高压钠灯节能探索

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1、高压钠灯节能探索鲁宇霖刘双喜赵桂根上海市市区路灯管理所(200235）摘　要：目前世界各国道路照明光源都是以高压钠灯为最主要光源，用电量占全部道路照明电量的95%以上。无极荧光灯、大功率LED、陶瓷金卤灯在道路照明上的应用虽然已从试验阶段向应用推广阶段发展，但高压钠灯95%以上的使用率不可能在近阶段内被同类产品替代而退出历史舞台，其历史使命还将长期延续，继续稳固占据道路照明光源主导地位。所以如何达到对高压钠灯的有效节电是道路照明节能的重点，本文就在高压钠灯节电中摸索出来的方法谈谈体会，以求起到抛

2、砖引玉的作用。关键词：高压钠灯降压降功率节能探索　　高压钠灯具有光效高、有效寿命长、成本相对低的优点。但因为灯管本身电流大、管电压低、供电容量大，导致了灯系统损耗较大。此外，由于灯系统参数不稳定，加上电源频率、电压变化等原因，增加了产品的故障率、运行费用及后续的维护量。所以，道路照明节能，必须全面的改进。不仅在提高产品本质节能功效之外节能，更要把提高亮灯率，减少维护工作量作为首选。达到节能、减少运行费用、提高亮灯率、降低维护量，做到安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保、维护方便、美化环境的原则

3、。　　如从路灯节能技术方面论述，无非是降压，限流两种方案，但采用降压截流的具体方案差异大。　　一、降压降功率节能　　降压简单模型为：　　P=0.9V灯I灯　　=0.9V灯(ū)/ωL2+R2灯　　=0.9V灯(t)ū/ωL2+R2灯　　改变ū即可降压变功率（ū为灯电源电压）。具体实施方案是增加一台自耦变压器，并联于电力变压器低压侧。高压钠灯具有所有气体放电灯负载特性外，管电压低、管电流大，供电容量是灯功率的三倍，所以自耦变压器必须按三倍灯总功率配备。如果自身损耗是3%，按功率计算则为9%，为附加

4、损耗。另外从灯的V-A波形来看如图一。　　管压维持这一基本量（可作为一稳压管），而电网电压是一正弦波，降压使死区时间加大，灯电流维持不足，易产生熄火。从理论上来说，降压节电方式不宜，但电网电压升高时，可以稳压和适当降压。但因为是集中降压，电压梯度加大，变压器负载线路首末电压差大，一般在实际应用中末端熄灯几率大，特别是节电切换时大的电压变化率dV/dt的不确定。切换时刻，即在工频半周期10ms内，有可能是零点或峰值附近，造成对电网的瞬时冲击，负载为LC回路引起振荡，导致全面熄灯现象。如果技术方案设

5、计不合理如图二控制方式。　　当开关K换档断开时，电流线圈L与补偿电容形成串联回路，有可能产生谐振。无论谐振频率是工频或者是高次谐波，均对供电电网产生破坏性，甚至酿成供电事故。再者采用三相变压器供电，频繁切换接触器方式，触点发生粘接或者烧断（往往接触点电阻增加），均会发生跑单相现象，几分钟变压器将烧毁，发生火灾的案例也不少。从供电安全来看：①不要采用触点切换；②避免大的dV/dt产生；③切切不可形成LC串联现象（在电力系统是严格禁止LC串联负载）。满足上述要求适当在电网电压升高时，降低整个灯回路电

6、压是可行的，但变压器输出端不宜低于198伏，不然线路末端灯很难维持亮灯。降压方式主要优点是集中控制，工程量相对小。　　二、限流降功率节能　　根据i=（ū/ωL2+R2灯）式中是电网电压，很明显设定灯等效电阻为常数，ω为工频角频率也看作常数，即改变L，可改变灯功率P灯=i2R灯，灯功率的变化是灯电流的二次方变化，灯电流变化20%，灯功率变化36%。以此类推，现在通用的二段式变功率镇流器，是一种典型的方案，国内外VS，PHILIPS，OSRAM和亚明等均有产品应用。　　该技术方案采用双绕组方式，改变

7、电感量。通常用继电器或晶阐管等开关间断的控制绕组匝数，在镇流器外，一个外接控制实现时间编程，采取电流限制调整功率方案，目前是可行，采用过零点切换（只能用电子开关)，可较好的减少di/dt对光源和电网的冲击，但如果继电器方式无过零点检测，有较大的di/dt对光源和电网冲击，有可能造成熄灯现象。特别是要求黎明前升功时，光源仍在大电流状态下运行，使光源的有效寿命变短。　　三、限流降功率节能的探索　　一种新型的限流无极变功镇流器，我们称它为智能节电器，其工作原理如图三所示：　　仅在原有的常规电路中串联一

8、个节电器，变功率控制均一体化，可根据需要将时间、节能量等参数进行编程后，即会自动运行。由于是单灯限流方式，在实际运行中，供电系统线损小、电压梯度小、首末端电压差小、照度均匀，可适当降低变压器的二次侧电压，光源的实际使用寿命超过厂家标明的额定寿命。在深夜，车流量减少，电网电压升高时逐渐降低功率，在驾驶人员和行人无知觉的情况下节电，仅250W钠灯变功率降到150W，实际节电100W(节电率可达40%)，综合节电效益可观，减少了维护费用。智能节电器被用户称为最适合道路照明的节能产品，整个产品仅两根引线