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1、第第 十四十四 讲讲 第第7 7章章 电力系统及安全用电电力系统及安全用电7.27.2 供电供电7.37.3 输电输电7.17.1 电力系统概述电力系统概述7.47.4 配电配电7.57.5 安全用电安全用电7.67.6 漏电保护装置漏电保护装置本章教学要求本章教学要求第第7 7章章 电力系统及安全用电电力系统及安全用电1 1 1 1、了解电力系统的基本结构；、了解电力系统的基本结构；、了解电力系统的基本结构；、了解电力系统的基本结构；2 2 2 2、了解、了解、了解、了解供、配电供、配电供、配电供、配电的基本知识；的基本知识；的基本知识；的基本知识；3 3 3 3、了解安全用电的基本常识；、
2、了解安全用电的基本常识；、了解安全用电的基本常识；、了解安全用电的基本常识；4 4 4 4、了解漏电保护器的工作原理好选用。、了解漏电保护器的工作原理好选用。、了解漏电保护器的工作原理好选用。、了解漏电保护器的工作原理好选用。重点重点1 1 1 1、供、配电的基本知识供、配电的基本知识供、配电的基本知识供、配电的基本知识；2 2 2 2、安全用电的基本常识。安全用电的基本常识。安全用电的基本常识。安全用电的基本常识。难点难点漏电保护器的工作原理。漏电保护器的工作原理。漏电保护器的工作原理。漏电保护器的工作原理。7.1 7.1 电力系统概述电力系统概述1 1、发、发、发、发电电电电 电力是现代工
3、业的主要动力，在各行各业中都得电力是现代工业的主要动力，在各行各业中都得到了广泛的应用。电力系统是发电厂、输电线、变到了广泛的应用。电力系统是发电厂、输电线、变电所及用电设备的总称。电所及用电设备的总称。发电机组发出的电压一般为发电机组发出的电压一般为 6 10 KV。发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主，能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主，近几年也在发展核能发电。近几年也在发展核能发电。电力系统由发电、输电和配电系统组成。电力系统由发电、输电和配电系统组成。电力系统由发电、输电和配电系统组成
4、。电力系统由发电、输电和配电系统组成。2 2、输电输电输电输电 输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电户。型用电户。输电网是由输电网是由35KV及以上的输电线路与其及以上的输电线路与其相连接的变电所组成，它是电力系统的主要网络。相连接的变电所组成，它是电力系统的主要网络。输电是联系发电厂和用户的中间环节。输电是联系发电厂和用户的中间环节。输电过程中输电过程中,一般将一般将发电机组发出的发电机组发出的 610KV 电电压经升压变压器压经升压变压器变为变为 35500KV 高压高压，通过输电线，通过输电线可远距离将电能传送可远距离将电能传送到各用
5、户到各用户，再利用降压变压器再利用降压变压器将将35KV高压高压变为变为 610KV 高压高压。3 3、配电配电配电配电 配电是由配电是由 10KV 级以下的配电线路和配电级以下的配电线路和配电(降压降压)变压器所组成。变压器所组成。它的作用是将电能降为它的作用是将电能降为 380/220V 低压再分配到各个用户的用电设备低压再分配到各个用户的用电设备。电力网的电压等级电力网的电压等级高压：高压：高压：高压：1KV1KV及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。有有1,3,6,10,35,110,330,550KV等。等。低压：低压：低压：低压：1
