输入原密码后按“ENT”键,再按“ESC”退回界面。
如果防止他人修改参数还需从新锁定密码。
加密后,按▲键,仍能查看设定参数,但无法更改数据。
按下“ENT”键3秒钟,按▼,四次到“4设置时间”。
按下“ENT”键后,用”SET”和”▲▼▲▼”键修改时间和日期,修改后按“ENT”完成修改。
按“ESC”返回。
时间设置画面
4、显示屏常见故障及处理
①屏不显示:
首先检查+24电源是否正常,如正常仍不显示可调整亮度电位器,如仍不显示则屏坏。
如无,则检查+24电源。
②不通讯
如不通讯,则屏上参数全为0,且不显示故障,参数无法设定,此时应仔细检查通讯线是否良好。
③屏显示画面混乱(乱显示)
一般情况是PLC故障或A∕D模块故障。
④显示屏按键不响
从外面按不响,可能是铜按钮未碰到显示屏上的键或屏幕声音设置原因,此时稍微用点力、调整铜柱上螺丝长度或调整屏幕声音设置。
如将屏拆下后再按如不响则显示屏坏
⑤屏幕变黄或白显示屏坏,液晶干涸
⑥屏显示一部分字或只亮不显示属白屏,此属于磁场干扰,拉合一次隔离开关重新上电即可解决,或检查接线是否良好。
三、PLC的原理及故障查找
1、PLC原理
PLC是PrograrnmableLogitControner即工业用可编逻辑控制器的简称。
其定义为:
可编程序控制器的是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算顺序控制、定时、计数和算术运算操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程逻辑控制器及其设备都应易于工业系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设置。
2、PLC的特点:
编程简单易学;功能强大;可靠性强,抗干扰能力强;维修工作量小、方便;体积小、能耗低。
3、PLC的基本结构(包括以下几部分)
①CPU模块②I/O模块③编程器④电源
4、PLC的物理结构
其中:
①CPU状态指示:
a、PWRLED亮则说明电源供给正常,不亮则说明电源供给不正常。
b、RUNLED亮:
说明PLC操作开关置在运行状态,并且程序无错误,正常运行;不亮,说明1、电压不正常;2、不在运行模式上;3、操作系统不正常。
c、ERRLED亮说明PLC系统自检不正常存在错误,不亮,PLC正常。
②I/OLED输入输出开关指示由此指示的亮与否,可判断输入信号是否正常入是否执行PLC程序功能。
③RS-485通讯口为上“-”下“+”(注意屏幕接线线号为485+接+)
④运行模式开关分三个档位,上为运行,中间为暂停,下面为停止,一般情况是运行。
⑤为特殊用户设置在on上,使用ROM在OFF上
⑥RS-232通讯口,输程序用
⑦扩展通讯口为扩展用
⑧盖板
⑨导轨固定卡扣
5、A/D模拟块结构
①为电源指示灯+24正常才亮
②为模拟号输入口
③为电流电压转换跳线,本公司采用电压取样,所以跳线在左侧电压侧
④+24电源输入口
⑤级连通讯线
⑥级连口
6、PLC故障与否的判断
A、PLC正常运行必须PWRLED、RUNLED亮,ERRLED不亮为正常,同时,向其开I/O输入信号,看是否执行相应功能来判断PLC程序是否正常。
判断模块是否执行,可用万用表Ω档加信号看是否出现电流、电压、短路、过欠压等信号。
B、PLC运行及测度
1、若主机ERROR指示灯没有闪烁,使用外围装置下达RUN指令,此时RUM指示灯亮起则正常运行。
若错误灯闪烁则说明PLC+24电源不足或程序错误。
如RUN灯或Power不常亮或闪则说明电源有故障,应去掉+24V来判断一下。
7、程序流程图
程序流程图和程序不予公开,了解相应功能情况对于使用和维修开关可用很大益处的:
下面是一些功能的原理:
(一)开关量输入功能
1、复位:
按复位键则信号输入PLC对应P00输入指示灯亮,如果存在故障处理完则故障输出灯P40、P42(低压没有)灭,屏上不显故障,复位按钮即起故障复位作用。
2、过载试验:
按过载试验键,信号输入PLC对应P01指示灯亮PLC得到信号后延时10-13S输出保护高压侧P40、P42输出灯亮1秒后P40灭低压侧P40常亮。
同时屏上显示过载故障,动作值为开关整定电流数值的3倍。
3、短路试验:
