淺談城市照明有功和無(wú)功節能技術(shù)
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一、有功節能技術(shù)
有功節能技術(shù) 大致分為三種，即：可控硅斬波技術(shù)、自耦降壓式調控技術(shù)和微電腦智能控制技術(shù)。
可控硅斬波技術(shù)。其原理是通過(guò)控制可控硅的導通角，將電網(wǎng)輸入的正弦波電壓斬斷一部分，從而降低輸出電壓的平均值，達到調壓節電的目的。這種節能調控設備對照明系統可實(shí)時(shí)精確控制輸出的電壓，滿(mǎn)足照明用電的最佳值，且調節電壓的速度快，精度高，可分時(shí)段實(shí)時(shí)調整，有穩壓作用，而且采用的電子元件相對來(lái)說(shuō)體積小、設備輕、成本低。
但該調控方式存在致命缺陷，由于斬波電壓無(wú)法實(shí)現正弦波輸出，還會(huì )出現大量諧波，對電網(wǎng)系統諧波污染的危害極大，因此不宜用在有電容補償的電路中。特別是大功率可控硅斬波型節電設備自身存在諧波污染的缺陷，不僅縮短電力電容器的使用壽命而且增大變壓器的銅耗、鐵耗，減少變壓器的實(shí)際使用容量，增加無(wú)功損耗，浪費電能，嚴重時(shí)還使電器設備過(guò)熱，造成開(kāi)關(guān)、接觸器等電器設備的誤動(dòng)作或其它危害，目前，在國外發(fā)達國家已有明文規定限制諧波含量超標的電器設備并入網(wǎng)使用。
自耦降壓式調控技術(shù)。其原理是通過(guò)一個(gè)自耦變壓器機芯，根據輸入電壓高低情況，連接不同的固定變壓器抽頭，將電網(wǎng)電壓降5、10、15、20V等幾個(gè)檔，以達到降壓節電的目的，同時(shí)克服可控硅斬波型設備產(chǎn)生諧波的缺陷，實(shí)現電壓的正弦波輸出。這種節電設施只能固定降電壓，不能升壓和穩壓，不能實(shí)現電壓的自動(dòng)精確控制。特別當電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，調控裝置的輸出電壓也會(huì )上下波動(dòng)，致使照明設施的工作電壓處在不穩定的狀態(tài)，無(wú)法達到對電光源的保護作用。當電網(wǎng)電壓升高時(shí)，節電率不是最佳狀態(tài)，而電網(wǎng)降低時(shí)，可能出現欠壓現象，造成光源無(wú)法正常點(diǎn)亮，反而降低光源壽命，這是這類(lèi)節電設施的缺陷所在。
微電腦控制技術(shù)。其原理是使用微電腦控制技術(shù)，系統實(shí)時(shí)采集輸出、輸入電壓信號，與最佳照明電壓進(jìn)行比較，通過(guò)計算自動(dòng)調節，從而保證輸出最佳的照明系統工作電壓。
它的技術(shù)特點(diǎn)是：1.采用微電腦技術(shù)和高可靠性的軟件和硬件設計實(shí)現控制過(guò)程智能化。2.針對電網(wǎng)電壓偏高和波動(dòng)現象，實(shí)時(shí)對在線(xiàn)電源動(dòng)態(tài)跟蹤，對電流連續調節、調控輸出最佳照明電壓和功率，實(shí)現穩定工作電壓，減小工作電流，提高電力質(zhì)量，節約照明用電。3.多時(shí)段節能運行?？筛鶕脩?hù)的實(shí)際照明需求，通過(guò)程序多時(shí)段節能電壓設置，滿(mǎn)足用戶(hù)對不同光源、不同時(shí)間的需求，實(shí)現最佳照明狀態(tài)和最大節電率。4.實(shí)現光源的軟啟動(dòng)和慢斜波控制過(guò)程。由于采用低壓軟啟動(dòng)進(jìn)行充分預熱，能減少啟動(dòng)電流的沖擊，有效提高光源的壽命。在調壓、穩壓過(guò)程中，智能調控裝置采用慢斜波方式，讓電壓在設定時(shí)間內緩慢過(guò)渡，保證光源不受電壓、電流的沖擊，降低對電光源損壞，延長(cháng)使用壽命。5.實(shí)現正弦波輸出，對電網(wǎng)無(wú)諧波污染，對浪涌電壓沖擊時(shí)及耐瞬時(shí)大負荷沖擊能力強。這類(lèi)照明節電技術(shù)的實(shí)施成本雖然略高于前兩種，但由于能實(shí)現智能照明調控，有效保護電光源，降低電能消耗，節能效果明顯，所以經(jīng)濟性和可靠性遠遠好于前兩種有功節能技術(shù)，是目前國際和國內比較成熟的照明節電技術(shù)。
