本文選自省級期刊《能源與節(jié)能》，《能源與節(jié)能》創(chuàng)刊于1996年，本刊堅持科學(xué)發(fā)展觀，關(guān)注我國能源經(jīng)濟現(xiàn)象，報道能源與節(jié)能領(lǐng)域最新科研成果，探求我國該領(lǐng)域的方針、政策和發(fā)展 戰(zhàn)略，積極普及節(jié)能知識。同時為從事教學(xué)、管理、科研、以及廣大一線工作的技術(shù)人員就能源、環(huán)保及節(jié)能等相關(guān)問題提供了一個政策研討、理論交流及節(jié)能和環(huán) 保等新技術(shù)推廣的平臺。 

　　摘要：簡要介紹新型節(jié)電產(chǎn)品-智能照明節(jié)能配電柜的工作原理及節(jié)電方式。

　　關(guān)鍵詞：綠色照明工程,節(jié)能,照明,穩(wěn)壓-調(diào)壓,功率因數(shù),浪涌諧波

　　1“綠色照明工程”簡介

　　1.1“綠色照明工程”是一項照明節(jié)電、減少對環(huán)境污染、保護生態(tài)平衡的系統(tǒng)工程。當(dāng)前我國電力供需矛盾，全國每年照明用電約1500億度（占總發(fā)電量的10%），缺電和照明落后成為制約經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。實施“綠色照明工程”，每年可節(jié)約原煤1500億噸，減少污染，保護環(huán)境；推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和技術(shù)進步，并產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟效益。

　　1.2“綠色照明工程”現(xiàn)階段重點發(fā)展和推廣應(yīng)用的綠色照明產(chǎn)品包括：

　　a.光效高、光色好、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的節(jié)能電光源，如細管徑熒光燈、緊湊型熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈及其它新型光源等；

　　b.自耗小、省電，對環(huán)境、人體無污染和影響的照明電器附件，包括電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子變壓器等；

　　c.光能利用率高，安全、可靠，美觀、適用的照明燈具；

　　d.傳輸效率高，電能損耗小，使用安全可靠的配線器材，各種調(diào)光裝置，感應(yīng)、光控開關(guān)和遙控等控制器具；

　　e.集光、電、IT技術(shù)于一體的智能照明調(diào)控系統(tǒng)；

　　本文所介紹的智能照明節(jié)能配電柜就是一種符合“綠色照明工程”主旨-節(jié)能、節(jié)約的智能照明調(diào)控產(chǎn)品。

　　2現(xiàn)有照明配電的弊端

　　2.1光源功率因數(shù)低�，F(xiàn)有常用的照明光源絕大部分是氣體放電燈，主要有：日光燈、高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、高低壓鈉燈。氣體放電燈因為發(fā)光效率高而被廣泛采用，但這些光源在電能的利用上有著明顯的缺陷，即功率因數(shù)很低，一般功率因數(shù)僅為0.4~0.6。

　　2.2電能浪費大、光源壽命短。用電低谷時，電網(wǎng)電壓會顯著上升，一般可達240V，過高的電壓會產(chǎn)生不必要的電費開支，也會使光源的壽命嚴(yán)重縮短。

　　2.3諧波及電壓波動：雖然現(xiàn)在很多用戶采用節(jié)能型光源，但是在實際使用中的運行維護費用并沒有減少。原因是沒能有效控制電壓波動和浪涌瞬變以及諧波污染，使節(jié)能型光源的壽命大大縮短。

　　3智能照明節(jié)能配電柜節(jié)電、節(jié)約方案：

　　3.1節(jié)電原理

　　圖1.智能照明節(jié)能配電柜系統(tǒng)框圖

　　智能照明節(jié)能配電柜是智能穩(wěn)壓，調(diào)壓、提高功率因數(shù)和消除浪涌諧波等多種技術(shù)相結(jié)合的節(jié)電節(jié)能產(chǎn)品，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。其工作原理是：通過[時控單元]、[主控單元]、[電壓補償單元]、[調(diào)壓單元]和[輸入、輸出采樣]，共同完成智能穩(wěn)壓功能；通過[功率因數(shù)提升單元]來提高電路的總功率因數(shù)；通過[浪涌抑制單元]和[濾波單元]來抑制浪涌、濾除諧波，最大限度地降低照明電路的電耗。用戶可根據(jù)需要，由全中文顯示界面自行設(shè)置節(jié)能電壓，對運行時間和方式進行編程，修改或讀取各種控制和保護的預(yù)設(shè)值。其特別加強的無觸點智能穩(wěn)壓技術(shù)，可保證照明系統(tǒng)啟動正常、運行穩(wěn)定，獲得更大的節(jié)電效果，成功的實現(xiàn)了既保證設(shè)備正常用電，又最大限度地節(jié)電省錢、提高用戶經(jīng)濟效益的目的。

　　3.2節(jié)電途徑：

　　3.2.1智能穩(wěn)壓-調(diào)壓

　　由燈具的電功率公式P=U2/Z知，降低燈具的供電電壓可以節(jié)約很多電能。

　　另外，目前我國電網(wǎng)電壓普遍偏高，特別是在晚上12:00以后。過高的電壓不但浪費了電能，產(chǎn)生不必要的電費開支，還縮短了光源的使用壽命。為消除這種現(xiàn)象，必須對照明設(shè)備的供電采取智能穩(wěn)壓措施，給燈具提供一個既能節(jié)電，又不影響正常使用的供電電壓。

