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摘 要 本文根据道路照明用电负荷的主要特点，提出有关提高负载功率因数，调整供电变压器配置、降低用电量等主要节电措施。 关键词 道路照明 负荷特点 节电措施引言节能降耗，减少污染，是落实科学发展观的重要举措。也是利在当代、造福子孙的大事。在电力供应持续紧张的情况下，建设部和发改委专门就城市道路照明节电问题发出通知，明确提出城市道路照明要向“高效、节能、环保、健康”的“绿色照明”方向发展，其意义十分重大。 1、 道路照明用电负荷的主要特点道路照明用电与工业、民用生活用电相比，具有如下不同点： 1）负荷稳定。路灯供电是一段路灯由一根三相四线电缆输送，电源从控制箱送出，并自动控制开灯和关灯。当路灯工程安装完成后，用电功率也就相对固定，除了刚开灯的启动电流较大外，正常工作后用电负荷相对稳定。 2）负载功率因数偏低。道路照明普遍使用高光效的高压钠灯或金卤灯，这两类光源均需要电感性镇流器，由于为感性负载，因此负载功率因数较低，约为0.45. 3）用电时间固定。夜晚开灯白天关灯，根据季节不同日用电时间在10~12h之间，平均每天11h. 4）低压供电距离较远。由于路灯用电呈线状分布，需采用分段供电，最远用电点距电源甚至达2km,多数在1km左右以内。 2、路灯节电的主要措施路灯节电的措施较多，有些措施节电效果显著，经济合算，现简述如下： 1）装设低压无功补偿电容器，提高负载功率因数，减小无功电流，达到降低线路损耗和变压器损耗的目的，同时提高供电变压器的利用率。 2）调整供电变压器配置，减少基本电费支出。 3）降低用电量，减少有功电费支出。 4）其他节电措施。 5）增大供电线路截面积，减小线路压降带来的损耗，但增大供电线路截面积会增加投资，不可能任意增大，需根据技术经济比较，选择合理的线径。 3、装设补偿电容 提高功率因数钠灯之类带电感镇流器的灯具，其负载电流相位滞后于电压相位，导致负载功率因数较低，约为0.45左右。装设低压无功补偿电容器，提高负载功率因数，可减小无功电流，达到降低线路损耗和变压器损耗的目的，同时提高供电变压器的利用率。装设无功补偿有集中、就地（单灯）补偿两种方法，但各有优缺点。集中补偿法是在路灯供电控制箱处集中装设低压大容量三相无功补偿电容器，优点是投资少，维护管理简单，费用低，无功负荷电流不经变压器，降低电容器前级线路和变压器的有功无功损耗；缺点是电容器后至负载的线路上存在无功损耗。就地补偿法无功电容器正好克服上述缺点，缺点是每灯需配备一只小电容器，总投资较高，维修管理不便。对于路灯用电使用公用变压器情况下供电部门不考核无功时，装设集中补偿电容器对用户无直接经济效益，只对供电部门有利，但就地补偿能使双方都得到好处。对既考核有功又考核无功的路灯专用变压器，装设低压无功补偿电容器是一项简便易行，收效显著的举措，现已被大力推广。现以普遍使用的150~400W高压钠灯为例进行分析计算，未补偿时钠灯功率因数约0.45,按低压测补偿后功率因数达0.9计算每千瓦需要的无功功率和电容量。 由电容性无功功率计算公式QC=ωCU2,可知，要求出电容C,可先计算出电容性无功功率，而根据功率三角形（附图）
=1.5002P=1.5002（kvar/kW）C= Qc/ωU°=99（μF/kW）即功率因数从0.45提高到0.90时，无功补偿率是1.5002kvar/kW,折合单相（220V）电容量是99μF/kW. 现举例分析补偿前后经济效益对比；现有一台路灯专用低损耗变压器，容量100kVA,实际使用有功负荷40kW,功率因数0.45.每天使用时间11h（19:00~6:00），每月按30天计，供电部门按0.6元/kWh计算，按功率因数为0.85进行考核。求补偿前月电费调整量和补偿后达到0.90的电费调整量，并计算补偿后的投资回收期。 月实用有功电量40×11×30=13200（kW·h）补偿前月实用无功电量=40tg 俊？