路灯降压节电方式分析

大众用电2007/9 ● 栏 目 编 辑/ 肖 朝 晖 15 ● 大庆油田 庞素文 孙晓光 路灯降压节电方式分析 1 路灯节电的理论依据 气体放电灯消耗的功率与它的输入电 压有关,以 400W钠灯为例见图 l,当电压 降低10%时,电流降低10%,而此时功率降 低25%,光通量则降低30%。由于在 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 道路照度时已考虑到正常的照度需要,所 以不应以降低照度来减少能源消耗。但考 虑到后半夜车辆人流都大为减少,此时供 电电压由于用电负荷减少而升高,所以此时采用降低供电电 压来适当降低光源的光通量也是可行的。假设在后半夜供电 电压升高10%,此时再降低路灯供电电压10%来运行,则光通 量减少为70%额定值,而消耗功率可减少50%。 2 路灯降压节电方式比较 目前在供电电源端节电的方式主要有 2种:一是采用半 夜灯,二是采用调压的方式。半夜灯是通过在下半夜关掉一部 分路灯的方法来节能,它具有简单易行的特点,缺点是道路照 明不均匀,且无法解决下半夜电压高而影响光源寿命的问题。 通过降低供电电压不但可以节能,还可以延长光源的寿命,是 一种较好的节电方式,目前国内已有地方在进行试运行。 对现有照明系统的节能改造,一般采用加装节能设备较 为经济和实用。目前国内销售的照明节能设备很多,其中照明 控制调控装置所占比例最大。从工作原理上大致分为3大类。 2.1 可控硅斩波型照明节能装置 可控硅斩波原理是通过控制晶闸管(可控硅)的导通角, 将电网输入的正弦波电压斩掉一部分,从而降低了输出电压 的平均值,达到控压节电的目的。 这类节能调控设备对照明系统的电压调节速度快,精度 高,可分时段实时调整,有稳压作用。由于主要采用电子元件, 相对来说体积小、设备轻、成本低。 但该调压方式存在一致命缺陷,由于斩波,电压无法实现 正弦波输出,并会出现大量谐波,形成对电网系统谐波污染, 危害极大,不能用于有电容补偿电路中。此类设备因其自身存 在谐波污染的缺陷,如果再加装滤波设备,成本太高,是不经 济的,所以不宜用于照明电路中。 2.2 自耦降压式调控装置 自耦变压器与普通变压器的区别在于:自耦变压器的一、 二次侧线圈不仅有磁的联系,还有电的联系,所以,在输出电 压调节范围不大时它的容量较小,所以消耗的材料小,造价 低,效率高。这类产品最大的优点是克服了可控硅斩波型产品 产生谐波的缺陷,实现了电压的正弦波输出,结构和功能都很 简单,可靠性也较高。目前应用的有2种方式,即固定抽头方 式和连续调节方式。 (1)固定多档自耦降压器。由于其核心部件是一个多抽头 的变压器,变压比是固定的,一般副边有 3～5个降压抽头,分 别降 5V、10V、15V、20V,一旦接线端固定,降低电压就是固定 值。当电网电压波动时,调控装置的输出电压也会上下波动, 这样照明的工作电压处在不稳定波动状态,无法对电起到保 护作用。当电网电压高时,节电率不是最佳状态;而电网电压 低时,可能出现欠压现象,造成灯具无法正常点亮,反而降低 灯具寿命,这是这类调控装置存在的最大安全缺陷。 (2)连续调节自耦型降压器。它可通过电刷在线圈的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面 平滑移动或滚动,改变线圈的变比而调节输出电压。优点是可 实现无级平滑调节,调节精度高。但由于电刷调节回路是串在 主回路中,因此承受的电流大,电刷易接触不良,产生火花,引 起触点磨损。 2.3 智能照明节电器 从前2类节电产品来看,它们各有优缺点,之所以不能得 到大量使用,是因为其本身都存在技术缺陷。可控硅(相控)型 优点是,可实时精确控制输出电压,满足照明用电的最佳值, 缺点是电压无法实现正弦波输出,有谐波污染。而自耦降压型 的优点正好是能做到电压正弦波输出,却不能实现电压的自 动精确控制,只能固定降电压,不能升压和稳压,如果能将两 者优势结合互补,去除缺陷,就是相对比较理想的照明节能产 品了。智能照明调控装置工作原理,采用微电脑控制系统,实 时采集输出、输入电压信号与最佳照明电压比较,通过计算进 行自动调节,从而保证输出最佳的照明系统工作电压。 智能照明调控装置具有以下特点:(1)优化电能质量,节 约照明用电,稳定最佳工作电压。调控装置可根据用户现场实 际需求,实时在线调控输出最佳照明工作电压,并能将其稳定 在±2%以内,有效提高电能质量,从而达到节电10%～40%;(2) 多时段节能运行。