1、附件 1：项目级别：项目类别：项目编号：陕西煤业化工集团有限责任公司科学技术研究计划项目申报书项目名称: 北元化二谐波治理 申报单位: 化二动力检修分厂 联 系 人: 白永明 联系电话: 13109233233 申报日期: 2012 年 09 月 19 日陕西煤业化工集团有限责任公司制- 1 -陕西煤业化工集团有限责任公司科学技术研究计划项目申报书填报说明1、本申报书为申报单位申请集团公司科学技术研究计划项目的重要文件，各项内容须认真填写。表内栏目不能空缺，无此项内容时填“ / ” 。2、项目级别、类别和编号由集团公司填写。3、 “项目名称”要简洁、明确，字数不超过 25 个汉字；“申报单位”
2、名称用全称填写，不能省略。4、 “技术领域”是指项目的关键技术成果所属的领域。5、 “项目研究周期”指完成项目确定的研究目标所需的时间，不包括已进行的前期研究所用的时间和成果转化所需的时间。6、 “项目可行性分析”中各栏根据项目建议书提纲的要求，选择重要的事项填写。7、申报书正文采用 5 号宋字体填写，统一使用 A4 纸打印一式两份报集团公司，同时报送电子文档。- 2 -一、项目情况表申 报 单 位 北 元 化 二 动 力 检 修 分 厂 电 话项 目 负 责 人 白 永 明 性 别 男 年 龄 职 称项 目 参 加 人 数 3 其 中 ： 工 程 技 术 人 员 数 3协 助 单 位 化 工
3、 二 分 公 司技 术 领 域 煤 炭 化 工 装 备 制 造 建 筑 新 材 料 新 能 源 其 它 项 目 的 技 术 水 平 国 际 领 先 国 际 先 进 国 内 领 先 国 内 先 进 行 业 领 先 项 目 是 否 已 列 为 各 级 政 府 或 机 构 计 划 是 否 有 无 其 它 单 位 已 经 或 正 在 研 究 开 发 类似 项 目 有 无 若 有 ， 请 列 示 单 位 名 称项 目 投 入 资 金 万 元单 位 自 筹 万 元其 中 ：从 其 他 渠 道 获 得 的 资 助 万 元项 目 研 究 周 期 3月完 成 年 限 年 月 至 年 月本 年 度 进 展 目 标
4、查 找 谐 波 源 ；对 软 起 、 变 频 设 备 产 生 谐 波 进 行 着 台 治 理科 技 人 才 培 养 目 标 了 解 谐 波 产 生 的 原 因 ， 及 谐 波 的 性 质 和 治 理 方 案预 期 主 要 成 果 目 标 新 产 品 新 装 置 新 材 料 新 工 艺 （ 新 方 法 、 新 模 式 ） 应 用 软件 专 利 （ 含 发 明 、 实 用 外 型 、 外 观 设 计 ） 其 它 （ 论 文 、 论 著 、 研 究 报 告 等 ） 项 目 成 果 的 市 场 意 义 出 口 创 汇 替 代 进 口 填 补 国 内 空 白 属 国 内 短 缺 其 他 项 目 成 果
5、的 市 场 容 量 很 大 较 大 一 般 较 小 很 小 未 来 市 场 前 景 很 好 较 好 一 般 较 差 - 3 -项 目 应 用 后 预 计 奖 励 额 度二、项目可行性分析（简述）基 本 情 况 （ 150字 ） 谐 波 产 生 原 因 ：一是公司热电发电源质量不高产生谐波： 发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。 二是输配电系统产生谐波： 输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就
6、使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中 3 次谐波电流可达额定电流 0.5%。 三是用电设备产生的谐波： 晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中
7、 3 次谐波的含量可达基波的 30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥 6 脉整流器，变压器原边及供电线路含有 5 次及以上奇次谐波电流；如果是 12 脉冲整流器，也还有 11 次及以上奇次谐波电流。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近 40%，这是最大的谐波源。 变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。 电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉
8、料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是 2 7 次的谐波，平均可达基波的 8% 20%，最大可达 45%。 气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，它们会给电网造成奇次谐波电流。 家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。谐
9、波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。- 4 -项 目 方 向 性 与 必 要 性 （ 200字 ） 谐 波 危 害1、增加了发、输、供和用电设备的附加损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率。由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体的发热严重。 (1)对旋转电机的影响 谐波对旋转电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。在供电
10、系统中，用户的电动机负荷约占整个负荷的 85%左右。因此，谐波使电力用户电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。由于电动机的出力一般不能按发热情况进行调整，由谐波引起电动机的发热效应是按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。试验表明，在额定出力下持续承受为 3%额定电压的负序电压时，电动机的绝缘寿命要减少一半。因此，国际上一般建议在持续工作的条件下，电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的 2%。 谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大，但谐波会产生显著的脉冲转矩，可能出现电机转轴扭曲振动的问题。这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振，并使汽轮机叶片产生疲劳循环。 (
