[发明专利]一种城市路灯无功补偿方法及其所需的容性镇流器

说明书

本发明涉及一种城市路灯无功补偿方法及其所需的容性镇流器。

目前，国内国际电力能源的12～20％用于照明，我国照明用电约占全国总用电量的12％，近几年的年增长率达16％，远远大于发电量的年增长率。其中城市公共照明约占照明耗电的30％，对电能供应的压力很大，同时节能空间也很大。我国“十一五”计划中，节能降耗是一项重要任务，并且已纳入政府的政绩评价体系。建设部的《关于进一步加强城市照明节电工作的通知》，要求各城市实施城市照明集中管理、集中监控和分时控制模式。建设部在《城市绿色照明工程规划纲要》中明确规定，到2010年底城市照明累计节电目标达到25％。

关于城市路灯照明，国家建设部批准发布的《城市道路照明设计标准》，编号为CJJ45-2006，已于2007年7月1日起实施。

其中第4章对光源、灯具及其附属装置选择规定：道路照明应采用高压钠灯和金属卤化物灯，以高压钠灯为主；商业区步行街、居住区人行道路、机动车交通道路两侧人行道可采用小功率金属卤化物灯、细管径荧光灯或紧凑型荧光灯。高强度气体放电灯(高压钠灯和金属卤化物灯)宜配用节能型电感镇流器，功率较小的光源可配用电子镇流器。

其中第5章对照明方式和设计要求规定：道路照明设计应根据道路和场所的特点及照明要求，选择常规照明方式或高杆照明方式。常规照明灯具配置可分为单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置和横向悬索布置五种基本方式，可以单光源或双光源。高杆照明灯具配置分为平面对称、径向对称和非对称三种基本方式，一般为多光源。

其中第6章对照明供电和控制规定：城市道路照明宜采用10kV配电线路上接路灯专用变压器供电；应采取补偿无功功率措施；宜使三相负荷平衡。道路照明应采用集中控制，宜采用光控和时控相结合的控制方式。

其中第7章对节能标准和措施规定：为了节约能源，光源及镇流器的性能指标应符合国家现行有关的能效标准规定，如《高压钠灯能效限定值及能效等级》GB19573-2004、《高压钠灯用镇流器能效限定值及节能评价值》GB19574-2004等标准。常规道路照明灯具效率不得低于70％；泛光灯效率不得低于65％。

气体放电灯线路的功率因数不应小于0.85。气体放电灯的功率因数一般在0.4～0.6，可通过实施电容补偿或配用电子镇流器来予以提高。从经济合理的角度考虑，补偿后的功率因数在0.8～0.9为宜。

除居住区和少数有特殊要求的道路以外，在深夜宜选择下列措施降低路面亮度(照度)：①采用双光源灯具，深夜时关闭一只光源；②采用能在深夜自动降低光源功率的装置；③关闭不超过半数的灯具，但不得关闭沿道路纵向相邻的两盏灯具。

依据上述标准，路灯节能调光的方法有集中调光和单灯调光两类。标准中提到的①和③两种降低路面亮度(照度)的措施属于集中调光。集中调光还有降压方式、降流方式、移相方式，单灯调光主要有镇流器定时变功率调光和采用电子镇流器调光。目前国内外路灯集中调光的方式主要是电磁式降压调光，如上海潘登公司的GGDZ照明稳压节电柜、西班牙生产的ILUEST照明稳压调光器等，常态时稳定在气体放电灯的最佳工作电压200～210V，节电时降压到约180V，可以将气体放电灯的功率和照度降到65％左右。单灯调光方式有上海亚明公司的NG变功率镇流器定时调光、飞利浦公司的BSD变阻抗镇流器定时调光等。

关于路灯照明的无功补偿方式，目前主要有集中补偿、单灯补偿和混合补偿。集中补偿主要是针对同一线路上使用的多个气体放电灯，采用在总线上并联合适容量的交流电容器来提高线路的功率因数。优点是：安装集中、占地少、施工方便；缺点是：不能减少同一线路上的电压损耗和无功损耗。当有数个灯失效时，可能引起过补偿而使供电线路电压过高，影响其他灯的使用安全和寿命。单灯补偿是在每个气体放电灯的灯具内部并联容量合适的交流电容器，以达到提高单灯功率因数的目的。优点是：可以按照每个灯配置电容器、不占用其他空间、安装方便灵活、能减少照明配电线路上的电压损耗和无功损耗；缺点是：当有灯故障时，而该光源的电源熔丝没有熔断，就可能造成过补偿。混合补偿即是对于小功率灯和供电线路采取集中补偿，对于大功率灯则采用单灯现场补偿。它综合了集中补偿和单灯补偿的优点，对于供电线路长功率大的照明具有好的效果。

上述三种无功补偿的方法，都因为并联电容器而带来了相关问题。那就是实际线路中都含有一定量的高次谐波，会因为并联电容器而使高次谐波(主要是3次)严重放大。由此产生一系列的负面影响，如功率因数降低、谐波损耗和干扰、中线发热和电容器过负载等。