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，本刊堅持科學發(fā)展觀，關注我國能源經濟現象，報道能源與節(jié)能領域最新科研成果，探求我國該領域的方針、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、管理、科研、以及廣大一線工作的技術人員就能源、環(huán)保及節(jié)能等相關問題提供了一個政策研討、理論交流及節(jié)能和環(huán) 保等新技術推廣的平臺。 

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

　　關鍵詞：綠色照明工程,節(jié)能,照明,穩(wěn)壓-調壓,功率因數,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；推動產業(yè)結構升級和技術進步，并產生巨大的社會和經濟效益。

　　1.2“綠色照明工程”現階段重點發(fā)展和推廣應用的綠色照明產品包括：

　　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，各種調光裝置，感應、光控開關和遙控等控制器具；

　　e.集光、電、IT技術于一體的智能照明調控系統(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)約的智能照明調控產品。

　　2現有照明配電的弊端

　　2.1光源功率因數低。現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，即功率因數很低，一般功率因數僅為0.4~0.6。

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

　　2.3諧波及電壓波動：雖然現在很多用戶采用節(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，調壓、提高功率因數和消除浪涌諧波等多種技術相結合的節(jié)電節(jié)能產品，系統(tǒng)結構見圖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[功率因數提升單元]來提高電路的總功率因數；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。用戶可根據需要，由全中文顯示界面自行設置節(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設值。其特別加強的無觸點智能穩(wěn)壓技術，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，成功的實現了既保證設備正常用電，又最大限度地節(jié)電省錢、提高用戶經濟效益的目的。

　　3.2節(jié)電途徑：

　　3.2.1智能穩(wěn)壓-調壓

　　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。為消除這種現象，必須對照明設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。其根據電網電壓，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），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），以達到更大的節(jié)能效果。之后，在黎明前某一設定時刻，再將電壓升至第一節(jié)電電壓，并在指定的時間關燈，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

　　功率因數是反映設備的電能利用程度和合理使用狀況的一項重要指標。功率因數的高低主要取決于用電設備的負荷性質，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很低，一般功率因數為0.4~0.6，無功功率消耗很厲害。

　　智能照明節(jié)能配電柜內含[功率因數提升單元]，它能根據電路中的負載狀況自動調節(jié)功率因數，提供足夠的無功功率容量，功率因數凈提升值為0.15（可根據需要升至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的要求，避免因為功率因數過低而產生的罰款。同時，功率因數改善后，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。

　　III.諧波使照明電器，變壓器過熱，降低壽命，產生噪音。

　　IV.諧波也會降低照明系統(tǒng)的功率因數。

　　V.對電網和通信、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轉盤產生額外的電磁轉矩。經國內外專家多次試驗證明，如諧波分量達到20％，將會使電度表產生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，能有效抑制電網電路中的浪涌瞬變，濾除高頻諧波，提供了高質量的照明電源，提高了照明設備的運行效率，并能延長其使用壽命，具有節(jié)電和保護設備的雙重功效。

　　4經濟效益分析

　　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%（由用戶電網的質量和使用環(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，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。

　　參考文獻：

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