6、KV1KV及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。有有220，380V。安全电压：一般安全电压：一般安全电压：一般安全电压：一般50V50V以下的电压称为安全电压。以下的电压称为安全电压。以下的电压称为安全电压。以下的电压称为安全电压。我国规定的安全电压等级有：我国规定的安全电压等级有：6V、12V、24V、36V、42V等。等。7.2 7.2 供电供电一、供电过程一、供电过程一、供电过程一、供电过程供电过程示意图供电过程示意图水力水力发电厂发电厂升压变电所升压变电所220kV地区枢纽所地区枢纽所10kV至至用用户户配配电电所所10kV10kV升
7、压升压变电所变电所220kV220kV220kV输电线路输电线路220kV35kV35kV负荷负荷变电所变电所35kV火力火力发电厂发电厂10kV 为保证供电为保证供电的可靠性和安的可靠性和安全连续性，电全连续性，电力系统将各地力系统将各地区、各种类型区、各种类型的发电机变压的发电机变压器、输电线、器、输电线、配电和用电设配电和用电设备等连成一个备等连成一个环形整体。环形整体。二、供电质量二、供电质量1、电压、电压用户电压越稳定越好。用户电压越稳定越好。用户电压越稳定越好。用户电压越稳定越好。19831983年颁布的年颁布的年颁布的年颁布的全国供用电规则全国供用电规则全国供用电规则全国供用电规
8、则对电压变化幅对电压变化幅对电压变化幅对电压变化幅度的规定：度的规定：度的规定：度的规定：35KV35KV及以上、特殊用户：及以上、特殊用户：及以上、特殊用户：及以上、特殊用户：5%10KV10KV及以下、低压电力用户：及以下、低压电力用户：及以下、低压电力用户：及以下、低压电力用户：7%低压照明用户：低压照明用户：低压照明用户：低压照明用户：+5%，10%二、供电质量（续）二、供电质量（续）2、波形、波形规定为正弦波，畸变要小。规定为正弦波，畸变要小。电网容量电网容量电网容量电网容量300300万万万万KVAKVA及以上：及以上：及以上：及以上：0.2Hz0.2Hz3、频率、频率我国规定为我
9、国规定为50Hz，偏差要小。，偏差要小。电网容量电网容量电网容量电网容量300300万万万万KVAKVA以下：以下：以下：以下：0.5Hz0.5Hz4、可靠性、可靠性不能停电的单位需要两个独立电源不能停电的单位需要两个独立电源或两条线路供电。或两条线路供电。7.3 7.3 输电输电一、输电电压一、输电电压 我国交流电网的电压规定我国交流电网的电压规定电网和用电设备额定电压（电网和用电设备额定电压（电网和用电设备额定电压（电网和用电设备额定电压（KVKV）：）：）：）：0.220.22、0.380.38、3 3、6 6、1010、3535、6060、110110、154154、220220、33
10、0330、500500交流发电机额定电压（交流发电机额定电压（交流发电机额定电压（交流发电机额定电压（KVKV）：）：）：）：0.230.23、0.400.40、3.153.15、6.36.3、10.510.5、10.7510.75220KV220KV及以上为输电电压；及以上为输电电压；及以上为输电电压；及以上为输电电压；110KV110KV、66KV66KV、35KV35KV为高压配电电压；为高压配电电压；为高压配电电压；为高压配电电压；10KV10KV为中压配电电压；为中压配电电压；为中压配电电压；为中压配电电压；380/220V380/220V为低压。为低压。为低压。为低压。7.3 7.
