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電氣接地技術(shù)

		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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電氣施工技術(shù)接地篇
一、低壓配電系統(tǒng)接地
 （一）什么是接地？
接地用金屬把電氣設(shè)備的某一部分與地做良好的連接，稱為接地。
埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體(或接地極)，兼作接地用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、鋼筋混凝土建筑物的基礎(chǔ)、金屬管道和設(shè)備等，稱為自然接地體；
為了接地埋入地中的接地體，稱為人工接地體。
連接設(shè)備接地部位與接地體的金屬導(dǎo)線，稱為接地線。
接地體和接地線的總和，稱為接地裝置。 
接地裝置
　　接地裝置是接地體(或稱接地極)和接地線的合稱，它的作用是把引下線引下的雷電流迅速流散到大地土壤中去或限制接地設(shè)備的電位為零電位。
（1）接地體
　　自然接地體即兼作接地用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件，如建筑物的鋼結(jié)構(gòu)、行車鋼軌、埋地的金屬管道(可燃液體和可燃?xì)怏w管道除外)等。 　
　　人工接地體即直接打入地下專作接地用的經(jīng)加工的各種型鋼或鋼管等。按其敷設(shè)方式可分為垂直接地體和水平接地體。
埋入土壤中的人工垂直接地體宜采用角鋼、鋼管或圓鋼。
　　人工垂直接地體的長度宜為2.5 m。人工垂直接地體間的距離及人工水平接地體間的距離宜為5 m，當(dāng)受地方限制可適當(dāng)減小。人工接地體在土壤中的埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.5 m。 
　　埋入土壤中的人工水平接地體宜采用扁鋼或圓鋼。
　　圓鋼直徑不應(yīng)小于10 mm；扁鋼截面積不應(yīng)小于100 mm2，其厚度不應(yīng)小于4 mm。角鋼厚度不應(yīng)小于4 mm；鋼管壁厚不應(yīng)小于3.5 mm。
(2)接地線
　　接地線是從引下線斷接卡或換線處至接地體的連接導(dǎo)體，是接地體與接地體之間的連接導(dǎo)體。接地線應(yīng)與水平接地體的截面相同。
　　必須說明的是，不僅僅是防雷裝置的接閃器需要接地，電氣工程中的很多電氣設(shè)備為了正常工作和安全運(yùn)行，其中性點或金屬構(gòu)架、外殼都必須接地，即必須配備相應(yīng)的接地裝置，這種接地裝置的組成與防雷裝置的是一樣的。
備注：非金屬石墨接地模塊是一種以非金屬材料為主的接地體，它由導(dǎo)電性、穩(wěn)定性較好的非金屬礦物和電解物質(zhì)組成，本產(chǎn)品有效的解決了金屬接地體在酸性或堿性土壤中親合力差、且易發(fā)生金屬體表面銹蝕而使接地電阻變化，當(dāng)土壤中有機(jī)物質(zhì)過多時，容易形成金屬體表面被油墨包裹的現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)電性和瀉流能力減弱的情況，增大了接地體本身的散流面積，減小了接地體與土壤之間的接觸電阻，具有強(qiáng)吸濕保濕能力，使其周圍附近的土壤電阻率降低，介電常數(shù)增大，層間接觸電阻減小，耐腐蝕性增強(qiáng)，因而能獲得較小的接地電阻和較長的使用壽命。 
備注：隱蔽工程
保護(hù)管，進(jìn)出室內(nèi)，與電纜同
電氣設(shè)備金屬外殼的接地
接地的種類及作用
接地的目的是為了使設(shè)備正常安全地運(yùn)行，以及為建筑物和人身、設(shè)備的安全提供保障。常用的接地方式按作用或功能來分為以下幾種。
(1)工作接地（又稱系統(tǒng)接地），在三相交流電力系統(tǒng)中，將變壓器低壓中性點大地進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接。采取工作接地可以減輕高壓竄入低壓的危險，減低低壓某一相接地時的觸電危險。
備注：工作接地電阻必須小于4歐
(2) 保護(hù)接地  各種電氣設(shè)備的金屬外殼、線路的金屬管、電纜的金屬保護(hù)層、安裝電氣設(shè)備的金屬支架等，由于導(dǎo)體的絕緣損壞后可能帶電，為了防止這些不帶電金屬部分產(chǎn)生過大的對地電壓危及人身安全而設(shè)置的接地。
保護(hù)接地是中性點不接地低壓系統(tǒng)的主要安全措施，在一般低壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地電阻應(yīng)小于4Ω。
（3）為了防止電氣設(shè)備和建筑物因遭受雷擊而受損，將避雷針、避雷線、避雷器等防雷設(shè)備進(jìn)行接地，稱為防雷接地。