二、無(wú)功節能技術(shù)
無(wú)功功率同有功功率一樣，是保證電能質(zhì)量不可分割的一部分。用電系統應該保證無(wú)功功率的平衡，否則將會(huì )引起線(xiàn)路損耗增大，電壓降低，功率因數下降，甚至造成設備損壞。在道路照明中，無(wú)功損耗帶來(lái)的利率電費和附加電費(無(wú)功損耗罰款)約占全部電費的20％。由此可見(jiàn)，增裝無(wú)功補償設備，提高網(wǎng)絡(luò )的功率因數，對電網(wǎng)的降損、節電以及設備的安全運行具有極為重要的作用。
目前在道路照明中，采用無(wú)功節能技術(shù)有三種：電容器單燈補償、早期的電容器集中補償和微電腦智能型集中補償。
電容器單燈補償技術(shù)。它是在單燈燈具中安裝電容器，分散補償，達到提高功率因數的目的，對于一條路甚至幾條路的路燈設施具有較好的補償效果。但是對于不同的供電臺區，由于遍布路、街、巷、小區等的燈具類(lèi)型不同，光源種類(lèi)不同，特別是多數站區安裝不同瓦數的光源，于是整個(gè)站臺供電系統功率因數就無(wú)法達到指標要求。此外，電容器開(kāi)路損壞不易檢測，難于維護，長(cháng)期運行勢必提高整個(gè)供電站臺的無(wú)功功率損耗，降低供電效率，造成電能浪費，這是目前道路照明領(lǐng)域普遍存在的狀況。
早期的電容器集中補償技術(shù)。其特點(diǎn)是，采用機械式接觸器控制電容器投切方式，具有集中補償、自動(dòng)調控無(wú)功功率的特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是，觸電電流大，有涌流產(chǎn)生，易燒毀觸點(diǎn)，縮短接觸器、電容器使用壽命，而且轉換開(kāi)關(guān)時(shí)間長(cháng)，易造成補償滯后，不適應三相不平衡負荷。該技術(shù)是九十年代初期的標準，屬于淘汰型技術(shù)，目前已經(jīng)很少采用。
微電腦智能性集中補償技術(shù)。采用單機或DSP芯片以及大規模集中電路作控制模塊和數據采集模塊，能自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)無(wú)功功率變化，快速采樣、運算并發(fā)出投切信號。開(kāi)關(guān)模塊采用大功率晶閘管實(shí)現電容器組的零電壓投入和零電流切除，無(wú)浪涌電流沖擊、無(wú)火花和諧波干擾。該技術(shù)作為新一代的集中補償技術(shù)，目前已被廣泛應用。
其主要技術(shù)特點(diǎn)：1.實(shí)現控制模塊的數字化和智能化，確?？刂凭冗\行的可靠性；2.全自動(dòng)分相、分段自動(dòng)按需補償；3.物理量取樣可為無(wú)功電流相角差等綜合量，改善電網(wǎng)功率因數，降低總電流，使負荷功率因數控制在0．95—0．99；4.可根據三相無(wú)功功率的電流具體情況，選擇單項分別進(jìn)行補償，不產(chǎn)生涌流沖擊；5.采用無(wú)觸電開(kāi)關(guān)，切提速度快，整機使用壽命長(cháng)；6.可靈活設定過(guò)壓、欠壓、欠流延時(shí)等參數，具有完善的越限報警和過(guò)壓、欠壓、缺相、缺零、諧波、越限保護縮閉功能，保證系統安全運行；7.采用“自愈式”電容器，具有使用壽命長(cháng)、可靠性強、溫升小、無(wú)需專(zhuān)門(mén)散熱裝置的優(yōu)點(diǎn)；8.具有數據采集功能和標準的通信接口，可實(shí)現遠程實(shí)時(shí)檢測和計算機聯(lián)網(wǎng)管理。此外，采用集中補償技術(shù)，原有的單燈補償裝置對路燈系統并不構成影響，而能更好發(fā)揮集中補償與分散補償相結合的作用，具有很好的補償和節能效果。
總之，有功節能技術(shù)和無(wú)功節能技術(shù)各有優(yōu)勢，應該根據供電網(wǎng)絡(luò )和路燈設施狀況進(jìn)行綜合分析選擇。筆者認為：有功節能技術(shù)宜采用微電腦控制技術(shù)，無(wú)功節能技術(shù)宜采用電容單燈補償技術(shù)。
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