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配電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行研究 開(kāi)題報(bào)告

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配電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行研究 開(kāi)題報(bào)告

西安科技大學(xué)高新學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

開(kāi)題報(bào)告

題目____配電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式分析與仿真____

院(系、部)________機(jī)電信息學(xué)院_________________

專(zhuān)業(yè)及班級(jí)_______電氣工程及其自動(dòng)化_____________

姓名______________吳偉__________________

指導(dǎo)教師______________王清亮________________

日期____________201*-9-16__________________

西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告

題目配電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式分析與仿真選題類(lèi)型應(yīng)用研究一、選題依據(jù)(簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況,說(shuō)明選題目的、意義,列出主要參考文獻(xiàn)):配電系統(tǒng)是直接為用戶(hù)生產(chǎn)生活提供電能支持的系統(tǒng),其功能是把變電站或小型發(fā)電廠的電力輸送給每一個(gè)用戶(hù),并在必要的地方轉(zhuǎn)換成為適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)。國(guó)內(nèi)外對(duì)于提高以可靠性和經(jīng)濟(jì)性為主要內(nèi)容的配電網(wǎng)運(yùn)行水平非常重視。影響配電系統(tǒng)運(yùn)行水平的因素主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、設(shè)備、控制策略和線路等,選擇適當(dāng)?shù)闹行渣c(diǎn)接地方式是最重要和最靈活的提高配電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的方法之一,因此進(jìn)一步研究中性點(diǎn)運(yùn)行方式對(duì)于提高配電系統(tǒng)運(yùn)行水平有重要意義,中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇是一個(gè)重要且涉及面很廣的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,其方式對(duì)配電系統(tǒng)過(guò)電壓、可靠性、繼電保護(hù)整定、電磁干擾、人身和設(shè)備安全等影響很大。我國(guó)以前以架空線路為主的配電網(wǎng)采取中性點(diǎn)不接地方式,隨著配電系統(tǒng)擴(kuò)大和線路增加,中性點(diǎn)不接地方式已不能滿(mǎn)足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求,因此以架空線路為主的配電網(wǎng)中性點(diǎn)逐漸采用消弧線圈接地方式。隨著配電系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展,越來(lái)越多的電力電纜代替了架空線路,配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也由原來(lái)的輻射狀、樹(shù)枝狀逐步完善為環(huán)狀,一些配電網(wǎng)隨之將中性點(diǎn)接地方式改變?yōu)樾‰娮杞拥。世界各?guó)采用的配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式,隨電壓等級(jí)不同而不同,對(duì)同一電壓等級(jí)的配電網(wǎng),各個(gè)國(guó)家及各個(gè)城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式也不盡相,美國(guó)有80%的配電網(wǎng)是中性點(diǎn)直接接地,其中小部分是接小電阻或電抗接地,15%是不接地,小部分是接消弧線圈接地。英國(guó)農(nóng)村架空線路是接消弧線圈接地,城市架空線路是經(jīng)小電阻接地。法國(guó)20kv架空線路是接小電阻接地或接電抗接地。日本22kv配電網(wǎng)接小電阻接地,6.6kv配電網(wǎng)不接地。此次選擇這個(gè)題目的目的就是根據(jù)任務(wù)書(shū)里所要求的:查資料,了解課題研究背景,熟悉中性點(diǎn)三種運(yùn)行方式,以及它們影響運(yùn)行的可靠性、設(shè)備的絕緣、通信的干擾、繼電保護(hù)等運(yùn)用,熟悉掌握MATLAB軟件,并運(yùn)用該軟件設(shè)計(jì)研究分析配電網(wǎng)有效接地和非有效接地的特性。中性點(diǎn)各種運(yùn)行方式的比較,做到各電壓等級(jí)配電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。選題的意義在于貫穿大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí),發(fā)揮自我創(chuàng)新意識(shí),根據(jù)老師的指導(dǎo)和課本資料獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì),一次自我學(xué)習(xí)的考驗(yàn),也為走入社會(huì)服務(wù)社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)!主要參考文獻(xiàn):[1]張艷霞,張蕙蘭.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制[M].科學(xué)出版社,201*.[2]董振亞.城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展和改進(jìn)[M].中國(guó)電力,1998.[3]要煥年.論電纜配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式[M].供用電,1993.[4]文慧.10kV中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)諧振接地方式[M].四川電力技術(shù),201*.[5]吳天明,謝小竹.MATLAB電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[M].國(guó)防工業(yè)出版社,201*.[6]王晶,翁國(guó)慶.電力系統(tǒng)的MATLAB/Simulink仿真與應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社,201*.[7]平邵勛,周玉芳.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式及運(yùn)行分析[M].中國(guó)電力出版社,201*.[8]于群,曹娜.MATLAB/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真[M].機(jī)械工業(yè)出版社,201*.

