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市政路灯照明电气系统补偿技术分析滕明岐张恬玮发布时间：2021-08-09T15:36:36.447Z 来源：《中国科技信息》2021年9月中作者：滕明岐张恬玮[导读] 随着社会经济的飞速发展，市政工程也蓬勃发展起来，由于市政照明系统的能耗十分严重，因此需要对照明系统进行改善。
西安市政设计研究院有限公司滕明岐张恬玮陕西省西安市 710086摘要：现如今，随着社会经济的飞速发展，市政工程也蓬勃发展起来，由于市政照明系统的能耗十分严重，因此需要对照明系统进行改善。
对路灯照明系统的补偿技术展开研究，希望有助于实现路灯照明系统的节能降耗，促进城市未来发展更加符合绿色环保的要求。
关键词：市政路灯照明；电气系统；补偿技术引言随着我国产业结构的调整和完善，工业化水平快速提高，对于能源的需求量逐渐增多，尤其是电气能源的消耗，在能源总消耗中占比重大。
如何合理利用能源并减少能源的消耗，成为目前我国经济发展过程中社会各界广泛关注的重大问题。
目前，经济社会快速发展，我国人民的生活水平逐渐提高，人们对于居住的生活环境的要求日益增多。
对于市政路灯照明电气系统有更高的要求，不仅要具有较高的质量，而且要具有节能效果。
因此，使用市政路灯照明电气系统的无功补偿技术十分必要。
1补偿技术应用的概念所谓的电气补偿技术也被称作功率补偿技术，该技术在实际的应用过程当中主要利用电容器等电源，将电能转化为其他形式的、能以此来改变电网工作的负荷功率。
在转化的过程中电源不会消耗额外的电能，能够有效的改善电网整体的电压质量，降低电能的消耗，提高电网系统整体运行的经济水平。
目前电气补偿技术常应用于电气自动化系统当中，主要为了提高设备的整体电能使用效率。
通过利用电气补偿技术，能够有效的控制电网的电流电压等系统参数，保证电网运行的稳定性。
一般情况下，电网的电力负荷程度和线路的损耗程度之间为反比关系。
因此要想提高电网电力的运行效率，提高整体的负荷程度，必须要降低线路的损耗。
电容补偿的计算公式电容补偿的计算公式未补偿前的负载功率因数为COS∮1。
负载消耗的电流值为I1。
负载功率（KW）*1000则I1＝----------------------√3*380*COS∮1负载功率（KW）*1000则I2＝----------------------√3*380*COS∮2补偿后的负载功率因数为COS∮2，负载消耗的电流值为I2 则所需补偿的电流值为：I ＝I1－I2所需采用的电容容量参照如下：得到所需COS∮2每KW负荷所需电容量（KVAR）例：现有的负载功率为1500KW，未补偿前的功率因数为COS∮1＝0.60，现需将功率因数提高到COS∮2=0.96。
则1500*1000则I1＝-----------------＝3802（安培）√3*380*0.601500*1000则I2＝------------------＝2376（安培）√3*380*0.96即未进行电容补偿的情况下，功率因数COS∮1＝0.60，在此功率因数的状况下，1500KW负载所需消耗的电流值为I1＝3802安培。
进行电容补偿后功率因数上升到COS∮2＝0.95，在此功率因数的状况下，1500KW负载所需消耗的电流值为I2＝2376安培。
所以功率因数从0.60升到0.96。
所需补偿的电流值为I1－I2＝1426安培查表COS∮1=0.60，COS∮2=0.96时每KW负载所需的电容量为1.04KVAR，现负载为1500KW，则需采用的电容量为1500*1.04＝1560KVAR。
现每个电容柜的容量为180KVAR，则需电容柜的数量为1500÷180＝8.67个即需9个容量为180KVAR电容柜。
路灯照度均匀度分析对LED路灯系统的多种节能途经和方式进行了探讨。
关键词：路灯系统节能照度电容补偿1 引言近年来，道路照明设施随着各地经济和交通的发展，其规模及数量越来越大，道路照明耗电在迅速上升。
以深圳市为例。
2002年统计的四区(罗湖、福田、南山、盐田)路灯系统光源安装总功率为10294KW，镇流器损耗按光源安装总功率18%计算，照明线路损耗按5%考虑，路灯每年亮灯小时数按4000小时计，则：路灯系统电气安装总容量为10294X（0.18 0.05）=12661千瓦。
路灯系统每年耗电为12661X4000X10-4=5064.4万度。
年耗电5064.4万度是什么概念呢？大亚湾核电站年发电能力约为140亿度，5064.4万度占其0.36%。
由上可见，路灯系统的耗电相当可观。
正因为此，道路照明节电已成为日益受到重视的话题。
近年来很多地区发生的日益严重的电荒，更使许多部门认识到这一当务之急。
本文站在技术角度，分别从路灯布置方式、配电系统、灯具配件等方面，就如何以科学、合理的方式，实现道路照明系统节能，阐述个人的一点体会。