(4) 屏蔽接地  一方面為了防止外來電磁波的干擾和侵入，造成電子設(shè)備的誤動作或通信質(zhì)量的下降，另一方面為了防止電子設(shè)備產(chǎn)生的高頻能量向外部泄放，而將線路的濾波器、變壓器的靜電屏蔽層、電纜的金屬屏蔽等進(jìn)行的接地。
    為減少高層建筑豎井內(nèi)垂直管道受雷電流感應(yīng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢，而將豎井混凝土壁內(nèi)的鋼筋予以接地，也屬于屏蔽接地。
(5) 防靜電接地  為防止靜電產(chǎn)生事故而影響電子設(shè)備的正常工作，需要有將靜電荷向大地泄放的接地。
(6) 等電位接地  高層建筑中為了減少雷電流造成的電位差，將每層的鋼筋網(wǎng)及大型金屬物體連接在一起并接地，是一種等電位接地。醫(yī)院的某些特殊的檢查室、治療室、手術(shù)室和病房中，病人所能接觸到的金屬部分(如床架、床燈、醫(yī)療電器等)，不應(yīng)有危險的電位差存在，因此要把這些金屬部分相互連接起來成為等電位體并予以接地，也是一種等電位接地。
(7)重復(fù)接地 三相四線制的零線(或中性點)一處或多處經(jīng)及接地裝置與大地再次可靠連接，稱為重復(fù)接地。
（8）保護(hù)接零 把電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分與電網(wǎng)的零線（或）中性線緊密地連接起來稱為保護(hù)接零。
        根據(jù)現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《電壓配電設(shè)計規(guī)范》，低壓配電系統(tǒng)有三種接地形式，即IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng) 
（1）第一個字母表示電源端與地的關(guān)系：
T-電源端有一點直接接地
I-電源端所有帶電部分不接地或有一點通過阻抗接地。
（2）第二個字母表示電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與地的關(guān)系：
T-電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點；
N-電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與電源端接地點有直接電氣連接。
（二）低壓配電系統(tǒng)的 接地方式
備注：3）短橫線（-）后面的字母表示中性導(dǎo)體與保護(hù)導(dǎo)體的組合情況
S-中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體是分開的；
C-中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體是合一的

1 、IT系統(tǒng)
        IT系統(tǒng)就是電源中性點不接地、用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分直接接地的系統(tǒng)。IT系統(tǒng)可以有中性線。但I(xiàn)EC強(qiáng)烈建議不設(shè)置中性線（因為如設(shè)置中性線，在IT系統(tǒng)中N線任何一點發(fā)生接地故障，該系統(tǒng)將不再是IT系統(tǒng)了）。
       IT系統(tǒng)中，連接設(shè)備外露可導(dǎo)電部分和接地體的導(dǎo)線，就是PE線。
備注：否則變成TT系統(tǒng)了，即系統(tǒng)的接地形式發(fā)生了質(zhì)的變化。
         對于短距離供電線路，系統(tǒng)在設(shè)備或線路漏電時，單相對地漏電電流較小，不會破壞電源電壓的平衡；接地故障電壓一般也不會超過50V，不會引起間接觸電的危險。
        因此，IT系統(tǒng)常用于對供電連續(xù)性要求較高的配電系統(tǒng)，或用于對電擊防護(hù)要求較高的場所，如電力煉鋼、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等處。 
       如果用在供電距離很長時，供電線路對大地的分布電容就不能忽視了。在負(fù)載發(fā)生短路故障或漏電使設(shè)備外殼帶電時，漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護(hù)設(shè)備不一定動作，這是危險的。只有在供電距離不太長時才比較安全。這種供電方式在工地上很少見。
    2  TT系統(tǒng)
         TT系統(tǒng)就是電源中性點直接接地、用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分也直接接地的系統(tǒng)。通常將電源中性點的接地叫做工作接地，而設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的接地叫做保護(hù)接地。