1×30=26196（kvar·h）查《低损耗变压器有功、无功损耗及功率因数计算查对手册》（简称《手册》），月有功损768kW·h,月无功损耗3670 kvar·h. 月总有功电量=13200+768=13960（kW·h）月总无功电量=26196+3607=29803（kvar·h）求比值：29803/13960=2.23,查《手册》，对应功率因数为0.42,电费调数+51%,计算月调整电费为： 13960×0.6×51%=4271.8（元）可见由于功率因数偏低，基本电价在原有基础上提高51%. 低压侧装设无功补偿电容器后，使功率因数达到0.90时，其月实用无功电量为： 40tg 俊洹？1×30=6393（ kvar·h）月总无功电量=6393+3607=10000（kvar·h）求比值10000/13960=0.715,查《手册》，对应功率因数为0.81,电费调数+2.0%,计算月调整电费为：13960×0.6×2.0%=167（元）补偿前后月调整电费差额：4271.8-167=4104.8（元）功率因数从0.45补偿到0.90后，需要无功功率Qc=P（tg ?tg ?′）=40×1.5002≈60（kvar）单台三相低压电容器容量为15kvar,出厂价350~420元，按420元计，需电容台数及总投资： 60÷15=4（台）420×4=1680（元）从以上计算可以看出，装设低压无功补偿电容器后所增加的投资，仅需半月就可收回，而且长期受到电费减价优惠，又能充分利用变压器的容量.一次投资，长期受益，是一项不可多得的节电节费措施。 4、调整变压器设置，减少基本电费支出目前城市照明行业对变压器设置有贪多贪大的倾向，动辄预留容量，不少变压器的实际负荷率仅为30-40%,形成“大马拉小车”的状况。以100KVA照明变压器为例，1KVA容量每年基本电量288KWH,底度480 KWH,按照有功电价0.6元/KWH计算，即使用电量为零，一台100KVA的变压器也需要交纳电费（288+480）×0.6×100=46080元，如果更换成50KVA的变压器其费用将大幅度下降。针对这种情况，应该在源头上采取措施，强调新装变压器的经济负荷率，保证实际负荷不低于额定负荷的70%.对现有变压器，则作适当调整，关停部分用电量小的变压器，确保变压器在经济负荷下工作.以200KVA变压器为例，关停1台每年可节约电费10万元。 5、降低用电量，节约有功电费支出1）半夜灯：在确保照明效果的前提下，合理调整亮灯数量和时间。道路照明应推广半夜灯，主次干道实行双回路供电，分全夜灯和半夜灯回路,下半夜隔盏亮灯。景观照明则需减少开灯时间，只在节假日开启。 2）变功率镇流器： 在车少人稀的下半夜，通过自动切换，使灯在60%~70%的额定功率下运行，由此达到节电目的。具体方法是把带抽头线性电抗器接入高压钠灯线路中，使电路的阻抗进行自动变换，从而使灯的功率随之变化。这方法的最大优点是照度均匀性保持不变。 3）节电器：通过安装智能型节电器，把照明电压降低或稳定至220V左右，减少有功电费，延长灯泡的使用寿命。目前市场上有利用电抗器降压法、变压器降压法和可控硅降压法等，正常降压范围在10-30V之间，节电效率为10-28%. 6、其他节电措施一是推广符合“绿色照明”标准的高效光源和灯具，如高压钠灯、金卤灯、电磁感应灯、大功率LED灯等；二是逐步使用性能可靠的电子镇流器,目前中小功率电子镇流器技术比较成熟，但用于大功率气体放电灯的产品性能还有待提高；三是推广使用新型节能型供电变压器，如S11型变压器,对目前正在运行的S7型和低于S7型的变压器应逐步更换为S11型变压器，减少变压器自身损耗；四是扩大清洁能源在照明中的应用范围，在条件许可路段试用太阳能、风能等新能源路灯； 五是提高城市照明管理的科技含量，大力发展照明集中监控，科学调配开关灯时间。 参考文献[1]低损耗变压器有功、无功损耗及功率因数计算查对手册 江苏省供电公司[2]刘跃群等 光源电器原理和应用技术 化学工业出版社 |
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