論節(jié)電器技術(shù)指標(biāo)
一、路燈節(jié)電的目的和意義
近年來，我國的路燈建設(shè)取得了飛速的發(fā)展，道路照明質(zhì)量不斷提高，高強(qiáng)度氣體放電燈被廣泛使用，對(duì)改善我國的投資環(huán)境,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，方便群眾生活，美化城市和作為一個(gè)外向型現(xiàn)代化城市的建設(shè)起了很大作用，但是伴隨而來的是能耗的大幅度提高，特別是近年來能源價(jià)格大幅度提升，使電力耗費(fèi)成為負(fù)擔(dān)，因此，有必要加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)，以期減緩能耗上升的趨勢。在我國政府建立節(jié)約型社會(huì)的號(hào)召下，路燈的節(jié)能必然成為一種趨勢。
二、路燈節(jié)電的理論依據(jù)
由于氣體放電燈消耗的功率是和它的輸入電壓有關(guān)的，以鈉燈為例見下圖c，從圖上可以看出當(dāng)電壓降低10%時(shí)，鈉燈的電流降低10%，而此時(shí)功率降低達(dá)25%，光通量則降低30%。由于在設(shè)計(jì)道路照度時(shí)已考慮到正常的照度需要，所以不應(yīng)以降低照度來節(jié)約能源消耗。但考慮到在后半夜時(shí)車輛人流都大為減少，此時(shí)供電電壓由于用電負(fù)荷減少而升高，所以此時(shí)采用降低供電電壓而適當(dāng)降低光源的光通量也是可行的，假設(shè)在后半夜供電電壓升高10%，此時(shí)再降低供電電壓10%來運(yùn)行，則光通量減少為額定值70%，而消耗功率此時(shí)可減少50%。
以下是一組實(shí)測數(shù)據(jù)，見下表，采用西安無線電二廠及南京三樂的節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，250瓦鈉燈。由表中可看出當(dāng)電壓從242伏降到198伏時(shí)輸入功率降低了140.6瓦。比220伏時(shí)額定功率值降低了53%。
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無線電二廠 |
南京三樂 | ||||
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電壓(V) |
220 |
198 |
242 |
220 |
198 |
242 |
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輸入電流 (A) |
2.82 |
2.5 |
3.33 |
3.16 |
2.73 |
3.43 |
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輸入功率 (W) |
228.2 |
179.4 |
303.2 |
265.4 |
210.2 |
350.8 |
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功率因數(shù) |
0.365 |
0.382 |
0.382 |
0.381 |
0.386 |
0.424 |
通過調(diào)整供電電壓，降低不必要的損耗，不僅可以達(dá)到節(jié)電的目的，同時(shí)，還能保護(hù)終端設(shè)備，延長設(shè)備的平均使用壽命。
在目前的路燈供電系統(tǒng)中，由于供電電壓不能調(diào)節(jié)，使得光源往往不能工作在較合適的狀態(tài)，現(xiàn)在的光源的壽命已很長，如GE的鈉燈壽命已達(dá)28000小時(shí)，國產(chǎn)的也達(dá)18000小時(shí)，但實(shí)際使用中往往達(dá)不到，主要原因是它的工作狀態(tài)達(dá)不到理想狀態(tài)，光源長期工作電壓過高的情況下，將會(huì)大大減低它的使用壽命且浪費(fèi)了大量的能源。所以，通過調(diào)節(jié)供電電壓的方法不但可以節(jié)能，還可延長光源的壽命，是一種較好的節(jié)能方式，
但是必須強(qiáng)調(diào)，節(jié)電多少是完全由路燈供電電壓決定的，當(dāng)供電電壓高時(shí)，通過降壓可節(jié)電，電壓越高，降壓越多，則節(jié)電率愈高，供電電壓低時(shí)就有可能達(dá)不到應(yīng)有的節(jié)電指標(biāo)。舉例來說，一臺(tái)節(jié)電器放在供電電壓為250伏的地方，節(jié)電率有可能達(dá)到40—50%，而同樣的節(jié)電器放在供電電壓為200伏的地方節(jié)電率就有可能0。
三、節(jié)電器的技術(shù)指標(biāo)
目前，市面上的節(jié)電器產(chǎn)品主要強(qiáng)調(diào)了它的節(jié)電率指標(biāo)，但從以上的討論我們可以看出，節(jié)電器的節(jié)電率實(shí)際和節(jié)電器本身沒有太大的關(guān)系(當(dāng)然不是完全沒關(guān)系，從后面的技術(shù)指標(biāo)調(diào)壓范圍可看出)，那么，我們應(yīng)當(dāng)如何確定一臺(tái)節(jié)電器的技術(shù)指標(biāo)呢？由于節(jié)電器是近幾年才推廣應(yīng)用的，目前，還沒有這方面的國家標(biāo)準(zhǔn)，這給我們?cè)诓少I時(shí)造成了很大困難，如何制定合理的節(jié)電器技術(shù)指標(biāo)是一個(gè)需要考慮的問題，最近我們?cè)诠?jié)電器招標(biāo)時(shí)參照電力交流穩(wěn)壓器制定了招標(biāo)時(shí)的節(jié)電器技術(shù)指標(biāo)，介紹出來供同行們參考：
主要指標(biāo)及技術(shù)要求
1、執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
² GB17625.1-2003《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值》
² GB17743-1999《電器照明和類似設(shè)備的無線電騷擾特性的限值和測量方法》
² GB7251.1-1997《低壓電器開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》
² GB4942.2-1993《低壓電器外殼防護(hù)等級(jí)》
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序號(hào) |
項(xiàng)目 |
技術(shù)要求 |
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2 |
輸入電壓范圍： |
三相380VAC（相電壓）±15% |
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3 |
外殼防護(hù)等級(jí) |
不低于IP54（戶外型） |
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4 |
電壓調(diào)整速率 |
≤5V/分鐘 |
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5 |
輸出電壓調(diào)節(jié)范圍： |
190--225伏（相電壓，輸入電壓大于225伏時(shí)），190--輸入電壓（相電壓，輸入電壓小于225伏時(shí)） |