按短路键对应P02输入灯亮,PLC接到信号时输出保护,高压侧P40、P42灯亮,P401秒后灭,低压侧P40常亮,同时屏上显示短路故障。
4、电动分闸:
按电分键对,直接驱动继电器动作,屏上不显故障。
5、电合按钮:
对应P04灯亮,PLC处理后,P41输出灯亮延时2S或断路器闭合后灭。
6、温度保护:
移变内温度保护继电流动作高压侧P05按到信号PLC处理后瞬时动作P40、P42输出灯亮,P401秒后灭同时屏上显示移变温度过高。
7、FK2:
合闸后,机械机构顶动辅开FK2闭合相应P06输入灯亮,PLC得到信号后P41输出灯灭,同时屏上显示合闸。
8、低压保护箱K4:
低压侧有保护或门闭锁在分闸状态则高压侧PLC的P07接到信号P04灯亮PLC处理后P40、P42输出灯亮,P411秒后灭,同时屏上显示低压侧保护。
9、低压侧拔动开关,在1140上时P05不亮无信号输入PLC则执行1140V程序,P05亮时
则执行660V程序。
(注3300V无电压选择拨动开关)
(二)模拟信号输入
当检测到有电压信号输入PLC,则对于V3口则屏上显示相应电压,高压侧V0、V2则显示过载和短路,低压侧V1V2显示过载和短路。
高压侧V3口则显示电压,同时完成过欠压保护。
低压侧V0显示漏电或闭锁。
低压侧V3显示电压同时是过欠压保护。
有保护输出时高压侧PLC同时输出P40、P42,P401秒后灭,低压侧P40常亮。
8、接线原理
LGPLC接线为共负接法即PLC输出-24必须和COM全部连接起来,输入和输出信号用+24来驱动。
低压采样板图:
绝缘电阻调电位器
电压调节电位器
B相电流调节电位器(B相用于显示电流)
A/C电流调节电位器
高压采样板
电流A相调节电位器
电流B相调节电位器(用于显示电流)
电流C相调节电位器
电压调节电位器
四、断路器原理
(1)合闸
1)高压隔离开关具有:
合闸、分闸两个位置。
按下机电闭锁按钮后,向前推动手柄可进行合闸,向后拉动手柄可进行分闸。
2)操作储能手柄→带动离合器转动→通过手合机构
启动电合按钮→电合接触器闭合→通过电合机构驱动棘轮单向转动→储能弹簧逐拉伸→过中后能量释放→凸轮撞击脱扣器四连杆机构→推动主轴转动→其拐臂推动绝缘子→闭合真空开关管→合闸。
随着主轴转动合闸,分闸弹簧被拉伸和
触头弹簧被压缩而储能,使脱扣器四连机构过中后稳定下来,保持合闸位置。
(2)分闸
按下手动分断按钮,用外力直接驱动冲杆撞击按电分按钮或保护动作→直流阀(FQ)得电冲杆撞击按电气闭锁按钮或保护动作→电磁铁失电(SQ)冲杆撞击脱扣制子转动→脱扣器四连杆机构失去平衡→在分闸弹簧和触头弹簧的作用下,主轴转动→其拐臂带动绝缘子→拉开真空开关管→分闸。
分闸后,三个绝缘子的螺钉紧靠在分闸限位缓冲器上,保持分闸位置。
(3)易出故障部位
A、连杆长,合闸时凸轮抵住连杆,长时易造成半合不合,造成不分闸。
B、磨擦力过大,无滑动不分闸,用砂纸打磨。
C、分闸簧太松,连杆无向下运动力不分闸。
D、QS线圈不得电或合闸弹簧松,易合不上闸。
E、辅开不闭合,合闸电机一直转动,合闸后不显示合闸。
2、电气原理,外形结构图
辅助触点
分闸弹簧
TQ分励线圈
合闸弹簧
SQ欠压线圈
保险丝
断路器控制板
手动分闸按钮
电压互感器PT
储能电机
说明:
①易造成不合闸几个注意点
A、首先检查所有保险(RD1,RD2为5A,FU1,FU2为6A);
B、门闭锁闭合不良好易造成不合闸;
C、K2继电器不动作;
D、K2触点烧结;
②易造成不分闸几个注意点A、FK1闭合不良好
B、TQ烧坏断线
C、K1触点烧结;
D、限流电阻R2烧断
③断路器好坏判断
当合上隔离开关,PT工作有100V电源,失压电磁铁SQ动作(SQ线圈得电),可听到“当”的一声响,此时可保证能手动合闸,如果没声响则可能是无100V电源,门闭锁不复位,K3继电器动作或有问题,可依次查找。
如找不到故障原因,可把失压SQ排起用手功紧急送电,此时如果分闸回路没问题,保护自然齐全。
④断路器动作特性和技术参数
动作特性:
1、电源电压在85%~110%内可靠合闸;2、分励机构可在电源电压的65%~120%范围内可靠分闸;3、在合闸位置,失压电磁铁在热压时,失压脱扣器在额定值的60%~35%范围内能分闸。
五、漏电原理及故障处理
1、漏电保护是采用附加直流45V。
2、漏电回路好坏判断
