城市道路照明節(jié)電技術(shù)的探討

1、城市道路照明 節(jié)電技術(shù) 的探討金國志寧夏石嘴山市武口區(qū)市政工程管理所摘要 本文系統(tǒng)地 介紹了城市道路照明 用電負(fù)荷 的主要特點， 提出了提高 負(fù)載功率因數(shù) 、 調(diào)整供電變壓器 配置,、適度降低 線路電壓、推廣符合“ 綠色照明 ”標(biāo)準(zhǔn)的高效光源等主要 節(jié)電措施，旨在節(jié)約電能，更好地實現(xiàn)城市的 可持續(xù)發(fā)展 。關(guān)鍵詞 道路照明 負(fù)荷特點 節(jié)電措施Title:A Discussion of Electricity-saving Technology for Urban Road LightingAbstractThis article systematically introduces the mai

2、n features of city lighting s elecload. Moreover, it also brings forward several energy-saving measures, including to raise the load s power factor, to adjust the transformer s configuration, to lower properly the lineand to promote efficient illumination conforming to the standard of“ green lightin

3、g” , in osave the electricity and advance the realization of the urban sustainable development.KeywordRoad LightingLoad s Featrues Energy-saving Measures0 引言 節(jié)能降耗，減少污染，是利在當(dāng)代、造 福子孫的大事， 也是落實科學(xué)發(fā)展觀的重要 舉措。近來，電力供應(yīng)持續(xù)緊張，而隨著我 國城市建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展， 城市的路燈總 數(shù)幾乎以每年百分之二十的平均速度遞增。 截止 2004 年全國城市路燈總數(shù)已超過 1000 萬盞，隨著路燈總數(shù)的遞增其總負(fù)荷

4、已超過 200 萬 KW(其中不含縣級已下的路燈照明系 統(tǒng))。因此，路燈的節(jié)電問題早已引起政府 相關(guān)部門的關(guān)注。 最近， 建設(shè)部和發(fā)改委專 門就城市道路照明節(jié)電問題發(fā)出通知， 明確 提出城市道路照明要向 “高效、 節(jié)能、 環(huán)保、 健康”的“綠色照明”方向發(fā)展，城市道路 照明節(jié)電意義重大。1、道路照明用電負(fù)荷的主要特點 道路照明用電與工業(yè)、 民用生活用電相 比，具有如下不同點：1) 負(fù)荷穩(wěn)定。 路燈供電是一段路燈由一根 三相四線電纜輸送，電源從控制箱送出，并 由開關(guān)自動控制開燈和關(guān)燈。 當(dāng)路燈工程安 裝完成后，用電功率也就相對固定，除了剛 開燈時的啟動電流較大外， 正常工作后用電 負(fù)荷相對穩(wěn)定。

5、2) 負(fù)載功率因數(shù)偏低。 道路照明普遍使用 高光效的高壓鈉燈或金鹵燈， 上述兩類光源 均需要電感性鎮(zhèn)流器， 由于電感的存在，使 負(fù)載功率因數(shù)較低， 約為 0.45 ，為感性負(fù)載。3) 用電時間固定。夜晚開燈白天關(guān)燈，根 據(jù)季節(jié)不同日用電時間在 1012h 之間，平 均每天 11h 。4) 低壓供電距離較遠(yuǎn)。 由于路燈用電呈線 狀分布， 需采用分段供電，最遠(yuǎn)用電點距電 源甚至達(dá) 2km，多數(shù)在 1km左右。2、路燈節(jié)電的主要措施路燈節(jié)電的措施較多， 有些措施節(jié)電效果顯著，經(jīng)濟(jì)合算，現(xiàn)簡述如下：1) 裝設(shè)低壓無功補償電容器， 提高負(fù)載功 率因數(shù)， 從而減小無功電流， 達(dá)到降低線路 損耗和變壓器損耗

