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城市道路照明节电技术的探讨 金国志宁夏石嘴山市武口区市政工程管理所 摘要 本文系统地 介绍了城市道路照明用电负荷的主要特点，提出了提高负载功率因数、调整供电变压器配置,、适度降低线路电压、推广符合“绿色照明”标准的高效光源等主要节电措施，旨在节约电能，更好地实现城市的可持续发展。关键词 道路照明 负荷特点 节电措施Title:A Discussion of Electricity-saving Technology for Urban Road LightingAbstract This article systematically introduces the main features of city lightings electrical load. Moreover, it also brings forward several energy-saving measures, including to raise the loads power factor, to adjust the transformers configuration, to lower properly the lines voltage and to promote efficient illumination conforming to the standard of “green lighting”, in order to save the electricity and advance the realization of the urban sustainable development.Keyword Road Lighting Loads Features Energy-saving Measures- 4 -0引言节能降耗，减少污染，是利在当代、造福子孙的大事，也是落实科学发展观的重要举措。近来，电力供应持续紧张，而随着我国城市建设事业的迅速发展，城市的路灯总数几乎以每年百分之二十的平均速度递增。截止2004年全国城市路灯总数已超过1000万盏，随着路灯总数的递增其总负荷已超过200万KW（其中不含县级已下的路灯照明系统）。因此，路灯的节电问题早已引起政府相关部门的关注。最近，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，城市道路照明节电意义重大。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，并由开关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，除了刚开灯时的启动电流较大外，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，上述两类光源均需要电感性镇流器，由于电感的存在，使负载功率因数较低，约为0.45，为感性负载。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1012h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。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，从而减小无功电流，达到降低线路损耗和变压器损耗的目，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6） 对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，使负载功率因数较低，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，从而减小无功电流，达到降低线路损耗和变压器损耗的目，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）补偿二种方法，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，降低了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无功损耗仍存在。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，已被大力推广。现以普遍使用的150400W高压钠灯为例进行分析计算，该功率范围钠灯功率因数约0.45，按低压侧补偿后功率因数达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=CU2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）补偿前cos=0.45，=63.256补偿后cos=0.90，=25.842所以Qc=P(tg-tg)=1.5002P=1.5002 (kvar/kW)C=Qc/U2=99(F/kW)即功率因数从0.45提高到0.90时，无功补偿功率是1.5002kvar/kW，折合单相（220V）电容量是99F/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(19:006:00)，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401130=13200(kWh)补偿前月实用无功电量=40tg1130=26196(kvarh)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），月有功损耗768kWh，月无功损耗3670kvarh。月总有功电量=13200+768=13960(kWh)月总无功电量=26196+3607=29803(kvarh)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：139600.651%=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后，月实用无功电量为40tg1130=6393(kvarh)月总无功电量=6393+3607=10000(kvarh)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%，计算月调整电费月调整电费=139600.62.0% =167（元）补偿前后月调整电费差额：42718-167=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)=401.500260(kvar)单台三相低压电容器容量为15kvar，出厂价350420元，按420元计，需电容器台数及总投资6015=4（台）4204=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费用仅需半月就可收回电容器的投资，而且长期受到电费减价优惠，又能更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,一台变压器够用,这种无原则预留容量的情况非常普遍,70%80%的经济负荷率已基本名存实亡，不少变压器的实际负荷率仅为30-40%，大马拉小车情况十分普遍。以100KVA照明变压器为例，1KVA容量每年基本电量288KWH，底度480KWH，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为(288+480)0.6100=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，对新装变压器，强调经济负荷率，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 减少有功电费支出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。半夜灯最大的缺点是路面照度不均匀，有明显暗区。2） 变功率镇流器：其作用和半夜灯相似，在车少人稀的下半夜自动切换，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：因路灯电压普遍较高，尤其是在后半夜，一般在230V250V之间，可在供电点安装智能型节电器，把照明电压降低或稳定在220V左右，减少有功电费，同时还可以有效地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；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