        TT系統(tǒng)中，這兩個接地必須是相互獨立的。設(shè)備接地可以是每一設(shè)備都有各自獨立的接地裝置，也可以若干設(shè)備共用一個接地裝置。
TT 系統(tǒng)中負(fù)載的所有接地均稱為保護(hù)接地
TT系統(tǒng)的特點：
①共用接地線與工作零線沒有電的聯(lián)系；
②正常運(yùn)行時，工作零線可以有電流，而專用保護(hù)線沒有電流。
TT系統(tǒng)的使用：         
TT系統(tǒng)由于接地裝置就在設(shè)備附近，因此PE線斷線的幾率小，且容易被發(fā)現(xiàn)。
TT系統(tǒng)設(shè)備在正常運(yùn)行時外殼不帶電、故障時外殼高電位不會沿PE線傳遞至全系統(tǒng)。因此，TT系統(tǒng)在適用于對電壓敏感的數(shù)據(jù)處理設(shè)備及精密電子設(shè)備進(jìn)行供電；在爆炸與火災(zāi)危險性場所等有優(yōu)勢。
TT 系統(tǒng)適用于接地保護(hù)占很分散的地方。
TT系統(tǒng)的局限性：    
1、當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電（相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電）時，由于有接地保護(hù)，可以大大減少觸電的危險性。但是，低壓斷路器（自動開關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對地電壓高于安全電壓，屬于危險電壓。 
2、當(dāng)漏電電流比較小時，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)，困此 TT 系統(tǒng)難以推廣。
3、TT 系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材多，而且難以回收、費工時、費料。 
備注： 采用TT系統(tǒng)保護(hù)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生接地故障時，短路電流因需要通過電源中性點的接地電阻和被保護(hù)設(shè)備的接地電阻，因此其短路電流不大。低壓斷路器（自動開關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對地電壓高于安全電壓，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)
    3  TN系統(tǒng)
        TN系統(tǒng)即電源中性點直接接地、設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與電源中性點直接電氣連接的系統(tǒng)。
        TN系統(tǒng)主要是靠單相碰殼故障變成單相短路故障（短路電流是 TT 系統(tǒng)的 5.3 倍），并通過短路保護(hù)切斷電源來實施電擊防護(hù)的。從電擊防護(hù)的角度來說，單相短路電流大或過電流保護(hù)器動作電流值小，對電擊防護(hù)都是有利的。
        TN 系統(tǒng)節(jié)省材料、工時，在我國和其他許多國家廣泛得到應(yīng)用。TN 方式供電系統(tǒng)中，根據(jù)其保護(hù)零線是否與工作零線分開而劃分為TN-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)三種形式。
（1）TN-C系統(tǒng)
TN-C系統(tǒng)如圖所示，將PE線和N線的功能綜合起來，由一根稱為PEN線的導(dǎo)體同時承擔(dān)兩者的功能。在用電設(shè)備處，PEN線既連接到負(fù)荷中性點上，又連接到設(shè)備外露的可導(dǎo)電部分。由于它所固有的技術(shù)上的種種弊端，現(xiàn)在已很少采用，尤其是在民用配電中已基本上不允許采用TN-C系統(tǒng)。

備注：線路不平衡電流比較大時，電氣設(shè)備的接零保護(hù)受到零線電位的影響。
TN-C系統(tǒng)具有如下特點：
（1）設(shè)備外殼帶電時，接零保護(hù)系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流，實際就是單相對地短路故障，熔絲會熔斷或自動開關(guān)跳閘，使故障設(shè)備斷電，比較安全。
（2）TN-C方式供電系統(tǒng)只適用于三相負(fù)載基本平衡的情況，若三相負(fù)載不平衡，工作零線上有不平衡電流，對地有電壓，所以與保護(hù)線所連接的電器設(shè)備金屬外殼有一定的電壓。
（3）如果工作零線斷線，則保護(hù)接零的通電設(shè)備外殼帶電。
（4）如果電源的相線接地，則設(shè)備的外殼電位升高，使中線上的危險電位蔓延。
（5）TN-C系統(tǒng)干線上使用漏電斷路器時，工作零線后面的所有重復(fù)接地必須拆除，否則漏電開關(guān)合不上閘，而且工作零線在任何情況下不能斷線。所以，實用中工作零線只能在漏電斷路器的上側(cè)重復(fù)接地。
