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节能设备在城市照明中的应用

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上传时间: 2007-06-04

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我国小城市在夜晚10点后,大中城市在午夜12点后,道路上已罕见行人和车辆。显然,在这低交通流量时段没有必要保持高照度的道路照明,为了节能减支,国内绝大部分城市和地区普遍采用隔盏关灯的节能减支措施。但是这一措施的效果并不理想,一是道路照度不均匀,导致交通事故增加,也给社会治安埋下隐患; 二是不能避免后半夜电网电压的升高对路灯寿命的减损。因此这样的措施不能称作是真正意义上的节能。即使部分城市采用的自动监控与管理系统,有一定的节电效果,但仍不是最佳节电方法。如何让路灯亮得更科学,亮得省电省钱?笔者认为,目前较为可行的好办法是采用智能节电设备。

众所周知,照明节电的途径通常有两种。一是,改善电网的供电参数。二是,改变电光源的性质;从电光源来说,目前,我国路灯光源70%以上为高压钠灯,其光效高(120lm/w),寿命长(12000小时),用电省,稳定可靠,是较为理想的道路照明光源。尽管目前出现新光源LED,但因在大功率方面的欠缺,还只能起到辅助照明的作用。因此,在现阶段通过改进电光源的节能潜力并不是很大。从改善供电参数来说,电力部门为了缓解负荷高峰时末端负载电压过低的矛盾,往往采用提高输送电压的方法,然而,这对运行时间大部分在电网负荷低谷的路灯,较高的电压非但增加路灯的耗电量,而且导致路灯过早损坏,加大路灯运行和维护的成本支出。同时,路灯在电网三相不平衡状态下运行,路灯系统功率因数较低(cos俊?.6),无功损耗大,使变压器容量得不到充分利用。另外,电网中的高次谐波、浪涌、闪变也引发了路灯能耗的增加和寿命的缩短。基于上述两种节电途径分析,人们根据电工学知识及原理,探索利用路灯节电设备的节电新途径。路灯节电设备虽有电子式和电磁式两种,然而由于电子式节电设备会产生谐波,污染电网,因此目前市场上的路灯节电设备绝大部分为电磁式,通过实际的应用,我们参照目前市场上的CCEC/T16、1-2003电磁式照明节电器的节电效果比较理想,现在此作一介绍。

1、节电器的原理:

采用特种节能型自耦变电器,加上智能化控制,分时分段自动调节路灯工作电压至合理节能数值,达到节能目的。

根据上海市电光源研究所研究结果,单相照明器具最佳工作状态的电压为200V左右。在主机中装置特殊的三相平衡绕组,并联适当容量电容器,对路灯负载三相不平衡现象进行自动均衡,同时可将线路的功率因数从0.6提高到0.9左右。另外,配置滤波装置,减少电网中谐波对路灯影响,同时也起到清洁电网作用。

2、节电器节电率测算

根据CCEC/T16、1-2003照明节电器(电磁式)验收标准,节电率应不小于如下数值:
h≥〔1-——〕x100%-2%
式中h:节电率,U1:输入电压 U2:输出电压
若某道路路灯输入电压为220V(平均值),安装照明节电器后,其节电率应不小于15.3%,有关输出电压,节能效果见下图:

3、实际案例:

档位 工作电压(V) 工作电流(A) 节电效果 时 间
UAN
UBN
UCN
IA
IB
IC
1
230
224
227
168
237
180
起动,不节电
17:30—18:00
2
220
218
219
160
204
171
节电5%
18:01—20:00
3
205
204
204
148
165
155
节电20%
20:01—23:59
4
200
199
200
140
160
150
节电25%以上
24:00—5:00
5 220 218 219 160 204 171 节电5% 5:01—6:30

案例一:上海某大型钢铁厂道路(沥青路面)若干条,道路两侧立路灯杆,灯杆高10m,负载由500盏150W高压钠灯构成,由某一配电箱集中控制。改造前测得工况如下:

工作电压(V) 工作电流(A) 照 度
UAN
UBN
UCN
IA
IB
IC
A:12Lx B:8Lx
C:8Lx D:5Lx
230 224 227 165 240 175

从以上测试数据可以看出该厂区路灯运行处于电压偏高状态,有较为严重的三相不平衡现象。2004年5月份安装节电器后,取得较明显的节能效果,电表计量测得实际节电率为26%。

案例二:上海市效某新区道路,长约800m,宽15m,砼路面,属次干路。路灯双排双挑对称设置,由100盏70W的高压钠灯组成,每天亮灯平均约11小时。2005年8月初,该道路路灯工况测得数据如下:

工作电压(V) 工作电流(A) 照 度
UAN

UBN

UCN

IA

IB

IC

地面某点
25Lx
231 230 231 15.5 18.0 22.4

对该道路路灯进行了电表计量,运行60h(5天),耗电量626kwh。从上述数据可以看出,该路段路灯有较大节能空间。通过安装节电器后,在同一处测得路灯工况如下:

工作电压(V) 工作电流(A) 照 度
UAN


UBN

UCN

IA

IB

IC

地面某点
25Lx地面同一点
24Lx
201 203 204 12.4 14.5 14.0

相同地方的电表计量,运行60小时(5天),耗电量428度,节电率h=31.6%,节电效果明显。

4、效益分析

以沿海某一中等城市为例,路灯共约2万盏常开,每年需更换一次灯泡,加上镇流器损耗、人工、车辆等,每年仅更换灯泡费用就高达200多万元,若采用节能装置后,灯泡寿命可延长一倍,加上节电20%以上,全年可节约800万元。如果以400万元作为先期投入,半年就可收回成本,逐年节约的费用可以重新投入市政建设。在节电节钱的同时,环保效益也很明显,少用一度电,就可少燃烧0.4kg的煤、0.22kg的柴油,少排放CO、CO2、SO2、SO3等有害气体6.3g。可见,无论是从短期经济效益还是从长期的国家能源和环保而言,节能都是势在必行的。

参考文献

1、建设部颁发的《城市道路照明设计标准》CJJ45-91

2、中国节能产品认证管理委员会,电力省电装置节能产品认证技术要求第1部分低压配电降压节电器CCEC/T16.1-2003

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