11、2)对变压器的影响 谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是 3 次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点按地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3 次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。 (3)对输电线路的影响 由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增加。在供应电网的损耗中，变压器和输电线路的损耗占了大部分，所以谐波使电网网损增大。谐波还使三相供电系统中的中性线的电流增大，导致中性线过载。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生
12、谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振。一般情况下，并联谐波谐振所产生的谐波过电压和过电流对相关设备的危害性较大。当注入电网的谐波的频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成谐波放大。在这种情况下，谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动，以至损坏设备，与此同时还可产生相当大的谐波网损。对于电力电缆线路，由于电缆的对地电容比架空线路约大 10-20 倍，而感抗约为架空线路的 1/2-1/3，因此更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大，造成绝缘击穿的事故。 (4)对电力电容器的影响 随着谐波电压的增高，会加速
13、电容器的老化，使电容器的损耗系数增大、附加损耗增加，从而容易发生故障和缩短电容器的寿命。另一方面，电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时，就会产生谐波电流放大，使得电容器因过热、过电压等而不能正常运行。 2、影响继电保护和自动装置的工作和可靠性 谐波对电力系统中以负序(基波) 量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序(基波) 量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰(如电气化铁道、电弧炉等谐波源还是负序源)则会引起发电机负序电流保护误动 (若误动引起跳闸，则后果严重)、变电站主变的复合电压启动过电流
14、保护装置负序电压元件误动，母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动，严重威胁电力系统的安全运行。 - 5 -3、使测量和计量仪器的指示和计量不准确 由于电力计量装置都是按 50Hz 的标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，会影响感应式电能表的正常工作。在有谐波源的情况下，谐波源用户处的电能表记录了该用户吸收的基波电能并扣除一小部分谐波电能，从而谐波源虽然污染了电网，却反而少交电费；而与此同时，在线性负荷用户处，电能表记录的是该用户吸收的基波电能及部分的谐波电能，这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏，而且还要多
15、交电费。电子式电能表更不利于供电部门而有利于非线性负荷用户。 4、干扰通信系统的工作 电力线路上流过的 3、5、7、11 等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外高压直流(HVDC)换流站换相过程中产生的电磁噪声(3-10kHz)会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误，影响电网运行的安全。 5、对用电设备的影响 谐波会使电视机、计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的元
16、件出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误。对于带有启动用的镇流器和提高功率因数用的电容器的荧光灯及汞灯来说，会因为在一定参数的配合下，形成某次谐波频率下的谐振，使镇流器或电容器因过热而损坏。对于采用晶闸管的变速装置，谐波可能使晶闸管误动作，或使控制回路误触发。 技 术 可 行 性 （ 350字 ， 重 点 阐 述 主 要 研 究 内 容 、 主 要 创 新 点 、 关 键 技 术 及 其 指 标 ）1)降低谐波源的谐波含量。也就是在谐波源上采取措施, 最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极,能够提高电网质量,可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。 2)采取脉宽调制(PWM)法。采用脉宽调
17、制(PWM)技术,在所需要的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲 ,这种方法可以大大抑制谐波的产生。 3)在谐波源处吸收谐波电流。这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法,这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。 4)改善供电系统及环境。对于供电系统来说,谐波的产生不可避免,但通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施都可以提高电网抗谐波的能力。选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡,可以有效地减小谐波对电网的影响。谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电,承受谐波的能力将会增大。对谐波源负荷由专门的线路供
