路灯降压节电的方法及其影响因素

路灯降压节电的方法及其影响因素

一、研究的目的和意义

近年来，我国的路灯建设取得了飞速的发展，道路照明质量赓续进步，高强度气体放电灯被广泛使用，对改善我国的投资环境,促进经济快速发展，方便群众生活，美化城市和作为一个外向型当代化城市的建设起了很大作用，但是伴随而来的是能耗的大幅度进步，分外是近年来能源价格大幅度提拔，使电力耗费成为负担，以西安市为例，1995年全年路灯电费为600万元，到2003年已上升到1800万元，因此，有需要增强技术改进，以期减缓能耗上升的趋势。在全球都在提倡绿色照明的时代，路灯的节能必然成为一种趋势。

二、路灯节电的理论依据

因为气体放电灯消费的功率是和它的输入电压有关的，以钠灯为例见图c，当电压降低10%时，电流降低10%，而此时功率降低达25%，光通量则降低30%。因为在设计道路照度时已考虑到正常的照度必要，所以不应以降低照度来节约能源消费。但考虑到在后午夜时车辆人流都大为削减，此时供电电压因为用电负荷削减而升高，所以此时采用降低供电电压而适当降低光源的光通量也是可行的，假设在后午夜供电电压升高10%，此时再降低供电电压10%来运行，则光通量削减为额定值70%，而消费功率此时可削减50%。

以下是一组实测数据，见下表，采用西安无线电二厂及南京三乐的节能型电感镇流器，250瓦钠灯。由表中可看出当电压从242伏降到198伏时输入功率降低了140.6瓦。比220伏时额定功率值降低了53%。

无线电二厂

南京三乐

电压(V)

220

198

242

220

198

242

输入电流(A)

2.82

2.5

3.33

3.16

2.73

3.43

输入功率(W)

228.2

179.4

303.2

265.4

210.2

350.8

功率因数

0.365

0.382

0.382

0.381

0.386

0.424

改革开放以来，我国的发电设备不断竣工并网发电，输配电网经过升压改造，使原来电网末端电压偏低的现象得到改善，但如此带来电网的电压普遍偏高，特别是晚间电压更高，譬如某地区有些单位晚上220伏电压达到254伏，普遍单位接近240伏，此时用电设备在高于设备额定电压状态下运行，将会导致设备过度发热，缩短寿命，实验证明白炽灯的电源电压升高5%，寿命降低47%，荧光灯电压升高10%，寿命降低15%，而大量的电气设备（如电动机、变压器、接触器、电磁铁等）带有铁芯的电气、电压升高则会引起铁损和铜损增加。因为电气设备在高于额定电压和电流状态下运行时，铁芯损耗与总的电压的平方成正比，铜损则与电流的平方成正比，所以形成了较大的能源浪费。而且会降低设备的平均使用寿命。

通过调整供电电压，降低不必要的损耗，不仅可以达到节电的目的，同时，还能保护终端设备，延长设备的平均使用寿命。

在目前的路灯供电系统中，由于供电电压不能调节，使得光源往往不能工作在较合适的状态，现在的光源的寿命已很长，如GE的钠灯寿命已达28000小时，国产的也达18000小时，但实际使用中往往达不到，主要原因是它的工作状态达不到理想状态，根据西安市目前的供电变压器电压检测发现。80%的供电电压偏高，特别是后半夜有的变压器输出电压高达250伏以上，光源长期工作与此环境下，将会大大减低它的使用寿命且浪费了大量的能源。所以，通过调节供电电压的方法不但可以节能，还可延长光源的寿命，是一种较好的节能方式。

三、我国路灯照明节能的现状

提高道路照明效率的方法有多种，如采用高效率光源，灯具等，目前在道路照明中大量的采用了高效率的高压钠灯照明，灯具的效率也在不断提高，以下我们只讨论路灯降压节电的方法及其影响因素。

目前在供电电源端节能的方式主要有两种，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达到节能，它具有简单易行的特点，缺点是使得道路照明不均匀，且无法解决下半夜电压高而影响光源寿命的问题。

通过降低供电电压的方法不但可以节能，还可延长光源的寿命，是一种较好的节能方式，目前在国内已有地方在进行试运行。

1、目前常用的降压方式：目前应用的交流调压方式主要有接触调压器，感应调压器，移圈调压器，磁性调压器，补偿式调压器，有载调压电力变压器，晶闸管调压器等几种不同方式。

2、常用降压方式比较：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三大类。

（1）可控硅斩波型照明节能装置

原理：采用可控硅斩波原理，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，因为主要是电子原件，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，使电压无法实现正弦波输出，还会出现大量谐波，形成对电网系统谐波污染，危害极大，不能用在有电容补偿电路中。（现代照明设计要求规定，照明系统中功率因数必须达到0.9以上，而气体放电灯的功率因数在一般在0.5以下，所以都设计用电容补偿功率因数）在国外发达国家，已有明文规定对电气设备谐波含量的限制，在国内，北京、上海、广州等大城市，已对谐波含量超标的设备限制并入电网使用。

大功率可控硅斩波型节电设备，因其自身存在谐波污染的缺陷，如果加装滤波设备，成本太高，是不经济的，所以此类设备是不宜用于照明电路中。

（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比较小，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，当然可靠性也比较高。目前应用的有两种方式，即固定抽头方式和连续调节方式。

存在的技术缺陷：

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，一般副边有三到五个降压抽头，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