　　智能照明節(jié)能配電柜可以智能地控制照明供電電壓。其根據(jù)電網(wǎng)電壓，首先自動輸出一個合理的穩(wěn)定電壓--第一節(jié)電電壓209V（可調(diào)），來軟啟動照明燈具，這樣可減少約40％的燈具啟動浪涌，提高光源壽命；正常運行后至晚上12:00（該時間可任意設(shè)定），燈具就一直在這一節(jié)電電壓下運行，這樣即不影響照明效果，又能節(jié)約電能和延長燈具使用壽命，完全符合“綠色照明”的要求。當(dāng)深夜時，電壓不斷升高，而照度要求反而降低，于是節(jié)能配電柜按設(shè)定的程序，自動輸出另一個適合深夜照明的穩(wěn)定電壓--第二節(jié)電電壓195V（可調(diào)），以達到更大的節(jié)能效果。之后，在黎明前某一設(shè)定時刻，再將電壓升至第一節(jié)電電壓，并在指定的時間關(guān)燈，節(jié)能效果見圖2。

　　圖2.以路燈控制為例的節(jié)能效果圖

　　3.2.2提高功率因數(shù)

　　功率因數(shù)是反映設(shè)備的電能利用程度和合理使用狀況的一項重要指標(biāo)。功率因數(shù)的高低主要取決于用電設(shè)備的負荷性質(zhì)，目前常用的熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等都是氣體放電燈，因其發(fā)光效率高而被廣泛使用，但這些光源功率因數(shù)很低，一般功率因數(shù)為0.4~0.6，無功功率消耗很厲害。

　　智能照明節(jié)能配電柜內(nèi)含[功率因數(shù)提升單元]，它能根據(jù)電路中的負載狀況自動調(diào)節(jié)功率因數(shù)，提供足夠的無功功率容量，功率因數(shù)凈提升值為0.15（可根據(jù)需要升至0.25）。這樣，同樣的用電負荷，總用電容量可節(jié)省15％~25％，滿足了電力部門對無功功率補償?shù)囊�求，避免因為功率因�?shù)過低而產(chǎn)生的罰款。同時，功率因數(shù)改善后，照明線路中總電流減少，溫度降低，燈具及附屬照明設(shè)備的使用壽命大大延長（溫度每降低10度，壽命可延長一倍）。

　　3.2.3消除浪涌諧波：

　　由于許多照明燈具采用了電子鎮(zhèn)流器，因而帶來了大量的高次諧波。諧波對照明系統(tǒng)有以下幾點危害。

　　I.諧波電流在照明線路及變壓器中產(chǎn)生附加損耗，不利節(jié)能。

　　II.各相的三次諧波，在配電線路的中性線上疊加，導(dǎo)致中性線的電流過大，甚至超過相線電流，使中性線過熱，甚至造成火災(zāi)。

　　III.諧波使照明電器，變壓器過熱，降低壽命，產(chǎn)生噪音。

　　IV.諧波也會降低照明系統(tǒng)的功率因數(shù)。

　　V.對電網(wǎng)和通信、信息系統(tǒng)帶來干擾和危害，或某些保護裝置誤動。

　　VI.諧波也會造成電度表中的感應(yīng)轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生額外的電磁轉(zhuǎn)矩。經(jīng)國內(nèi)外專家多次試驗證明，如諧波分量達到20％，將會使電度表產(chǎn)生10%~15%的誤差，過度計量將給用戶造成無謂的損失。

　　智能照明節(jié)能配電柜中設(shè)計了[浪涌抑制單元]和[濾波單元]，通過采用浪涌抑制元件、多重濾波器等技術(shù)，能有效抑制電網(wǎng)電路中的浪涌瞬變，濾除高頻諧波，提供了高質(zhì)量的照明電源，提高了照明設(shè)備的運行效率，并能延長其使用壽命，具有節(jié)電和保護設(shè)備的雙重功效。

　　4經(jīng)濟效益分析

　　4.1智能照明節(jié)能配電柜投入運行后，獲得的直觀效益是節(jié)約了照明電費，節(jié)電率為30％~55%（由用戶電網(wǎng)的質(zhì)量和使用環(huán)境決定)。

　　4.2智能照明節(jié)能配電柜投入運行后，明顯提高了照明系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少了線路的無功損耗，提高了用電效率。

　　4.3智能照明節(jié)能配電柜投入運行后，照明燈具的工作溫度降低，供電質(zhì)量也得到改善，從而大大延長照明光源的使用壽命、降低日常維護費用。

　　4.4舉例：一臺智能照明節(jié)能配電柜（30kVA）可帶40W含普通鎮(zhèn)流器型熒光燈約600盞。

　　若某商場每天開燈13小時，某工廠每天開燈24小時，電價為0.8元/度，按最少30％節(jié)電率計算，一年可節(jié)省電費開支：

　　商場：24(千瓦)×13(小時)×365(天)×0.8(元/度)×30％＝27331.2(元)

　　工廠：24(千瓦)×24(小時)×365(天)×0.8(元/度)×30％＝50457.6(元)

　　另外，由于照明節(jié)能配電柜投入運行后，降低了燈具和開關(guān)的工作溫度，其使用壽命能延長兩倍以上，從而使照明系統(tǒng)的維護費用至少可降低60％。

　　5結(jié)語

　　在企業(yè)的成本控制中，節(jié)電是一種最簡單易行的降低成本的方法，企業(yè)通過節(jié)電改造，不僅能實現(xiàn)長期的成本控制，而且節(jié)電作為一種全新的投資方式，將為企業(yè)持續(xù)的創(chuàng)造財富。使用智能照明節(jié)能配電柜，確是一項實實在在、只賺不賠的投資，是精明的用戶明智的選擇。

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