如判断存在DC45V则检测回路没有问题检测点在辅助接地FD地与30之间电压在43-45V之间。
3、漏电方面故障处理
漏电方面一般来说有两个故障
①是不漏电
解决方法和步骤
A、检测FD地与30号线之间有无45V电压
B、检查试验电阻1kΩ与外线之间阻值是否在20kΩ之内
C、检查辅助接地是否良好
D、检查A/D的V3、COM3是否有电压信号6.5V上
②是漏电可采取三个步聚来检测故障点
A、解下三相电抗器与外线连接来判断故障漏电是外部漏电还是内部漏电。
B、如果不漏电则是外部漏电,如果不漏电,则漏电原因在检测板外围电路,常见有三个原因:
a、实验电阻一端接地;b、1140/10控制变压器绝缘值低;c、C1电容漏电
C、第三步,仍然漏电则去掉A/D模块侧V0、COM0检测信号。
如果不漏电,则说明漏点检测板部分有问题,更换低压采样板。
如果仍漏电则PLC模块有故障,请更换AD模块或PLC。
六、高低压开关工作原理
(1)高低压开关具有的保护
A、高压侧
1、电压:
过欠压保护;
2、电流:
过载保护;
3、短路保护;
4、断相保护;
5、移变内部温度高保护;
6、低压侧故障保护;
7、风电瓦斯闭锁;
B、低压侧
1、电压显示过欠压保护;
2、电流过载保护;
3、短路保护;
4、漏电保护;
(2)高压侧工作原理
1、合隔离开关送高压,高压电压互感器(PT)二次输出AC100V。
2、AC1010V给PLC供电,PLC得电,首先对整个系统自检,系统正常后PLC投入运行。
PLC输出DC24供给GOT,GOT显示电压、电流、功率等能数的主界面。
其中,电压显示经真空开关的电压/电压转换器、取样电路送入PLC、CH3、A/D通道,经PLC处理后显示6000V(10kV)电压、电流显示0A、功率显示0kVA为正常,真空开关正常运行。
3、AC100V同时供给真空断路器作合闸分闸的操作电源。
电源失压时,真空断路器合不上闸。
电源正常,可保证合闸操作时,合上真空断路器,给负荷供电。
4、真空开关正常运行后,即可对真空断路器进行合闸、分闸、试验等操作。
如合闸后负荷启动,GOT屏有电流、功率显示。
其电流是取自B相电流/电压转换器、取样电路送入PLCCH1A/D通道,经PLC处理后显示实际电流值,同时按功率公式显示瞬时功率变化。
5、真空开关运行后,对系统的过载、短路、断相、过压、欠压、风电瓦斯及低侧压侧反馈过来的故障
信号PLC根据各种逻辑关系,输出控制和保护信号送给执行单元,驱动断路器上脱扣器动作,使断路器跳闸,从而实现保护,同时GOT上显示故障画面。
6、在故障界面下,PLC进行闭锁保护,保证电合不执行合闸操作、手动合闸合不上。
只有在故障处理后,按复位GOT显示主界面情况下,才能进行合分闸等操作。
(3)保护特性
1、过载保护:
真空开关的过载1.2倍保护采样值取自B相电流一电压变换器,该取样值送入PLCCH1A/D通道。
经A/D转变后送入PLC内部D2寄存器。
当该寄存器内数据大于PLC过载整定设定值的1.2倍时,PLC延时输出一开关信号使高压真空断路器跳闸,动作时间<120S,同时人机屏显示过负荷故障画面。
真空开关过载1.5—6倍保护采样值取自A、C相电流一电压变换器,该取样值送入PLCCH0A/D通道,经过A/D转换后送入PLC内部D1寄存器,当A、C任一相电流超过设定值时,PLC按规定的反时限特性进行保护,同时人机屏显示过负荷故障画面。
2、短路保护:
真空开关的短路保护采样值取自A、C相电流一电压变换器,该取样值送入PLCCH0A/D通道,经A/D转换后送入PLC内部D3寄存器,当A、C任一相电流超过速断设定值时,PLC送出一开关信号迅速使高压真空断路器动作,动作时间<80ms,同时人机屏显示短路故障画面。
3、断相保护:
PLC在每个扫描周期内将送入D1、D2、D3寄存器内的电流值进行比较,找出电流最大值寄存器(如D1),然后分别用D1减去其它两寄存器内的数据,当差值持续超过设定电流值的50%达15S时,PLC送出一开关信号使高压真空断路器动作,同时显示断相故障界面。
4、欠压、过压保护:
欠电压、过电压保护采样值取自真空开关电压/电压转换器,送入PLCCH3A/D通道。
经A/D转换后送入PLC内部D4寄存器。
PLC在每个扫描周期内将D4内数据与额定电压值进行比较。
当取样电压低于额定电压的75%时,或高于额定电压值的115%时,PLC输出信号控制断开高压真空断路器,同时人机屏显示对应过、欠压保护画面。