        (2)TN-S系統(tǒng)
TN-S系統(tǒng)中性線N與TT系統(tǒng)相同。與TT系統(tǒng)不同的是，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分通過PE線連接到電源中性點，與系統(tǒng)中性點共用接地體，而不是連接到自己專用的接地體，中性線(N線)和保護(hù)線(PE線)是分開的。TN-S系統(tǒng)的最大特征是N線與PE線在系統(tǒng)中性點分開后，不能再有任何電氣連接，這一條件一旦破壞，TN-S系統(tǒng)便不再成立。
TN-S供電系統(tǒng)的特點如下：
（1）系統(tǒng)正常運(yùn)行時，專用保護(hù)線上不有電流，只是工作零線上有不平衡電流。 PE 線對地沒有電壓，所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是接在專用的保護(hù)線 PE 上，安全可靠。
（2）工作零線只用作單相照明負(fù)載回路。
（3）專用保護(hù)線 PE 不許斷線，也不許進(jìn)入漏電開關(guān)。
（4）干線上使用漏電保護(hù)器，工作零線不得有重復(fù)接地，而 PE 線有重復(fù)接地，但是不經(jīng)過漏電保護(hù)器，所以 TN-S 系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護(hù)器。
（5）TN-S 方式供電系統(tǒng)安全可靠，適用于工業(yè)與民用建筑等低壓供電系統(tǒng)。
        由于傳統(tǒng)習(xí)慣的影響，現(xiàn)在還經(jīng)常將TN-S系統(tǒng)稱為三相五線制系統(tǒng)，嚴(yán)格地講這一稱呼是不正確的。按IEC標(biāo)準(zhǔn)，所謂“×相×線”系統(tǒng)的提法，是另外一種含義，它是指低壓配電系統(tǒng)按導(dǎo)體分類的形式。所謂的“×相”是指電源的相數(shù)，而“×線”是指正常工作時通過電流的導(dǎo)體根數(shù)，包括相線和中性線，但不包括PE線。按照這一定義，TN-S系統(tǒng)實際上是“三相四線制”系統(tǒng)或“單相二線制”系統(tǒng)。
    (3)TN-C-S系統(tǒng)
    TN-C-S系統(tǒng)是，TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的結(jié)合形式，在TN-C-S系統(tǒng)中，從電源出來的那一段采用TN-C系統(tǒng)，因為在這一段中無用電設(shè)備，只起電能的傳輸作用，到用電負(fù)荷附近某一點處，將EN線分開形成單獨的N線和PE線。從這一點開始,系統(tǒng)相當(dāng)于TN-S系統(tǒng)。
    
   （1） TN-C-S 系統(tǒng)可以降低電動機(jī)外殼對地的電壓，然而又不能完全消除這個電壓，這個電壓的大小取決于 負(fù)載不平衡的情況及 線路的長度。要求負(fù)載不平衡電流不能太大，而且在 PE 線上應(yīng)作重復(fù)接地。    
（2）PE 線在任何情況下都不能進(jìn)入漏電保護(hù)器，因為線路末端的漏電保護(hù)器動作會使前級漏電保護(hù)器跳閘造成大范圍停電。
（3）對 PE 線除了在總箱處必須和 N 線相接以外，其他各分箱處均不得把 N 線和 PE 線相聯(lián)， PE 線上不許安裝開關(guān)和熔斷器。        
        實際上，TN-C-S 供電系統(tǒng)是在 TN-C 系統(tǒng)上臨時變通的作法。當(dāng)三相電力變壓器工作接地情況良好、三相負(fù)載比較平衡時， TN-C-S 系統(tǒng)在施工用電實踐中效果還是可行的。但是，在三相負(fù)載不平衡、建筑施工工地有專用的電力變壓器時，必須采用 TN-S 方式供電系統(tǒng)。
避雷裝置
    避雷裝置的作用是將雷擊電荷或建筑物感應(yīng)電荷迅速引入大地，以保護(hù)建筑物、電氣設(shè)備及人身不受損害。完整的避雷裝置都是由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成的。
　　所有接閃器都必須經(jīng)過接地引下線與接地裝置相連接。  　
1.接閃器
　　接閃器是專門用來引導(dǎo)雷擊的金屬導(dǎo)體。根據(jù)被保護(hù)物形狀不同，接閃器的形狀有針、網(wǎng)、帶、線、環(huán)等不同形狀。
（1）避雷針
　　避雷針是安裝在建筑物突出部位或獨立裝設(shè)的針形導(dǎo)體，是“引雷針” 。
1）避雷針材料
避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。
避雷針可以安裝在電桿(支柱)、構(gòu)架或建筑上，下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。 　