二、主要研究(設(shè)計(jì))內(nèi)容、研究(設(shè)計(jì))思路及工作方法或工作流程1、熟練掌握中性點(diǎn)運(yùn)行方式的概念和分類(lèi)。電力系統(tǒng)的中性點(diǎn):發(fā)電機(jī)、變壓器的中性點(diǎn)且指變壓器Y形接線運(yùn)行方式共三種:中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式2、根據(jù)分類(lèi)的不同說(shuō)明各種方式運(yùn)行的特性。當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(shí)各運(yùn)行方式所表現(xiàn)的特性中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí),由于沒(méi)有形成短路回路,流入接地點(diǎn)的電流是非故障相的電容電流之和,該值不大,且三相線電壓不變且對(duì)稱(chēng),不必切除接地相,允許繼續(xù)運(yùn)行,因此供電可靠性高,但其它兩條完好相對(duì)地電壓升到線電壓,是正常時(shí)的√3倍,因此絕緣水平要求高,增加絕緣費(fèi)用。,對(duì)無(wú)線通訊有一定影響。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí),除有中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外,還可以減少接地電流,通過(guò)消弧線圈的感性補(bǔ)償,熄滅接地電弧,但接地點(diǎn)的接地相容性電流為3倍的未接地相電容電流,隨著網(wǎng)絡(luò)的延伸,接地電流增大以致使接地電弧不能自行熄滅而引起弧光接地過(guò)電壓,甚至發(fā)展成系統(tǒng)性事故,對(duì)無(wú)線通訊影響較大。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí),發(fā)生單相接地時(shí),其它兩完好相對(duì)地電壓不升高,因此絕緣水平要求低,可降低絕緣費(fèi)用,但短路電流大,要迅速切除故障部分,對(duì)繼電保護(hù)的要求高,從而供電可靠性差,對(duì)無(wú)線通訊影響不大。3、利用MATLAB軟件仿真驗(yàn)證。利用MATLAB里面的SimPowerSystems(電力系統(tǒng)仿真工具箱)搭建模型,通過(guò)改變其中模塊的參數(shù)來(lái)仿真分析電網(wǎng)在不同接地時(shí)刻和不同接地情況下的零序電流變化規(guī)律,并對(duì)諧振接地做了更多研究。4、當(dāng)電網(wǎng)采用過(guò)補(bǔ)償、欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式時(shí),若電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障,對(duì)零序電壓和各線路的零序電流變化情況做了仿真分析,并從中指出各階段選線保護(hù)裝置可利用的特征量。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作進(jìn)度安排9月10日-9月20日查資料,閱讀相關(guān)文獻(xiàn)期刊,并寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。9月20日-10月10日詳細(xì)查閱資料,并進(jìn)一步熟悉MATAB軟件。10月10日-12月16日寫(xiě)畢業(yè)論文,并做相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)。12月19日-12月23日打印論文,指導(dǎo)教師和評(píng)閱老師對(duì)論文進(jìn)行評(píng)閱和評(píng)定成績(jī)12月23日-12月31日論文答辯。指導(dǎo)教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽字:____________年月日