11、3 输电输电二、输电功率二、输电功率二、输电功率二、输电功率 三相电网输电功率表达式三相电网输电功率表达式三相电网输电功率表达式三相电网输电功率表达式其中，其中，其中，其中，p p为线路损耗率，为线路损耗率，为线路损耗率，为线路损耗率，R R为单根导线电阻，为单根导线电阻，为单根导线电阻，为单根导线电阻，U UL L为线电压。为线电压。为线电压。为线电压。表达式推导表达式推导7.4 7.4 配电配电一、工厂配电系统一、工厂配电系统 示意图示意图 基本组成：基本组成：基本组成：基本组成：变、配电所，变、配电所，变、配电所，变、配电所，高、低压供、高、低压供、高、低压供、高、低压供、配电线路，配电
12、线路，配电线路，配电线路，用电设备。用电设备。用电设备。用电设备。低压配电线路的结构低压配电线路的结构 低压配电线路是由配电室低压配电线路是由配电室(配电箱配电箱)、低压线路、低压线路、用电线路组成。用电线路组成。低压配电线路的联接方式主要是放射式和树干低压配电线路的联接方式主要是放射式和树干式两种。式两种。变电所变电所配电室配电室放射式配电线路放射式配电线路变电所变电所配电室配电室树干式配电线路树干式配电线路某校实验楼树形供电线路示意图某校实验楼树形供电线路示意图去教学楼去教学楼去宿舍去宿舍 食堂食堂干线干线干线干线干线干线 2#生活区生活区配电柜配电柜 1#教学区教学区配电柜配电柜 3#实
13、验区实验区配电柜配电柜实验楼总实验楼总 配电箱配电箱X房间房间配电箱配电箱X房间房间配电箱配电箱分支线分支线分支线分支线分支线分支线2层配电箱层配电箱11层配电箱层配电箱1层配电箱层配电箱 1#主配主配电柜电柜10kV去报告厅去报告厅实验楼实验楼配电变压器配电变压器配电柜配电柜二、配电方式二、配电方式单相双线：火线、零线。一般用于照明用户。单相双线：火线、零线。一般用于照明用户。单相三线：火线、零线、保护零线（地线）。单相三线：火线、零线、保护零线（地线）。三相三线：无零线，用于电动机等对称负载。三相三线：无零线，用于电动机等对称负载。三相四线：有零线，通用方式，应用最广泛。三相四线：有零线，
14、通用方式，应用最广泛。三、户内配电三、户内配电1、电度表、电度表2、开关、开关3、保护零线、保护零线4、漏电保护器、漏电保护器住宅配电盘住宅配电盘基本单元基本单元7.5 安全用电安全用电一、触电触电：人体受到电流伤害。触电：人体受到电流伤害。人体触电时，电流对人体会造成两种伤害：人体触电时，电流对人体会造成两种伤害：电击和电伤。电击和电伤。电击电击电击电击是指电流通过人体，影响呼吸系统、心脏是指电流通过人体，影响呼吸系统、心脏和神经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。和神经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。电伤电伤电伤电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，对是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，
15、对人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。调查表明，绝大部分的触电事故都是由电击造调查表明，绝大部分的触电事故都是由电击造成的。电击伤害的程度取决于通过人体电流的大成的。电击伤害的程度取决于通过人体电流的大小、持续时间、电流的频率以及电流通过人体的小、持续时间、电流的频率以及电流通过人体的途径等。途径等。1、电流对人体的作用1 1）人体电阻人体电阻人体电阻人体电阻 人体电阻因人而异，通常为人体电阻因人而异，通常为 104 105 ，当角质外层破坏时，则降到，当角质外层破坏时，则降到5001000（最小有（最小有200 的记载）的记载）。皮肤干燥时电阻较大；流汗时