根据用户实际的照明需求,调控装置还可通 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 80 90 100 110 120 灯管 电流 灯管 电压 功率 总光 通量 各 种 量 的 变 化 率 ( % ) 电源电压(%) 图1 400W高压钠灯 需求侧管理DemandSideManagement中国电力科学研究院 需求侧研究中心协办 ▲▲▲ 大众用电2007/916 ● 栏 目 编 辑/ 肖 朝 晖 过程序进行多时段节能电压设置,从而满足用户不同光源、不 同时间的需求,实现最佳照明状态和最大节电率;(3)实时稳 压、控压。在电压波动很大的地方,如电气设备比较多的厂区, 电压波动达到±15%;路灯后半夜的供电电压也会达到250V。 智能调控装置高稳定的最佳照明电压,能够延长电光源寿命 2～4倍,减少照明运行维护成本30%～50%。 此类产品大多采用了补偿变压器调节电压等方式。 (1)补偿变压器调节电压的原理:补偿变压器调节电压的 原理见图2。 补偿式调压器输出为正弦波无谐波干扰,它的变压器容 量仅为需要调节的部分的容量,因此可用较小的容量控制较 大的容量输出,输出效率高,调节方便,过载能力强,适合在大 中功率场合下应用。 (2)矩阵型调节器原理见图3。 此类调节器在电路中串入了多组补偿变压器,通过调节不 同的继电器触点,便可在输出端得到不同的电压组合,如图中 输出可以等于输入减去u1,或减去u2,或减去(u1+u2)。当补偿变 压器组数足够多时可得到需要的任意调节精度,缺点是电压调 节为有级调节,当补偿变压器组数少时,一级调节的电压可能 产生跳跃,电路复杂,且为有触点切换,当切换大电感的初级线 圈时,容易产生过电压和冲击电流,将会使得运行不稳定。 (3)无触点补偿式调压器是用可控硅代替了图 3中的继 电器触点,可控硅工作在全导通状态,因此无谐波产生。可控 硅交流稳压器,是针对目前大部份电网电压不稳定、突变频繁 的状况而研制生产的新一代交流稳压器,它集合了微机测控、 可控硅无触点开关和变压器技术于一体,具有容量大、体积 小、响应快、无噪声等特点。 3 需要解决的问题 路灯降压节电是近几年才提出的,如何更好的去应用还 有很多工作要做: (1)需要通过实验验证光源输出光通量和输入电压的关 系。理论上讲,负载的功率和他的输入电压是成平方关系的, 即输入电压降低10%,负载消耗的功率降低20%,此时光通量 也应降低20%。但现有的节能产品认为气体放电灯不同于白 炽灯,电压降低 10%,光输出只降低 7%～10%,这需要通过试 验来验证; (2)验证光源在道路上的照度和输入电压的关系; (3)光源在输入电压降低时对启动时的影响以及和寿命 的关系,启动时降低电压是不是有利需要研究; (4)研究调节光源输入电压的方法和调节电源的效率,目 前的节能产品形式较多,有有触点的,又无触点的,有有级调 压的,有无级调压的,调压的精度取多少合适,须通过研究试 验选取比较适合路灯运行的方式。 图2 补偿变压器调节电压原理 输入电压 输出电压 补偿电压 图3 矩阵型调节器 输入 输出 U2U1 B1 B2 级数级数 DemandSideManagement需求侧管理 中国电力科学研究院 需求侧研究中心协办 ▲ ▲ ▲ 小资料 1 使用紧凑型荧光灯 由于照明设备无处不在,常常得不到像空调机之类的大 型耗电设备那么多的关注。而这意味着,人们一直忽视照明 领域存在着巨大的改良潜力。通过改进传统照明装置的技 术,大大降低其能耗。紧凑型荧光灯通常可以节省75%的照 明费用,而且比普通白炽灯泡的使用寿命长。很多紧凑型荧 光灯甚至可以发出柔和的光线,达到与白炽灯相似的照明效 果。欧美国家很多电力公司向用户提供电费折扣,从而将可 以产生100W白炽灯照度的24W紧凑型荧光灯的使用成本 降到每只1美元。 2 利用半导体的发光二极管技术 用发光二极管(LED)取代传统的交通信号灯,大幅削减 了很多城市的用电量。一般情况下,在交通信号灯中用1只 11W的发光二极管换下1只140W的白炽灯,会产生节能 92%的效果。发光二极管已做好进入更多工业应用领域的准 备,比如超级市场里的冷藏柜。目前生产白色的LED光源还 比较困难,因为白色发光二极管比彩色发光二极管的成本高 很多。但据照明专家预测,再过几年,白色发光二极管的价格 就有望下降到一定水平,从而可以得到更广泛的使用。 3 利用自然光取代部分室内照明 与此同时,消费者和企业都在采取各种各样的新方法, 比如“收集”自然光的装置,先将自然光集中起来再投射到室 内,那样建筑物内就不需要使用大量的灯光照明了。沃尔玛 超市一直在完善日光收集技术,通过折射天窗将日光引入店 里,这样的天窗收集日光却不辐射热量。照度感应器根据可 用的自然光照度自动调整店内的荧光灯照度。在每家沃尔玛 店安装这种照明系统的平均投入约20万美元,通过节省电 费和降低空调费用,在2～3年之内即可收回投资。 照 明节能 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施