針長1m以下：圓鋼直徑≥12mm，鋼管直徑≥20mm；針長為1～2m時：圓鋼直徑≥16mm，鋼管直徑≥25mm；煙囪頂上的避雷針：圓鋼直徑≥20mm，鋼管直徑≥40mm。
2）避雷針安裝
　　避雷針的保護(hù)范圍，以它對直擊雷所保護(hù)的空間來表示，可利用“滾球法”進(jìn)行確定。
（2）避雷帶和避雷網(wǎng)
　　避雷帶用小截面圓鋼或扁鋼裝于建筑物易遭雷擊的部位，如屋脊、屋檐、屋角、女兒墻和山墻等的條形長帶。
　　避雷網(wǎng)是縱橫交錯的避雷帶疊加在一起，形成多個網(wǎng)孔，它既是接閃器，又是防感應(yīng)雷的裝置，因此是接近全部保護(hù)的方法，一般用于重要的建筑物。 
　　避雷網(wǎng)也可做成籠式避雷網(wǎng)，簡稱為避雷籠。避雷籠是用來籠罩整個建筑物的金屬籠。根據(jù)電學(xué)中的Faraday籠的原理，對于雷電它起到均壓和屏蔽的作用，任憑接閃時籠網(wǎng)上出現(xiàn)多高的電壓，籠內(nèi)空間的電場強(qiáng)度為零，籠內(nèi)各處電位相等，形成一個等電位體，因此籠內(nèi)人身和設(shè)備都是安全的。
　　避雷帶、網(wǎng)可以采用鍍鋅圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于8 mm；扁鋼截面積不應(yīng)小于48 mm2，其厚度不得小于4 mm；裝設(shè)在煙囪頂端的避雷環(huán)，其圓鋼直徑不應(yīng)小于12 mm；扁鋼截面積不得小于100 mm2，其厚度不得小于4 mm。
備注：法拉第早年的一個試驗：他處于一個對地絕緣的金屬網(wǎng)做成的籠子里，讓人對籠子施加高壓。在高電壓下，金屬籠在空氣中對外產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部放電，然而法拉第在金屬籠內(nèi)卻安然無恙。這個金屬籠被稱為“法拉第籠”。
    高層建筑防雷設(shè)計多采用避雷籠。避雷籠特點把整個建筑物梁、柱、板、基礎(chǔ)等主要結(jié)構(gòu)鋼筋連成一體，因此是最安全可靠的防雷措施。
　　它適于安裝在建筑物的屋脊、屋檐(坡屋頂)或屋頂邊緣及女兒墻(平屋頂)等處，對建筑物易受雷擊部位進(jìn)行重點保護(hù)。
2）避雷帶和避雷網(wǎng)的安裝
　　避雷帶和避雷網(wǎng)的安裝可分為明裝和暗裝一兩種方式。
①明裝
②暗裝
　　暗裝避雷網(wǎng)是利用建筑物內(nèi)的鋼筋做避雷網(wǎng)，它較明裝避雷網(wǎng)美觀，尤其是在工業(yè)廠房和高層建筑中應(yīng)用較多。
　　建筑物全部為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，可將結(jié)構(gòu)圈梁鋼筋與柱內(nèi)充當(dāng)引下線的鋼筋進(jìn)行連接(焊接)作為均壓環(huán)。當(dāng)建筑物為磚混結(jié)構(gòu)但有鋼筋混凝土組合柱和圈梁時，均壓環(huán)做法同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。沒有組合柱和圈梁的建筑物，應(yīng)每3層在建筑物外墻內(nèi)敷設(shè)一圈12 mm鍍鋅圓鋼作為均壓環(huán)，并與防雷裝置的所有引下線連接，  
C.高層建筑暗裝避雷網(wǎng)的安裝
　　暗裝避雷網(wǎng)是利用建筑物屋面板內(nèi)鋼筋作為接閃裝置。
2.引下線
引下線是連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)體。
　　采用圓鋼時，直徑不應(yīng)小于8 mm；采用扁鋼時，其截面不應(yīng)小于48 mm2，厚度不應(yīng)小于4 mm。
　　煙囪上安裝的引下線，圓鋼直徑不應(yīng)小于12 mm；扁鋼截面不應(yīng)小于100 mm2，厚度不應(yīng)小于4 mm。
　　引下線應(yīng)沿建筑物外墻明敷，并經(jīng)最短路徑接地；建筑藝術(shù)要求較高者可暗敷，但其圓鋼直徑不應(yīng)小于10 mm；扁鋼截面不應(yīng)小于80 mm2。明敷的引下線應(yīng)鍍鋅，焊接處應(yīng)涂防腐漆。
（2）引下線
引下線是連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)體。
　　引下線還可利用混凝土內(nèi)鋼筋、鋼柱等作自然引下線。
（3）斷接卡
　　設(shè)置斷接卡的目的是為了便于運(yùn)行、維護(hù)和檢測接地電阻。
　　采用多根專設(shè)引下線時，為了便于測量接地電阻以及檢查引下線、接地線連接狀況，宜在各引下線上于距地面0.3 m至1.8 m之間設(shè)置斷接卡。斷接卡應(yīng)有保護(hù)措施。
　　當(dāng)利用混凝土內(nèi)鋼筋、鋼柱等自然引下線并同時采用基礎(chǔ)接地體時，可不設(shè)斷接卡，
明敷引下線與斷接卡（細(xì)部）
暗敷引下線與斷接卡
暗敷引下線，明測試卡。

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