18、电, 减少谐波对其它负荷的影响 ,也有助于集中抑制和消除高次谐波。 知 识 产 权 状 况 （ 100字 ， 重 点 阐 述 专 利 检 索 、 产 权 状 况）- 6 -经 济 可 行 性 （ 100字 ， 重 点 阐 述 经 济 指 标 、 投 入 产 出 比 、 经 济 效 益 ）实 施 条 件 （ 150字 ）1、减少非线性用电设备与电源间的电气距离。也就是减少系统阻抗，换句话说就是提高供电电压等级。例如，在丽水电业局的遂昌钢厂就取得了不错效果，该钢厂原是用 35kV 供电，由两个 110kV 变电所各架设一回 35kV 专线供电，而它的主要用电设备是电弧炉，虽然进行了五次、七次谐波治
19、理，但在 110kV 的 35kV 母线上测得谐波分量仍接近或稍超国家标准。但在丽水局在遂昌新建了一个 220kV 变电所而且离该钢厂仅 4km 左右，用 5 回35kV 专线供电，使 35kV 母线的谐波分量控制在国家标准以内，此外该厂还使用了较大容量的同步发电机，使这些非线性负荷的电气距离大大下降，使该厂生产的谐波对电网的危害性下降，这种方法投资是最大的，往往需要和电网发展规划相协调。2、谐波的隔离。非线性用电设备产生的谐波，它不仅直接影响到本级电网，而且经过变压器后，还会影响到上几级电网。如何把这些非线性用电设备产生的谐波不影响或少影响其他几级电网，这也是谐波治理的一个基本方法。这一方法
20、在电网中广泛采用，发电机发出的电能经过 Y/、Y0/、Y0/Y 等接线组别的变压器，把发电机产生的三次、九次等零序分量的谐波与上级电网隔离开来，因此在 110kV 以上高压电网上，三、九次谐波分量很小，几乎是零。而 10kV 由于大多数配变为 Y/Y0 接线， 35kV 也有少量 Y/Y0 接线的直配变，因此在 10kV 和 35kV 系统中三、九次谐波分量会比高压电网大。为了减少低压对10kV 电网的影响，我局现在 10kV 配电系统中推广使用了 D，yn11 接线组别的配电变压器，有效的减少了三、九次谐波的影响。3、安装滤波器。目前对变电所侧和用户侧谐波治理的方法，多采用安装滤波器来减少谐
21、波分量。滤波器分为有源滤波器和无源滤波器两大类。有源滤波器的基本工作原理是把电源侧的电流波型与正弦波相比较，差额部分由有源滤波器进行补偿，这是谐波治理的发展方向。目前由于功率电子元件容量做不大、电压做不高，而且成本很高，因此在现阶段不可能大量推广应用。随着科学技术的发展，功率电子元件的成本下降，这一技术一定会在谐波治理上占主导地位的。无源滤波器是通过 L、C 串联或并联，使其在某次谐波产生谐振，当发生串联谐振时，使滤波器两端该次谐波的电压很小，几乎接近零，这类滤波器往往接在变压器的二次侧出口处，从而使变压器的一次侧该次谐波的分量也很小，达到对该次谐波治理的目的。串联无源滤波器多用于对五、七、十
22、一次谐波治理中，而且往往同时采用两组以上滤波器，谐振在五、七次，同时起补偿电容器组的作用。目前，在电力行业中，它多用于 35kV 和110kV 变电所的 10kV 母线上，两组滤波器中的电容器容量大于变电所无功补偿容量，串联电感后，谐振在五、七次谐波频率中，使无源滤波器一物二用推 广 应 用 前 景 （ 100字 ）- 7 -效 益 与 风 险 预 测 （ 100字 ） 三、申报单位和集团公司意见申 报 单 位意 见单 位 负 责 人 ： （ 公 章 ）年 月 日集 团 公 司 技 术委 员 会 意 见主 任 ： （ 公 章 ） 年 月 日- 8 -集 团 公 司 总 经 理办 公 会 意 见
23、总 经 理 ： （ 公 章 ）年 月 日集 团 公 司 董 事 会意 见 董 事 长 ： （ 公 章 ）年 月 日项目建议书编写提纲要求- 9 -一 、 概 述1 项 目 背 景2 项 目 目 的 、 意 义 二 、 项 目 方 向 性 、 必 要 性 及 需 求 分 析1、 项 目 技 术 研 究 的 方 向 性 、 必 要 性 （ 是 否 符 合 国 家 产 业 与 科 技 政 策 、 集 团 公 司 技 术 发 展 战 略 和产 业板 块 及 所 属 公 司 的 技 术 发 展 方 向）2、 项 目 的 市 场 （ 生 产 ） 需 求 分 析（ 对 集 团 公 司 、 产 业 板 块 及
24、 所 属 公 司 的生 产 、 经 营 与 发 展 的 需 求 分 析 ）三 、 相 关 领 域 国 内 外 技 术 现 状 、 发 展 趋 势 及 现 有 工 作 基 础1、 国 内 外 同 类 技 术 现 状 、 专 利 等 知 识 产 权 情 况 分 析2、 拟 开 发 技 术 的 发 展 现 状 、 水 平 与 优 势 。3、 国 内 外 技 术 发 展 趋 势4、 现 有 的 工 作 基 础四 、 项 目 技 术 可 行 性 分 析1、 主 要 目 标2、 研 究 与 开 发 内 容3、 项 目 的 技 术 关 键 ， 包 括 技 术 路 线 、 难 点 、 创 新 点五 、 技 术
25、 、 经 济 效 益 、 市 场 风 险 分 析1、 技 术 经 济 效 益 分 析 （ 含 经 济 效 益 、 社 会 效 益 ）2、 推 广 应 用 前 景 分 析 （ 含 产 业 化 可 行 性 ）3、 项 目 实 施 的 风 险 分 析六 、 预 期 主 要 技 术 经 济 指 标七 、 申 请 单 位 简 况1、 单 位 简 况 （ 生 产 经 营 及 科 研 情 况 、 资 产 及 经 济 状 况 等 ）2、 协 助 单 位 简 况 （ 科 研 实 力 、 取 得 的 业 绩 及 成 果 等 ）3、 项 目 主 要 负 责 人 简 介4、 课 题 组 组 成 简 况 （ 年 龄 、 职 称 、 专 业 ）八 、 支 撑 条 件 、 组 织 措 施 及 主 要 实 施 步 骤1、 支 撑 条 件2、 组 织 管 理 的 措 施3、 组 织 实 施 的 主 要 步 骤九 、 资 金 预 算 及 来 源1、 资 金 预 算 2、 资 金 来 源十 、 其 它 说 明