16、，电阻皮肤干燥时电阻较大；流汗时，电阻较小。较小。1、电流对人体的作用2 2）电流对人体的作用）电流对人体的作用）电流对人体的作用）电流对人体的作用 工频电流测试结果：工频电流测试结果：工频电流测试结果：工频电流测试结果：感知电流：感知电流：感知电流：感知电流：1mA1mA左右左右左右左右可摆脱电流：小于可摆脱电流：小于可摆脱电流：小于可摆脱电流：小于10mA10mA可忍耐极限电流：可忍耐极限电流：可忍耐极限电流：可忍耐极限电流：30mA30mA左右左右左右左右致命电流：致命电流：致命电流：致命电流：50mA50mA以上以上以上以上不可摆脱电流：大于不可摆脱电流：大于不可摆脱电流：大于不可摆脱
17、电流：大于10mA10mA手手手手-人身人身人身人身-手工频电流测试，手工频电流测试，手工频电流测试，手工频电流测试，不可摆脱电流值不可摆脱电流值不可摆脱电流值不可摆脱电流值：5%5%的人的人的人的人7mA7mA，50%50%的人的人的人的人11mA11mA，95%95%的人的人的人的人14mA14mA。1、电流对人体的作用3 3）安全电压安全电压安全电压安全电压我国国家标准（我国国家标准（GB3805-83）规定的安全电压规定的安全电压：42V，36V，24V，12V，6V。一般认为，一般认为，50V一下的电压为安全电压，即按一下的电压为安全电压，即按致命电流致命电流50mA,人体电阻人体电
18、阻1000 确定。确定。特殊场合，安全电压的值更低，海水中特殊场合，安全电压的值更低，海水中3V电电压可能使人丧命，故压可能使人丧命，故也有的国家设也有的国家设2.5V一级一级的安全电压的安全电压。1、电流对人体的作用4 4）影响因素影响因素影响因素影响因素 电流频率在电流频率在40Hz 60Hz对人体的伤害最大，直对人体的伤害最大，直流电流较小，对于直流电流，感知直流电流：流电流较小，对于直流电流，感知直流电流：5mA左右，不可摆脱电流：大于左右，不可摆脱电流：大于50mA。实践证明，直流电对血液有分解作用，而适当强度实践证明，直流电对血液有分解作用，而适当强度的高频电流还可以用于医疗保健等
19、。的高频电流还可以用于医疗保健等。电流通过人体的时间越长，则伤害越大。电流通过人体的时间越长，则伤害越大。电流通过人体的路径离心脏越近，则伤害越大。电流通过人体的路径离心脏越近，则伤害越大。电流的流经从左手到右脚的路径是最危险的。电流的流经从左手到右脚的路径是最危险的。2 2、触电方式、触电方式1)单相触电单相触电单相触电单相触电(a)电源中性点接地的单相触电电源中性点接地的单相触电R0通过人体电流通过人体电流通过人体电流通过人体电流:式中式中:UP:电源相电压电源相电压(220V)Ro:接地电阻接地电阻 4 Rb:人体电阻人体电阻 1000 这时人体处于相电压下，危险较大。这时人体处于相电压
20、下，危险较大。(b)(b)电源中性点不接地系统的单相触电电源中性点不接地系统的单相触电电源中性点不接地系统的单相触电电源中性点不接地系统的单相触电R对地绝对地绝缘电阻缘电阻Ib 人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人体电阻体电阻Rb与输电线对地绝缘电阻与输电线对地绝缘电阻R 的大小。的大小。若输电线绝缘良好，绝缘电阻若输电线绝缘良好，绝缘电阻R 较大，对人体较大，对人体的危害性就减小。的危害性就减小。但导线与地面间的绝缘可能不良（但导线与地面间的绝缘可能不良（R 较小）较小），甚至有一相接地，这时人体中就有电流通过。甚至有一相接地，这时人体中就有电流通
21、过。实际生活实际生活中，此种情中，此种情况较少碰到。况较少碰到。2)双相触电双相触电3）接触漏电设备的金属体触电接触漏电设备的金属体触电双相触电双相触电触电后果更为严重触电后果更为严重触电后果更为严重触电后果更为严重通过人体的电流：通过人体的电流：通过人体的电流：通过人体的电流：这时人体处于线电压下，这时人体处于线电压下，Ib 当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触，将使其当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触，将使其外壳带电。当人触及带电设备的外壳时，相当于单外壳带电。当人触及带电设备的外壳时，相当于单相触电。相触电。这是触电事故发生最多的情况。这是触电事故发生最多的情况。4 4）跨步电压触电跨步电