難度份量綜合訓(xùn)練程度是否隸屬科研項(xiàng)目畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)小組審核意見(jiàn)組長(zhǎng)____________(公章)年月日

西安科技大學(xué)高新學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)教師指導(dǎo)記錄

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:

學(xué)生姓名:學(xué)號(hào):系別:專(zhuān)業(yè)班級(jí):序號(hào)日期指導(dǎo)、檢查內(nèi)容學(xué)生簽名123456789

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燕山大學(xué)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告

課題名稱(chēng):配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式研究學(xué)院(系):電氣工程學(xué)院年級(jí)專(zhuān)業(yè):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:董海艷完成日期:201*.3.26

一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài),說(shuō)明選題的依據(jù)和意義

對(duì)于配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的問(wèn)題,世界各個(gè)國(guó)家都有不同的觀點(diǎn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),因此,不同的國(guó)家甚至不同的城市,其配電網(wǎng)接地方式也不盡相同,其配電網(wǎng)的接地方式是根據(jù)各自的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和特點(diǎn)來(lái)確定的。

當(dāng)代配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式主要分為兩大類(lèi):一、有效接地系統(tǒng),即中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),包括我們熟知的中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地;二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng),即小電流接地系統(tǒng),包括中性點(diǎn)不接地,中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地三種方式。(一)國(guó)外配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展

原蘇聯(lián)對(duì)于中性點(diǎn)不接地的方式有過(guò)詳細(xì)規(guī)定,具體如下:6kV電網(wǎng)單相接地電流小于30A;10kV電網(wǎng)單相接地電流小于20A;15-20kV電網(wǎng)單相接地電流小于15A;35kV電網(wǎng)單相接地電流小于10A。當(dāng)單相接地電流超過(guò)上述規(guī)定時(shí),則需要采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。而在實(shí)際中,為提高供電可靠性,前蘇聯(lián)和東歐配電網(wǎng)基本采用了經(jīng)消弧線圈接地方式。消弧線圈是由德國(guó)工程師彼得遜于1916年發(fā)明并使用在配電網(wǎng)中,同時(shí)他也提出了經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)諧振接地方式。以此來(lái)解決因電網(wǎng)對(duì)地電容電流引起的單相接地弧光過(guò)電壓的問(wèn)題。消弧線圈自1916年投入使用以來(lái)積累了大量經(jīng)驗(yàn),如柏林市30kV電網(wǎng)中,共有電纜1400km,電容電流高達(dá)4kA,其也采用了經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。但消弧線圈并非解決了所有問(wèn)題,后來(lái)由于220kV電網(wǎng)中事故較多,19世紀(jì)60年代就不再使用消弧線圈了。

在英國(guó),其66kV的電網(wǎng)中性點(diǎn)采用了經(jīng)電阻接地的方式。對(duì)于33kV以下由架空線路組成的配電網(wǎng)則改成了經(jīng)消弧線圈接地的方式;而電纜組成的配電網(wǎng)仍舊采用經(jīng)電阻接地的方式。

法國(guó)城市配電網(wǎng)電壓定為20kV,其中性點(diǎn)采用的是經(jīng)電阻或電抗接地方式。自1962年開(kāi)始采用20kV電壓起,電纜共4886km,中性點(diǎn)采用經(jīng)小電阻接地方式,單相接地電流1kA。

比利時(shí)布魯塞爾的10kV系統(tǒng)的中性點(diǎn)采用的是小電阻接地方式,單相接地電流原為2kA,現(xiàn)在為了減少對(duì)通訊的影響,現(xiàn)該為1Ka.

