節能設備在城市照明中的應用
上傳人:admin 上傳時間: 2007-06-04 瀏覽次數: 218 |
我國小城市在夜晚10點后,大中城市在午夜12點后,道路上已罕見行人和車輛。顯然,在這低交通流量時段沒有必要保持高照度的道路照明,為了節能減支,國內絕大部分城市和地區普遍采用隔盞關燈的節能減支措施。但是這一措施的效果并不理想,一是道路照度不均勻,導致交通事故增加,也給社會治安埋下隱患; 二是不能避免后半夜電網電壓的升高對路燈壽命的減損。因此這樣的措施不能稱作是真正意義上的節能。即使部分城市采用的自動監控與管理系統,有一定的節電效果,但仍不是最佳節電方法。如何讓路燈亮得更科學,亮得省電省錢?筆者認為,目前較為可行的好辦法是采用智能節電設備。
眾所周知,照明節電的途徑通常有兩種。一是,改善電網的供電參數。二是,改變電光源的性質;從電光源來說,目前,我國路燈光源70%以上為高壓鈉燈,其光效高(120lm/w),壽命長(12000小時),用電省,穩定可靠,是較為理想的道路照明光源。盡管目前出現新光源LED,但因在大功率方面的欠缺,還只能起到輔助照明的作用。因此,在現階段通過改進電光源的節能潛力并不是很大。從改善供電參數來說,電力部門為了緩解負荷高峰時末端負載電壓過低的矛盾,往往采用提高輸送電壓的方法,然而,這對運行時間大部分在電網負荷低谷的路燈,較高的電壓非但增加路燈的耗電量,而且導致路燈過早損壞,加大路燈運行和維護的成本支出。同時,路燈在電網三相不平衡狀態下運行,路燈系統功率因數較低(cos俊?.6),無功損耗大,使變壓器容量得不到充分利用。另外,電網中的高次諧波、浪涌、閃變也引發了路燈能耗的增加和壽命的縮短。基于上述兩種節電途徑分析,人們根據電工學知識及原理,探索利用路燈節電設備的節電新途徑。路燈節電設備雖有電子式和電磁式兩種,然而由于電子式節電設備會產生諧波,污染電網,因此目前市場上的路燈節電設備絕大部分為電磁式,通過實際的應用,我們參照目前市場上的CCEC/T16、1-2003電磁式照明節電器的節電效果比較理想,現在此作一介紹。
1、節電器的原理:
采用特種節能型自耦變電器,加上智能化控制,分時分段自動調節路燈工作電壓至合理節能數值,達到節能目的。
根據上海市電光源研究所研究結果,單相照明器具最佳工作狀態的電壓為200V左右。在主機中裝置特殊的三相平衡繞組,并聯適當容量電容器,對路燈負載三相不平衡現象進行自動均衡,同時可將線路的功率因數從0.6提高到0.9左右。另外,配置濾波裝置,減少電網中諧波對路燈影響,同時也起到清潔電網作用。
2、節電器節電率測算
根據CCEC/T16、1-2003照明節電器(電磁式)驗收標準,節電率應不小于如下數值:
h≥〔1-——〕x100%-2%
式中h:節電率,U1:輸入電壓 U2:輸出電壓
若某道路路燈輸入電壓為220V(平均值),安裝照明節電器后,其節電率應不小于15.3%,有關輸出電壓,節能效果見下圖:
3、實際案例:
檔位
工作電壓(V)
工作電流(A)
節電效果
時 間
UAN
UBN
UCN
IA
IB
IC
1
230
224
227
168
237
180
起動,不節電
17:30—18:00
2
220
218
219
160
204
171
節電5%
18:01—20:00
3
205
204
204
148
165
155
節電20%
20:01—23:59
4
200
199
200
140
160
150
節電25%以上
24:00—5:00
5
220
218
219
160
204
171
節電5%
5:01—6:30
案例一:上海某大型鋼鐵廠道路(瀝青路面)若干條,道路兩側立路燈桿,燈桿高10m,負載由500盞150W高壓鈉燈構成,由某一配電箱集中控制。改造前測得工況如下:
工作電壓(V)
工作電流(A)
照 度
UAN
UBN
UCN
IA
IB
IC
A:12Lx B:8Lx
C:8Lx D:5Lx
230
224
227
165
240
175
從以上測試數據可以看出該廠區路燈運行處于電壓偏高狀態,有較為嚴重的三相不平衡現象。2004年5月份安裝節電器后,取得較明顯的節能效果,電表計量測得實際節電率為26%。
案例二:上海市效某新區道路,長約800m,寬15m,砼路面,屬次干路。路燈雙排雙挑對稱設置,由100盞70W的高壓鈉燈組成,每天亮燈平均約11小時。2005年8月初,該道路路燈工況測得數據如下:
工作電壓(V) | 工作電流(A) | 照 度 | ||||
UAN |
UBN |
UCN |
IA |
IB |
IC |
地面某點 25Lx |
231 | 230 | 231 | 15.5 | 18.0 | 22.4 |
對該道路路燈進行了電表計量,運行60h(5天),耗電量626kwh。從上述數據可以看出,該路段路燈有較大節能空間。通過安裝節電器后,在同一處測得路燈工況如下:
工作電壓(V) | 工作電流(A) | 照 度 | ||||
UAN |
UBN |
UCN |
IA |
IB |
IC |
地面某點 25Lx地面同一點 24Lx |
201 | 203 | 204 | 12.4 | 14.5 | 14.0 |
相同地方的電表計量,運行60小時(5天),耗電量428度,節電率h=31.6%,節電效果明顯。
4、效益分析
以沿海某一中等城市為例,路燈共約2萬盞常開,每年需更換一次燈泡,加上鎮流器損耗、人工、車輛等,每年僅更換燈泡費用就高達200多萬元,若采用節能裝置后,燈泡壽命可延長一倍,加上節電20%以上,全年可節約800萬元。如果以400萬元作為先期投入,半年就可收回成本,逐年節約的費用可以重新投入市政建設。在節電節錢的同時,環保效益也很明顯,少用一度電,就可少燃燒0.4kg的煤、0.22kg的柴油,少排放CO、CO2、SO2、SO3等有害氣體6.3g。可見,無論是從短期經濟效益還是從長期的國家能源和環保而言,節能都是勢在必行的。
參考文獻
1、建設部頒發的《城市道路照明設計標準》CJJ45-91
2、中國節能產品認證管理委員會,電力省電裝置節能產品認證技術要求第1部分低壓配電降壓節電器CCEC/T16.1-2003
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