5、超温保护:
当变压器温度超过变压器设计温度时,PLC控制瞬时断开高压真空断路器,同时人机屏显示移变温度过高界面。
6、上级电源急停保护:
当上级电源需要紧急停电时,按下真空开关的急停按钮,即可迅速停掉上级电源(与上级电源配电装置连接控制线时)。
7、风电瓦斯闭锁:
当连接瓦斯监控设备时,当故障触电闭合时(连接P03、24V),PLC控制瞬时断开高压真空断路器,同时人机屏显示风电瓦斯闭锁界面。
(4)低压侧工作原理
1、高压真空开关电压互感器(PT)二次输出的AC100V电压通过变压器九芯接线柱输入到低压侧,作为PLC智能型低压综合保护器的工作电源。
2、电压互感器(TB1)二次输出的AC12V电压经采样处理后作为电压信号输入给PLC,用于主回路电压显示并同时作为合分闸信号显示。
3、当低压保护箱投入运行后,PLC首先对整个系统进行自检,系统正常后方可投入运行。
保护箱运行后,PLC对保护箱的主回路、控制回路电压、电流、绝缘等状态进行实时监控及显示;对系统的过载、短路、漏电、过压、欠压等故障,PLC根据各种逻辑关系,输出显示故障并同时把保护信号传送给高压真空开关的PLC,驱动真空断路器分闸,从而实现对移动变电站的
保护。
(5)保护特性
1、过载保护:
保护箱的过载保护采样值取自B相电流/电压变换器,该取样值送入PLCCH0A/D通道。
经A/D转变后送入PLC内部D1寄存器。
当该寄存器内数据大于PLC内部设定值的1.2倍时,PLC延时输出一开关信号传输至高压使高压侧真空断路器跳闸,动作时间<120s,同时人机屏显示过负荷故障画面;本装置的过载1.5—6倍保护采样值自AC相电流—电压变换器,该取样值送入PLCCH1A/D通道,经A/D转换后送入PLC内部D2寄存器。
当A、C任一相电流超过设定值倍数时,PLC按表3规定的反时限特性进行保护,同时人机屏显示过负荷故障画面。
2、短路保护:
保护箱的短路保护采样值取自A、C相电流/电压变换器,该取样值送入PLCCH1
A/D通道,经A/D转换后送入PLC内部D3寄存器,当A、C任一相电流超过速断设定值时,PLC
送出一开关信号迅速传输至高压侧使高压真空断路器分闸,动作时间<0.2s,同时人机屏显示短
路故障画面。
3、漏电保护及漏电闭锁:
保护箱的漏电保护和漏电闭锁采取附加直流电源的方式来实现。
当系统漏电或绝缘值降低时,附加直流电源的电流通过设备外壳、大地、电缆线、三相电抗器、零序电抗器和取样电阻R流回电源负极,在R上产生一取样电压,该电压送入PLCCH2A/D通道,经A/D转换后送入PLC内部D4寄存器。
当D4内数据大于PLC内部漏电保护闭锁规定值时,PLC保护动作,人机屏显示漏电保护或闭锁画面,同时PLC送出一开关信号迅速传输至高压侧使高压真空断路器分闸。
4、欠压、过压保护:
欠压、过压保护采样值取自保护箱电流/电压转换器,送入PLCCH3A/D通道。
经A/D转换后送入PLC内部D5寄存器。
PLC在每个扫描周期内将D5内数据与设定值进行比较。
当取样电压低于设定电压的75%时,或高于设定值的115%时人机屏显示对应保护画面,同时PLC送出一开关信号声速传输至高压侧使高压真空断路器分闸。
(6)联锁
1、与前门联锁
低压保护箱运行时,低压保护箱前门由于联锁螺杆的旋入将不能打开。
当需要打开前门时,必须将低压保护箱打在“分”位置,门联锁螺杆才能旋出门联锁孔,低压保护箱前门才能打开。
2、与高压开关联锁
当低压保护箱合闸手把打到“分”位置或低压侧显示故障时,通过与高压联系通讯线控制高压侧断路器跳闸,并通过保护断电器闭锁使真空断路器不能再吸合,使低压侧无高压。
只有当把低压前门闭锁打到“合”位置时,高压开关真空断路器电动或手动合闸时才能吸合。
这样从根本上保证了高压开关只有在低压保护箱处于运行位置和无故障状态时才能合闸。
七、试验方法
高压
1、绝缘水平检测
1)使用2500V摇表,一次对地、相间均应≥200MΩ。
(摇测前要将电压互感器零点拆除,
或拆除一次接线。
)
2)工频耐压
试验前,请将压敏电阻器从高压主回路中拆除,高压综合保护器从断路器插座上拔出。
高压主回路的相间、每相对地、真空断路器灭弧
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