美國(guó)在20年代中期至40年代中期,在其22-77kV電網(wǎng)中才用了快速切除故障的中性點(diǎn)直接接地方式,約占電網(wǎng)的71%。自1947年,經(jīng)消弧線圈接地方式有所發(fā)展;約占5.4%,經(jīng)電阻或小阻抗接地方式約各占6.5%;不接地系統(tǒng)約占10.6%。

自1950年以來(lái),日本20kV電纜和架空線路混合電網(wǎng)一直采用中性點(diǎn)不接地方式,而隨著電纜的增加,為防止接地繼電器的誤動(dòng)、拒動(dòng)和中性點(diǎn)位移,現(xiàn)在開(kāi)始采用經(jīng)40Ω-90Ω低電阻接地方式。1969年改用40Ω+460Ω電阻器接地方式,0.7秒短接460Ω電阻確保迅速準(zhǔn)確選線斷開(kāi)單相接地故障線路。1975年統(tǒng)計(jì)11-33kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)約占40%,經(jīng)消弧線圈約占28%,經(jīng)電阻接地約占30%,直接接地約占2%。其電阻接地電流限制在100-200A。東京電力公司所屬配電網(wǎng),其中性點(diǎn)接地方式為66kV配電網(wǎng)采用電阻、電抗和消弧線圈接地;22kV配電網(wǎng)采用電阻接地方式。(二)我國(guó)中壓系統(tǒng)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式發(fā)展

建國(guó)初期至80年代,我國(guó)完全參照了前蘇聯(lián)的規(guī)定,對(duì)3-66kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)主要采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地兩種方式。80年代中期,我國(guó)10kV配電網(wǎng)中電纜線路逐漸增多,定容電流增大,而且運(yùn)行方式經(jīng)常發(fā)生變化,對(duì)消弧線圈調(diào)整存在困難,當(dāng)單相接地的時(shí)間很長(zhǎng)時(shí),容易發(fā)展為兩相短路。對(duì)此,從1987年起,廣州采用了地電阻接地方式來(lái)滿(mǎn)足10kV電纜較低的絕緣水平;隨后深圳根據(jù)其10kV電網(wǎng)的實(shí)際情況,從95年開(kāi)始實(shí)施10kV電網(wǎng)的低電阻接地的工程;天津電纜網(wǎng)線比較多,過(guò)去多以消弧線圈接地為主,現(xiàn)在對(duì)其35kV電網(wǎng)試行低電阻接地方式。上海在90年代對(duì)35kV配電網(wǎng)全面采用低電阻接地方式。

中壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式在國(guó)內(nèi)也有不同的觀點(diǎn),并已成為電網(wǎng)改造中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題,根據(jù)我國(guó)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,解決了中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)長(zhǎng)期難以解決的技術(shù)難題。自動(dòng)跟蹤消弧線圈及接地選線裝置的不斷完善和推廣應(yīng)用,為中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地提供了技術(shù)保障。為此,在我國(guó)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式是我國(guó)中壓電網(wǎng)的發(fā)展方向。

世界各國(guó)大多在50年代前后,開(kāi)始采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地,到

六十年代以后,有的國(guó)家開(kāi)始采用直接接地或經(jīng)小電阻接地,有的扔采用經(jīng)消弧線圈接地方式。(三)選題的依據(jù)和意義

電力系統(tǒng)接地方式涉及配電網(wǎng)的供電可靠性、安全運(yùn)行、用戶(hù)安全、通信干擾、建設(shè)資金投入等諸多問(wèn)題。在專(zhuān)業(yè)技術(shù)方面涉及電力系統(tǒng)、過(guò)電壓、絕緣配合、通信自動(dòng)化、電磁干擾、繼電保護(hù)、接地設(shè)計(jì)等諸多方面。因此配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地是一個(gè)內(nèi)容廣泛,涉及領(lǐng)域眾多的系統(tǒng)工程問(wèn)題,收到國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者的重視,同時(shí)也是重要的研究課題。