6、的目， 同時提高供電變壓 器的利用率。2) 調(diào)整供電變壓器配置，減少基本電費支出。3) 降低用電量，減少有功電費支出4) 其他節(jié)電措施5) 增大供電線路截面積， 減小線路壓降帶 來的損耗， 但增大供電線路截面積會增加投 資，不可能任意增大， 需根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較， 選擇合理的線徑。3、裝設(shè)補償電容 提高功率因數(shù)6) 對鈉燈之類帶電感鎮(zhèn)流器的燈具， 其負(fù) 載電流相位滯后于電壓相位， 使負(fù)載功率因 數(shù)較低，約為 0.45 左右。裝設(shè)低壓無功補 償電容器，提高負(fù)載功率因數(shù)，從而減小無 功電流， 達(dá)到降低線路損耗和變壓器損耗的 目，同時提高供電變壓器的利用率。裝設(shè)無 功補償有集中、 就地(單燈) 補償二

7、種方法， 各有優(yōu)缺點。 集中補償法是在路燈供電控制 箱處集中裝設(shè)低壓大容量三相無功補償電 容器，優(yōu)點是投資少，維護(hù)管理簡單，費用 低，無功負(fù)荷電流不經(jīng)變壓器，降低了電容 器前級線路和變壓器的有功無功損耗； 缺點 是電容器后至負(fù)載的線路無功損耗仍存在。 就地補償法無功電容器正好克服上述缺點， 缺點是每燈需配備一只小電容器， 總投資較 高，維修管理不便。 對于路燈用電使用公用 變壓情況下供電部門不考核無功時， 裝設(shè)集 中補償電容器對用戶無直接經(jīng)濟(jì)效益， 只對 供電部門有利， 但就地補償能使雙方都得到 好處。對既考核有功又考核無功的路燈專用 變壓器， 裝設(shè)低壓無功補償電容器是一項簡 便易行，收效顯著

8、的舉措，已被大力推廣。 現(xiàn)以普遍使用的 150400W高壓鈉燈為例進(jìn) 行分析計算，該功率范圍鈉燈功率因數(shù)約 0.45 ，按低壓側(cè)補償后功率因數(shù)達(dá) 0.9 計算 每千瓦需要的無功功率和電容量。由電容性無功功率計算公式Qc= CU可知，要求出電容 C，可先計算出電容性無功功率，而根據(jù)功率三角形(附圖)補償前 cos=0.45 ， =63.256 補償后 cos =0.90 ， =25.842 所以Qc=P(tg -tg )=1.5002P=1.5002 (kvar/kW)C=Qc/ U2=99( F/kW)即功率因數(shù)從 0.45 提高到 0.90 時，無 功補償功率是 1.5002kvar/kW

9、，折合單相 (220V)電容量是 99 F/kW?，F(xiàn)舉例分析補償前后經(jīng)濟(jì)效益對比： 現(xiàn)有一臺路燈專用低損耗變壓器， 容量 100kVA，實際使用有功負(fù)荷 40kW，功率因數(shù) 0.45 。每天使用時間 11h(19:006:00) ，每 月按 30天計，供電部門按 0.6 元/kWh 計算， 按功率因數(shù)為 0.85 進(jìn)行考核。求補償前月 電費調(diào)整量和補償后達(dá)到 0.90 的電費調(diào)整 量，并計算補償后的投資回收期。月實用有功電量 40 11 30 =13200(kW?h) 補償前月實用無功電量 =40tg 11 30 =26196(kvar ?h) 查低損耗變壓器有功、 無功損耗及功 率因數(shù)計算查

10、對手冊 (簡稱手冊 )，月 有功損耗 768kW?h，月無功損耗 3670kvar ?h。月總有功電量 =13200+768 =13960(kW?h)月總無功電量 =26196+3607=29803(kvar ?h)求比值： 29803/13960=2.23 ，查手冊 對應(yīng)功率因數(shù)為 0.42 ，電費調(diào)數(shù) +51%，計算 月調(diào)整電費為：13960 0.6 51%=4271。8(元) 可見由于功率因數(shù)偏低， 基本電價在原 有基礎(chǔ)上提高 51%。低壓側(cè)裝設(shè)無功補償電容器后使功率 因數(shù)達(dá)到 0.90 后，月實用無功電量為40tg 11 30=6393(kvar ?h) 月總無功電量 =6393+36