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6 |
輸出穩(wěn)壓精度： |
≤±3% |
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7 |
介電強(qiáng)度： |
能承受2500V/1min； |
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8 |
承載能力 |
能承受瞬時(shí)1.5倍～2倍的超載 |
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9 |
使用環(huán)境溫度： |
-25℃～50℃ |
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10 |
具有時(shí)鐘程序控制 |
可設(shè)置任意時(shí)段輸出電壓值 |
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11 |
負(fù)載功率因數(shù)絕對(duì)值 |
≥0.8 |
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12 |
三相平衡 |
采用分相調(diào)節(jié)，具有三相自動(dòng)平衡功能 |
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13 |
旁路功能 |
具有自動(dòng)和手動(dòng)旁路功能 |
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14 |
EMC檢測： |
符合GB17743-1999的要求 |
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15 |
諧波檢測： |
符合GB17625-2003的要求 |
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16 |
防盜功能 |
有 |
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17 |
防雷防浪涌功能 |
有 |
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18 |
效率 |
>98% |
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19 |
門開、旁路開關(guān)信號(hào) |
提供無源開關(guān)信號(hào) |
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20 |
設(shè)備外觀要求 |
鋼板（不少于2毫米厚度），表面熱鍍鋅、噴塑處理，淺灰色 |
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21 |
其他 |
具有外箱防腐、防鼠、防高溫性能，產(chǎn)品最大允許溫升：800C。 |
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22 |
可長期連續(xù)工作，具有過壓、欠壓、過流、缺相、故障診斷，報(bào)警和保護(hù)功能。 |
節(jié)電設(shè)備安裝要求：
² 節(jié)電設(shè)備外漏金屬部件都必須安全接地，接地電阻小于4歐姆
² 節(jié)電設(shè)備安裝及電纜敷設(shè)應(yīng)滿足《城市道路照明工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》CJJ89-2001的要求。
² 節(jié)電設(shè)備運(yùn)行不應(yīng)影響正常照明，不應(yīng)造成路燈熄滅而無法啟動(dòng)。
下面對(duì)一些主要技術(shù)指標(biāo)作一個(gè)說明：
1、電壓調(diào)整速率：由于氣體放電燈的特性需要在每個(gè)周期進(jìn)行點(diǎn)燃，所以，要求它的供電電壓應(yīng)比較穩(wěn)定，當(dāng)進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)時(shí)，電壓從高往低調(diào)節(jié)時(shí)我們希望這個(gè)過程比較緩慢，如電壓急劇下降則有可能對(duì)燈的工作狀態(tài)造成影響甚至熄滅，根據(jù)美國通用電氣公司（GE）提出的要求我們制定出這個(gè)指標(biāo)。
2、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍：由于節(jié)電器主要是要調(diào)低輸出電壓而不需要升高電壓，所以調(diào)節(jié)范圍只是從輸入電壓往低調(diào)節(jié)，當(dāng)輸入電壓大于225伏時(shí)，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為190--225伏，當(dāng)輸入電壓小于225伏時(shí)，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為190--輸入電壓。此時(shí)最大電壓調(diào)節(jié)范圍為63伏，這個(gè)指標(biāo)直接確定了節(jié)電器的容量，因?yàn)楣?jié)電器的容量等于調(diào)節(jié)最大電壓乘于輸出電流，當(dāng)輸出電流不變時(shí)，調(diào)節(jié)范圍越大，節(jié)電器的容量越大，此項(xiàng)指標(biāo)制定的有點(diǎn)苛刻了，實(shí)際調(diào)節(jié)范圍40伏就應(yīng)該滿足一般要求了，追求過大的調(diào)節(jié)范圍會(huì)造成節(jié)電器成本上升。
3、輸出穩(wěn)壓精度：這項(xiàng)指標(biāo)是保證當(dāng)供電電壓波動(dòng)時(shí)節(jié)電器輸出電壓保持穩(wěn)定，顯然穩(wěn)壓精度越高越好，但會(huì)帶來成本的上升，實(shí)際路燈工作也不需要太高的精度，我們?nèi) 堋?%應(yīng)該可以滿足路燈的工作要求了。
4、三相平衡：由于負(fù)載不平衡或其他原因有時(shí)會(huì)造成供電電壓三相不平衡，如果節(jié)電器能夠分相獨(dú)立調(diào)節(jié)，則可使得輸出電壓保持三相平衡，這對(duì)負(fù)載是有利的。
四、 節(jié)電器運(yùn)行時(shí)的要求
因?yàn)槊織l道路的照度在設(shè)計(jì)時(shí)都有要求，我們應(yīng)用節(jié)電器的目的是在保證路面照度的前提下來進(jìn)行節(jié)電，在前面理論分析時(shí)我們已經(jīng)指出，在后半夜車輛人流減少時(shí)可適當(dāng)降低路面照度，所以我們要求節(jié)電器在運(yùn)行時(shí)前半夜必須保證輸出電壓為額定電壓220伏，此時(shí)是為保證路面的設(shè)計(jì)照度，當(dāng)后半夜時(shí)保證輸出電壓為200伏，這主要是考慮到在在有線路電壓損失的情況下線路末端的電壓應(yīng)能保證光源的正常運(yùn)行。
以上是我們的一些粗淺認(rèn)識(shí)，供大家參考和討論。
作者簡介：午崇軍，西安路燈管理處高級(jí)工程師，從事城市照明工程研究。
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