近些年,世界各國(guó)工業(yè)飛速發(fā)展,電網(wǎng)所承受的負(fù)荷也隨之增加,為應(yīng)對(duì)所產(chǎn)生的的問(wèn)題,配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的改變,原有的架空線為主的配電網(wǎng)系統(tǒng)正在被電纜取代,隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及電纜的大量使用,系統(tǒng)中的電容電流大幅度的增加,特別是在后夜用戶(hù)負(fù)荷減少,電纜對(duì)地及相間電容形成的夜間容性無(wú)功過(guò)剩及對(duì)地電容電流的增大對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生的影響日益嚴(yán)重。特別是當(dāng)單相接地故障發(fā)生時(shí),過(guò)大的電容電流使電弧不能自熄,嚴(yán)重威脅到中壓配電網(wǎng)的安全運(yùn)行情況。同時(shí),非故障相的對(duì)地電壓的增大,導(dǎo)致線路故障的幾率也隨之增大,F(xiàn)在的社會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行要求越來(lái)越高,有些地區(qū)部門(mén)甚至需要不間歇供電,為應(yīng)對(duì)當(dāng)前面臨的問(wèn)題,選擇合適的中性點(diǎn)方式尤為重要。二、研究的基本內(nèi)容,擬解決的主要問(wèn)題

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所研究的課題是配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式研究,其主要內(nèi)容是:

1、理論分析不同的中性點(diǎn)接地方式下單相接地時(shí)暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)等值電路2、分別建立10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地、直接接地、經(jīng)低電阻接地、經(jīng)消弧線圈接地的MATLAB仿真模型

3、對(duì)四種中性點(diǎn)接地方式下發(fā)生單相接地故障時(shí)電壓、電流波形進(jìn)行分析。

通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的研究,以此來(lái)了解不同接地方式所具有的優(yōu)缺點(diǎn),以及每種方式的供電可靠性。三、研究步驟、方法及措施

本次的設(shè)計(jì)主要是對(duì)以電纜線路和混合線路為主的10kV電網(wǎng)中性點(diǎn)接地的不同方式進(jìn)行對(duì)比研究,通過(guò)供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、絕緣

水平、繼電保護(hù)以及通信干擾等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比,最后得出相關(guān)結(jié)論。

1、對(duì)比我國(guó)中壓配電網(wǎng)現(xiàn)在所采用的中性點(diǎn)不接地,經(jīng)小電阻接地,經(jīng)消弧線圈接地等幾種方式的工作原理,同時(shí)仿真直接接地時(shí)所帶來(lái)的問(wèn)題,以此來(lái)研究不同方式的優(yōu)缺點(diǎn)和合理性方式選擇。

(1)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地故障暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)分析;(2)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)分析;(3)中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)中單相接地故障暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)分析。2、根據(jù)近幾年采用消弧線圈,低電阻接地方式的運(yùn)行情況對(duì)10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地在不同方式接地下的供電可靠性、繼電保護(hù)、人身安全、設(shè)備安全、通信干擾等問(wèn)題進(jìn)行分析。

3、除此之外本次課題還將對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行研究:(1)不接地系統(tǒng)電容電流(2)經(jīng)消弧線圈的最小補(bǔ)償度(3)直接接地系統(tǒng)基波諧振抑制措施(4)中性點(diǎn)接地方式的合理選擇

4、本次課題主要是利用MATLAB中的電力系統(tǒng)仿真工具箱

(SimPowerSystems)搭建模型。通過(guò)對(duì)模塊參數(shù)的改變,比較分析配電網(wǎng)在不同的中性點(diǎn)接地方式下發(fā)生單相接地故障時(shí)故障線路,正常線路以及中性點(diǎn)出所通過(guò)的電流和電壓情況。四、研究工作進(jìn)度

14周:查閱文獻(xiàn),掌握相關(guān)知識(shí),熟悉Matlab軟件的使用方法。58周:搭建四種中性點(diǎn)接地情況下電力系統(tǒng)仿真模型。912周:對(duì)單相接地故障進(jìn)行仿真。

1316周:分析仿真結(jié)果,對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。1718周:撰寫(xiě)畢業(yè)論文,準(zhǔn)備答辯。

五、主要參考文獻(xiàn)

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六、指導(dǎo)教師意見(jiàn)

指導(dǎo)教師簽字:

年月七、系級(jí)教學(xué)單位審核意見(jiàn):

審查結(jié)果:□通過(guò)□完善后通過(guò)□未通過(guò)

負(fù)責(zé)人簽字:

年月

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