11、07=10000(kvar ?h) 求比值 10000/13960=0.715, 查手冊 對應(yīng)功率因數(shù)為 0.81 ，電費調(diào)數(shù) +2.0%，計 算月調(diào)整電費月調(diào)整電費 =139600.6 2.0% =167 (元) 補償前后月調(diào)整電費差額： 42718-167=4104.8 (元) 功率因數(shù)從 0.45 補償?shù)?0.90 后，需要 無功功率 Qc=P(tg -tg )=40 1.5002 60(kvar)單臺三相低壓電容器容量為 15kvar ，出 廠價 350420 元，按 420 元計，需電容器臺 數(shù)及總投資60 15=4(臺) 4204=1680(元) 從以上計算可以看出， 裝設(shè)低壓無功

12、補 償電容器后所增加的費用僅需半月就可收 回電容器的投資， 而且長期受到電費減價優(yōu) 惠，又能更充分利用變壓器的容量。一次投 資，長期受益， 是一項不可多得的節(jié)電措施。4、調(diào)整變壓器設(shè)置,減少基本電費支出 目前城市照明行業(yè)對變壓器設(shè)置有貪 多貪大的傾向 , 一臺變壓器夠用 , 這種無原 則預(yù)留容量的情況非常普遍,70%80%的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率已基本名存實亡， 不少變壓器的實 際負(fù)荷率僅為 30-40%，大馬拉小車情況十分 普遍。以 100KVA照明變壓器為例， 1KVA容 量每年基本電量 288KWH，底度 480KWH，按 照有功電價 0.6 元 /KWH計算，即使用電量為 零，一臺 100KVA

13、的變壓器也需要交納電費 為(288+480) 0.6 100=46080 元, 如果更 換成 50KVA的變壓器其費用將大幅度下降。 針對這種情況，應(yīng)該在源頭上采取措施，對 新裝變壓器， 強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率，保證實際負(fù) 荷不低于額定負(fù)荷的 70%。對現(xiàn)有變壓器， 則作適當(dāng)調(diào)整，關(guān)停部分用電量小的變壓 器，確保變壓器在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷下工作。以 200KVA變壓器為例，關(guān)停 1 臺每年可節(jié)約電 費 10 萬元。5、降低用電量 減少有功電費支出1) 半夜燈：在確保照明效果的前提下， 合理調(diào)整亮燈數(shù)量和時間， 道路照明推廣半 夜燈，主次干道實行雙回路供電， 分全夜燈 和半夜燈回路，下半夜隔盞亮燈。 景觀照明 則

14、需減少開燈時間，只在節(jié)假日開啟。 半夜 燈最大的缺點是路面照度不均勻， 有明顯暗 區(qū)。2) 變功率鎮(zhèn)流器： 其作用和半夜燈相 似，在車少人稀的下半夜自動切換，使燈在 60%70%的額定功率下運行，由此達(dá)到節(jié)電 目的。具體方法是把帶抽頭線性電抗器接入 高壓鈉燈線路中， 使電路的阻抗進(jìn)行自動變 換，從而使燈的功率隨之變化。這方法的最 大優(yōu)點是照度均勻性保持不變。3) 節(jié)電器：因路燈電壓普遍較高， 尤其 是在后半夜， 一般在 230V250V之間，可在 供電點安裝智能型節(jié)電器， 把照明電壓降低 或穩(wěn)定在 220V 左右，減少有功電費，同時 還可以有效地延長燈泡的使用壽命。 目前市 場上有利用電抗器降壓法、 變壓器降壓法和 可控硅降壓法等，正常降壓范圍在 10-30V 之間，節(jié)電效率為 10-28%。6、其他節(jié)電措施推廣符合 “綠色照明”標(biāo)準(zhǔn)的高效光源 和燈具，如高壓鈉燈、 金鹵燈、 電磁感應(yīng)燈、 大功率 LED燈等；逐步使用性能可靠的電子 鎮(zhèn)流器，目前中小功率電子鎮(zhèn)流器技術(shù)比較 成熟，但用于大功率氣體放電燈的產(chǎn)品性能 還有待提