22、压触电跨步电压触电跨步电压触电U电位分布电位分布接地点接地点20m0.8m跨步电压跨步电压 在高压输电线断在高压输电线断线落地时，有强大线落地时，有强大的电流流入大地，的电流流入大地，在接地点周围产生在接地点周围产生电压降。如图所示。电压降。如图所示。当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而触电。跨步电压的大小与人和接地点距离，两脚之触电。跨步电压的大小与人和接地点距离，两脚之间的跨距，接地电流大小等因素有关。间的跨距，接地电流大小等因素有关。双脚跨步双脚跨步 10KV高压线落地，一般在半径高压线落地，一般在半径20m之外为安全区。之外为安全区。38
23、0V火线落地，一般在半径火线落地，一般在半径5m之外为安全区。如果误之外为安全区。如果误入危险区，应双脚并拢或单脚入危险区，应双脚并拢或单脚跳离跳离危险区。危险区。5 5）感应触电）感应触电6)6)剩余电荷触电剩余电荷触电 带电设备，架空线的电带电设备，架空线的电磁感应和静电感应作用，磁感应和静电感应作用，在附近的停电设备上会在附近的停电设备上会产生感应电压，人体接产生感应电压，人体接触时可能触电；直接在触时可能触电；直接在人体上产生过高感应电人体上产生过高感应电压，也会发生触电事故。压，也会发生触电事故。人与带电设备的安全距离人与带电设备的安全距离 用电设备对地的电容效应，使用电设备断电后，
24、用电设备对地的电容效应，使用电设备断电后，残存剩余电荷，或电容器充电后没有充分放电，残存剩余电荷，或电容器充电后没有充分放电，当人体接触时，会通过人体放电。当人体接触时，会通过人体放电。带电体电压等带电体电压等级（级（KV）最小安全距离最小安全距离（m）101.535311042205二、二、接地和接零接地和接零1、工作接地、工作接地为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设备采取接地措施。按接地目的的不同，主要分为工备采取接地措施。按接地目的的不同，主要分为工作接地、保护接地和保护接零。作接地、保护接地和保护接零。R0即将中性点接地。即将中性点接
25、地。目的：目的：(1)降低触电电压降低触电电压(2)迅速切断故障迅速切断故障 在中性点接地的系统中，一相接地后的电流较大，在中性点接地的系统中，一相接地后的电流较大，保护装置迅速动作，断开故障点。保护装置迅速动作，断开故障点。(3)降低电气设备对地的绝缘水平降低电气设备对地的绝缘水平2、保护接地保护接地（1）问题的引出）问题的引出RCIbIe 当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电,当人触及外壳当人触及外壳,接地电流接地电流 Ie 将经过人体入地后将经过人体入地后,再经其它两再经其它两相对地绝缘电阻相对地绝缘电阻R 及分布电容及分布
26、电容C 回到电源。当回到电源。当R 值较低、值较低、C 较大时，较大时，Ib 将达到或超过危险值。将达到或超过危险值。对地绝缘电阻对地绝缘电阻分布电容分布电容电气设备外壳未装保护接地时，机壳带电的触电气设备外壳未装保护接地时，机壳带电的触电气设备外壳未装保护接地时，机壳带电的触电气设备外壳未装保护接地时，机壳带电的触电危险：电危险：电危险：电危险：（2）保护接地保护接地通过人体的电流：通过人体的电流：R Rb b与与与与R Ro o并联，且并联，且并联，且并联，且 R Rb b R Ro o 通过人体的电流可减小到安全值以内。通过人体的电流可减小到安全值以内。通过人体的电流可减小到安全值以内。
27、通过人体的电流可减小到安全值以内。RCR0IbIeI0 利用接地利用接地装置的分流装置的分流作用来减少作用来减少通过人体的通过人体的电流。电流。保护接地：保护接地：保护接地：保护接地：将电气设备的金属外壳将电气设备的金属外壳(正常情况下是正常情况下是不带电的不带电的)接地。接地。用于中性点不接地的低压系统用于中性点不接地的低压系统 3、保护接零、保护接零 将电气设备的外壳可将电气设备的外壳可将电气设备的外壳可将电气设备的外壳可靠地接到零线上。靠地接到零线上。靠地接到零线上。靠地接到零线上。当电气设备绝缘损坏当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，该相电造成一相碰壳，该相电源短路，其短路电流使源短路，其
