基于穩壓技術的智能照明節能配電柜

Intelligent Lighting Distributor with Saving Energy
Based on Reg ulating Technology

PAN Shengli1, WANG Hongyu2

(1.Shanghai Pandeng Electrical Co., Shanghai 200060, China;
2.Shanghai Instrumentation Institute, Shanghai 200082, China)

　　Key words: saving energy; lighting; distributor; regulater

　　“綠色照明”工程是一項在全國范圍內實施的節約照明用電、保護生態環境的系統工程。GGDZ智能照明節能配電柜就是按此要求，并結合無觸點穩壓器專利技術開發的一種新型節能產品。

1.1調壓節電
　　由燈具的電功率公式P= U2/Z知，對特定的燈具，它的供電電壓U每上升(下降)5%，功耗大約增
　
燈具的供電電壓可以節約很多電能。

　　這部分電路主要由采樣單元、時控單元、固態繼電器單元、主控板、補償變壓器單元和保護電路等組成。其中，一相補償電路的工作原理圖見圖2。圖中BT1、BT2、BT3是三臺獨立的補償變壓器(一般為3～4臺，根據穩壓精度及要求的輸入電壓范圍選擇)，它的次級補償電壓一般設置為7V、14V、28V(或5V、10V、20V)等。S1～S12為12只固態繼電器(S1～S4與BT1、S5～S8與BT2、S9～S12與BT3分別組成3個功率橋路)。若因輸入電壓Ui升高或負載變化而使輸出電壓Uo高于設定值時，主控板經采樣、比較、判斷，使補償變壓器工作，產生反極性補償電壓，將輸出電壓降低到設定值之內。如，為了產生7V補償電壓，交替地觸發導通S1/S4、S2/S3，使BT1投入工作。當輸出電壓Uo低于設定值時，經采樣、比較、判斷，主控板微機以相反的時序觸發固態繼電器，使補償變壓器產生正極性補償電壓，將輸出電壓升高到設定值之內。如圖所示，BT1、BT2、BT3全部投入工作時產生的補償電壓可達±49V(或±35V)。節電運行時，節電柜按照時控單元輸出的指令，改變設定電壓。比如，在特定時刻自動輸出第一節電電壓209V(可調)，來軟啟動照明燈具，晚上12：00(該時間可由程序任意設定)以前，燈具就一直在這一節電電壓下運行。深夜時，電壓不斷升高，而照度要求降低，于是，節能配電柜在微機和時控單元的作用下，逐漸降低輸出電壓至另一個適合深夜照明的穩定電壓——第二節電電壓195V(可調)，以達到更大的節能效果。之后，在黎明前某一設定時刻，再將電壓升至第一節電電壓，并在指定的時間關燈。何時開燈、何時關燈、何時輸出第一節電電壓、何時輸出第二節電電壓及工作模式等，皆可在全中文顯示界面上自行設置和更改。采用GGDZ智能照明節能配電柜后，僅智能穩壓所實現的節電效果一般就可達20%～30%。
1.2提高功率因數節電
　　GGDZ智能照明節能配電柜內設有“功率因數提升單元”，它能根據電路中的負載狀況自動調節功率因數，提供足夠的無功功率容量。同樣的用電負荷，總用電容量可節省約15%～25%，從而滿足了電力部門對無功功率補償的要求，避免了因為功率因數過低而產生的罰款。功率因數改善后，照明線路中總電流減少，無功損耗降低。

　　浪涌瞬變使一個系統的用電效率嚴重下降。GGDZ智能照明節能配電柜內部具有獨特的浪涌抑制元件和多重濾波器，用來消除浪涌諧波，有效清除瞬變對系統用電設備的干擾或損壞，減少由瞬變浪涌等引起的用電設備和線路損耗的增加，提高了整個系統的用電效率。

　　GGDZ節能配電柜利用無觸點穩壓專利技術，并選擇品質優良的器件制造，產品能在惡劣的電網環境和復雜的負載情況下連續穩定地工作，實現了長期免維護。其他特性見表1。

3.1節電柜容量選配
　　假設節電柜向90盞(400W/盞)的高壓鈉燈供電。查普通型高壓鈉燈的技術手冊知，400W高壓鈉燈的額定電流為4.6A。
　　每相總電流=4.6A/盞×90盞÷3相×1.1=151.8A
　　節能配電柜的額定電流應大于等于此電流；對照GGDZ配電柜手冊，故可選三相100kVA,每相額定電流為152A的GGDZ-3100智能照明節能配電柜。即，三相配電柜的容量可按下式選配：
　　節能配電柜額定電流≥每盞燈的額定電流×盞數÷3×1.1
　　對單相配電柜，可以類似方式選配：
　　節能配電柜額定電流≥每盞燈的額定電流×盞數×1.1
　　假設上述鈉燈每天工作13h，節電柜投入運行前的平均照明電壓為231V，投入運行后的照明電壓為209V、195V，各工作6.5h，則一年即可收回投資成本。加上燈具壽命的延長和維護費用的降低，則總收益更高。而且，GGDZ智能照明節能配電柜的使用壽命長達15年，一次投資即可長期受益。
3.2節電柜的使用
　　據統計部門介紹，照明用電約占全國用電量的13%，每年用在照明上的費用約800億元人民幣，僅從這兩個數字即可看到對照明產品和照明系統實施節電的重大意義。GGDZ智能照明節能配電柜是一種很實用的節能產品，節電率超過20%(最高可達55%)，將這種產品用在工廠照明、市政照明、交通照明和公共照明等場所，不僅可以節省大筆電費，延長原有照明網絡的使用壽命，而且，還可有效地減少火電廠對SO2等的排放量，保護生態環境。