照明系统供电系统电压偏高的危害及其对策路灯节能照明节能路灯

1、照明系统供电电压偏高的危害及其对策秦大为 陈忠军 摘要 本文深入分析了由于照明系统供电电压偏高对灯泡及其它用电设备所带来的各种不良影响，提出了几种解决办法。其中重点阐述了在照明系统干线上加装新型降压电抗器，以实现延长灯泡使用寿命和节约电能的技术改造方案。 关健词 电压偏高 危害 对策 降压电抗器随着我国电力工业的迅速发展，尤其是电网发电总功率的增加和城市照明供电网络质量的改善，长期以来困扰不少用电部门的供电压偏低的状况已得到有效地改善，但随之也带来了部分区域所出现的供电电压偏高的现象。而且，在电力供电供应输送过程中，为了避免送电过程中的供电线路的损耗，会以较高的电压传送以确保用电设备达到额定电

2、压。因此用户实际的承受电压会高于照明器具或设备的额定电压。尤其是在用电负荷中存在动力设备时，电源变压器的输出电压往往高于额定值10%左右。由于供电系统供电高峰期用电量较大，造成末端用户电压较低，为保证用电高峰动力系统能正常工作，变压器输出电压设计值要高于电器额定值。以我院的供电线路为例，尤其是在电气照明系统中，经技术人员现场测试，发现其晚间最高电压达到246V、其平均电压也为238V，已超过了行业部门关于照明电压不应超过额定电压（220V）的5%的基本要求。而照明电压偏高将给用电设备的正常工作带来诸多不利影响，其主要表现形式有如下几种。一、偏高的工作电压将直接影响灯泡和其它电器的使用寿命。从图

3、一所示为普通灯泡的工作特性曲线可以看出，如果普通灯泡的工作电压升高5%，则它的寿命将缩短一半。反过来，若电压降低到额定值的95%，则平均寿命将延长一倍。我院照明系统部分电压偏高的教室、图书馆的日光灯的灯管和镇流器的损坏率与电压正常的照明线路相比，明显偏高。偏高的工作电压对于产品质量低劣的电子镇流器节能灯的寿命影响更为明显。图 二偏高的工作电压对日光灯寿命的影响如图二所示，从此图中可见灯具电压过压10%时，灯具寿命降低一半，灯具电压为90%时灯具寿命提高一倍，与过压10%相比灯管寿命延长4倍，而且照度值与额定状态相比仅衰减7%。由于人眼对光线的感觉成对数关系，即：光线照度增加10倍时，人能够感觉

4、到亮度增加一倍，所以光线照明度减少7%时，人眼很难察觉到。因此灯具电压为90%额定值时，不影响照明质量。二、偏高的工作电压，将使灯泡和镇流器的耗电明显升高。从图三所示的高压钠灯的工作特性随电源电压变化规律来看，当工作电压上升至额定电压的1.1倍时，光通量将升至额定值的1.35倍，其功耗将增至额定值的1.3倍。象城市路灯在后半夜需降低照度时，由于电网负荷减少电网电压反而上升，此时光输出增加浪费许多电能。三、偏高的工作电压同样对电动机、变压器类的用电设备的使用寿命及工作性能带来诸多不良影响。对于电机类设备，由于其自身铁耗几乎与其工作电压的平方成正比，偏高的工作电压将使电机的损耗显著上升，电机发热严

5、重，长时间工作将直接影响电机的正常使用寿命，同时还会使电机的运行噪声增加，整体工作效率下降。四、偏高的工作电压同样会导致输电线路的线损增加，加速线路老化；偏高的工作电压，将使无功补偿柜中的电力电容器难以投入，还会使交流接触器的吸合线圈发热严重，运行噪声增加。针对上述情况，我们经过一段较长时间的研究和探索总结出3种解决照明电压长期持续偏高的基本方法：（1）针对采用专用电力变压器的线路，请供电部门到现场查测，适当调整变压器的绕组分接头，降低输出电压。（2）针对白炽灯泡，对灯泡进行特定制作，即定制的白炽泡的额定电压，由常规的Ve=220V改为Ve=230V。（3）对无法调整绕组分接头的变压器，我们采

6、用了在照明系统干线上加装降压电抗器的方法来解决。此方法减压效果明显，通用性强，可靠性好，体积小巧，安装方便，具有一定的推广价值。现对该降压电抗器进行一个简要的介绍。该电抗器采用CD型D42系列优质铁芯，其饱和磁通密度较高，可使电抗器体积缩小、重量减轻，并可减少铁芯损耗。常用规格有：工作电流为60A电抗器采用CD25×50×100的CD型铁芯、100A电抗器采用32×64×160的CD型铁芯。为了减小电抗器运行噪声和保证电抗器具有良好的工作特性，设计中采用了整体铁芯结构，仅在一边经线切割留有适当气隙，一般60A电抗器铁芯的为0.81.2mm，100A电抗器

7、铁芯的为1.5mm2.0mm为了便于绕制电抗器线圈和减小电抗器铜耗，采用紫铜带夹带青壳纸来绕制，一般60A电抗器的紫铜带厚度为0.3mm，100A电抗器紫铜带的厚度为0.5mm。其铁芯结构如图四所示。 为了提高电抗器的抗电强度和提高电抗器环境适用性，设计中采用了整体绕制，真空浸渍等措施，一般每只电抗器采用两次真空浸渍，即可将抗电强度试验电压提高至3000V，历时1分钟。当电抗器额定电流在150A以下时设计中采用自然风冷，电抗器额定电流超过150A以上，采用强迫风冷，以提高电抗器的运行可靠性。该电抗器的主要技术参数如表一所示型号工作电流范围外形尺寸（mm）长×宽×高降压幅度L

8、J111040A4060A150×80×160（单相）1230V60100A100150A150250A300×150×160（单相）该电抗器除了有效地抑制电压偏高，延长路灯的使用寿命外，还具有良好的节电效果。在实际测试中我们将三台工作电流范围为100A150A的单相电抗器，用于我院北园的路灯照明和西大门的夜景照明系统的三相照明干线上，经测试数据如下：加装电抗器前路灯干线三相电压Va=238VVb=240VVc=238V加装电抗器后路灯干线三相电压Va=220VVb=222VVc=220V加装电抗器前路灯干线三相电流Ia=72AIb=60AIc=93A加装电抗器后路灯干线三相电流Ia=61AIb=51AIc=78A加装电抗器前三相日耗电量655.7KWH加装电抗器后三相日耗电量524.6KWH从上表中可见，安装电抗器后，灯泡的实际工作电压、电流和耗电量均明显下；三台电抗器的平均节电效率达20%，半年内即可收回该电抗器的设备投入成本；明显地延长了灯泡和其它用电设备的使用寿命，减少了维修费用，降低了维修工作量。同时还提高了亮灯率，改善了校园的夜景照明环境。由于电抗器串接在电源干线上，对于抑制瞬变尖