28、短路电流使保护设备动作，将故障保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止设备从电源切除，防止人身触电。人身触电。CABRoN(a)把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速可靠地动作，切断电源。可靠地动作，切断电源。可靠地动作，切断电源。可靠地动作，切断电源。（用于（用于（用于（用于 380V/220V 380V/220V 三相四线制系统）三相四线制系统）三相四线制系统）三相四线制系统）注意事项注意事项保护接地和保护接零同时使用时保护接地和保护接零同时使用时保护接地和保护
29、接零同时使用时保护接地和保护接零同时使用时当当当当A A相绝缘损坏碰壳时，相绝缘损坏碰壳时，相绝缘损坏碰壳时，相绝缘损坏碰壳时，接地电流接地电流接地电流接地电流式中：式中：式中：式中：R R0 0：保护接地电阻保护接地电阻保护接地电阻保护接地电阻4 4 R R 0 0：工作接地电阻工作接地电阻工作接地电阻工作接地电阻4 4 对于中性点接地系统对于中性点接地系统对于中性点接地系统对于中性点接地系统 (1)(1)不允许采用保护接地，只能采用保护接零；不允许采用保护接地，只能采用保护接零；不允许采用保护接地，只能采用保护接零；不允许采用保护接地，只能采用保护接零；(2)(2)也不准保护接地和保护接零
30、同时使用。也不准保护接地和保护接零同时使用。也不准保护接地和保护接零同时使用。也不准保护接地和保护接零同时使用。若此电流不足以使大容量的保护装置动作，则会若此电流不足以使大容量的保护装置动作，则会若此电流不足以使大容量的保护装置动作，则会若此电流不足以使大容量的保护装置动作，则会使设备外壳长期带电，其对地电压为使设备外壳长期带电，其对地电压为使设备外壳长期带电，其对地电压为使设备外壳长期带电，其对地电压为110110V V。C CA AB BR R 0 0N N(b b)R R0 0I Ie e 4、重复接地、重复接地 方法：方法：方法：方法：将中性线相隔将中性线相隔将中性线相隔将中性线相隔一
31、定距离多处接地。一定距离多处接地。一定距离多处接地。一定距离多处接地。当零线因故在当零线因故在处处断断开开时时，可以通，可以通过过重复接重复接地地线线接地接地。CABN工作接地工作接地保护接零保护接零重复接地重复接地 5、保护零线和三相五线制、保护零线和三相五线制 方法：方法：方法：方法：增加一根专用保护零线，保护零线重复增加一根专用保护零线，保护零线重复增加一根专用保护零线，保护零线重复增加一根专用保护零线，保护零线重复接地。单相负载外壳接保护零线。接地。单相负载外壳接保护零线。接地。单相负载外壳接保护零线。接地。单相负载外壳接保护零线。7.6 漏电保护装置漏电保护装置一、电流动作型漏电保护
32、器一、电流动作型漏电保护器工作原理工作原理 互感器次级匝数较多，互感器次级匝数较多，灵敏度较高。灵敏度较高。正常工作时，火线、零线正常工作时，火线、零线电流相等，次级无电压，电流相等，次级无电压，保护器不动作。保护器不动作。设备漏电或有人触电时，设备漏电或有人触电时，火线电流增大，两线电流火线电流增大，两线电流不平衡，次级无电压，保不平衡，次级无电压，保护器动作，切断电源。护器动作，切断电源。课堂提问：课堂提问：按钮按钮SB作用是什么？作用是什么？漏电装置自检漏电装置自检7.6 漏电保护装置漏电保护装置二、漏电保护器的选用与安装二、漏电保护器的选用与安装 1、选用、选用 动作电流：动作电流：30mA。动作时间：小于动作时间：小于0.2秒，一般取秒，一般取 0.1秒。秒。2、安装、安装 （1）漏电保护开关接在进户线总开关后其它）漏电保护开关接在进户线总开关后其它分开关之前。分开关之前。（2）电流动作型保护器，单相工作时，火线）电流动作型保护器，单相工作时，火线和零线同时穿入保护器互感器的铁心；三相工和零线同时穿入保护器互感器的铁心；三相工作时，三根火线（四线制还包括零线）同时穿作时，三根火线（四线制还包括零线）同时穿入保护器互感器的铁心。入保护器互感器的铁心。课堂练习课堂练习 P323 12-5-1，12-5-2，12-5-3 P325 12-6-1，12-6-2END