2 合适的照度合适的照度，是我们在道路照明节电工作中首先需要重视的问题。
它包括两个方面。
其一是为所设计的道路选择合适的照度标准；其次，是采用适当的计算及设计方式，实现合适的照度。
我们不难观察到，国内不少城市道路照度偏高，既增加了路灯照明的耗电，也削弱了道路两侧景观照明的效果。
现行有效的标准《城市道路照明设计标准》还是早在94年制定的。
不可否认，相对于我国沿海一些近年来交通发展较快、经济较发达城市，由于其出行时间延长、交通量大、交通情况复杂，其中的照度标准要求偏低。
但我们也不应过分的选择较大的照度。
根据正在修订的《城市道路照明设计标准(征求意见稿)》以及我们工程中的实践，推荐按表1的标准选择照度。
具体工程中,可视道路所在城市的性质和规模、交通信号的完善程度、道路与周边环境分隔状况在表中高档值与低挡值之间选取照度。
变电站室外照明节能措施摘要变电站室外照明不仅要考虑使用安全，运行可靠，安装和维护的方便，更应该注意它的经济节能效果。
室外照明节能原则：首先应采用先进的技术，充分发挥照明设施的效益，以较少的费用，获取较大的照明效果，其次要符合我国当前电力供应，设备和材料方面的生产水平。
最后在进行照明系统设计时，应充分考虑照明设施的节能。
在满足功能要求的前提下，将节能技术应用到变电站电气计中，从而真正达到节约电能，降低生产成本。
关键词高效光源；节能型灯具；照明配电系统；单灯电容补偿；照明方式0 引言照明是电力系统变电站安全运行的重要组成部分，其正常与否将直接影响运行人员正常巡视及操作，同时影响到检修人员设备维护及事故处理等工作。
因而创造一个良好、安全、可靠的光照环境对提高工作效率，减少和避免各类事故的发生，将产生愈来愈大的影响。
本文从多方面加以详尽阐述，并结合实际给出了一些变电站室外照明节能措施。
1 采用高光效的高压金卤灯光源高压金卤灯是一种高压蒸汽电灯，目前世界上最优秀的电光源之一，它具有高光效（光效高达106 流明/瓦），长寿命（平均寿命高达20 000小时），显色性好（使其发出的光谱接近天然光），结构紧凑、性能稳定等特点。
它兼有荧光灯、高压汞灯、高压钠灯的优点、克服了这些灯的缺陷，金卤灯汇集了气体放电光源的主要优点。
在同样功率消耗的前提下，改善照明效果和质量，在照明效果不降低的情况下，可比使用高压钠灯节能30%比高压汞灯节能50%，因此在国内外，高压金卤灯得到推广，大量使用，有取代高压纳灯、高压汞灯的趋势。
尤其在变电站室外照明应用方面，优异的光通维持率确保了整个运行期间的照明效果，可以减少运行中使用光源、电器和灯具的数量，减少灯泡更换的次数，从而降低了整体维护成本，能起到很好的节能作用。
2 采用高效节能的照明灯具变电站室外照明可选用的灯具型式较为广泛，但其选型必须和被照设备、景物、周围环境相协调。
在选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩目的要求外，还应考虑灯具的效率。
路灯电路参数的与功率因数补偿的计算抚顺市路灯设施管理处刘建华随着科学技术的发展，城市道路照明光源的基本发展趋势是采用气体放电式发光源。
这种光源的功率低，光效高，光色好。
但是，它在电气性能上有一个突出的缺点，就是光源及配套电路呈感性负载，功率因数低，容易造成电压下降、电流增大，造成电能浪费，影响灯泡及镇流器的使用寿命，特别是路灯负荷是分散均匀的，不便于集中补偿。
因此，通过测量路灯电路参数即测量各部分电压，计算路灯功率因数，采用单灯补偿电容，已成为提高路灯功率因数最常用的方法。
例如４００Ｗ钠灯点灯电路（补偿前）测得各部分电压参数如下（图１）图1Ｕ（电源两侧电压）＝２３０Ｖ图3Ｐ＝ＵＩ１ｃｏｓφ１＝ＵＩｃｏｓφＰ/Ｕ＝Ｉ１ｃｏｓφ１＝Ｉｃｏｓφｃｏｓφ＝０．９补偿后的功率因数。
根据补偿后矢量图得出：ＩＣ＝Ｉ１ｓｉｎφ１－Ｉｓｉｎφ＝Ｉ１ｃｏｓφ１ｔｇφ１－ＩｃｏｓφｔｇφＵＬ（镇流器两侧电压）＝２０８ＶＵＲ（钠灯两侧电压）＝９８Ｖ计算：根据电压三角形矢量图求ｃｏｓφ１图2ｃｏｓφ１＝ＵＲ/Ｕ＝98/230＝０．４２６φ１＝６４０４６＇ｔｇφ１＝ＵＬ/ＵＲ＝(208/98)２．１２２计算补偿电容，根据电路图３得出：＝Ｐ/Ｕ（ｔｇφ１－ｔｇφ）又因为ＩＣ＝Ｕ/ＸC＝ＵωＣＵωＣ＝（ｔｇφ１－ｔｇφ）Ｃ＝Ｐ/ωＵ2（ｔｇφ１－ｔｇφ）＝400/2πfＵ2（２．１２２－０．４８７）＝400/(2*3.14*2302)（２．１２２－０．４８７）＝３．９×１０－５（Ｆ）＝３９（μＦ）通过测量各部分电压，可以计算功率因数及补偿电容，方法简单易行。
选择电容器时，使ＩＣ＝Ｉ１ｓｉｎφ１时，则可使Ｉ和Ｕ同相，Ｉ达到最小，而ｃｏｓφ＝１达到最大，如果电容选得过大，即ＩＣ＞Ｉ１ｓｉｎφ１，这时总电流Ｉ将超前电压Ｕ，而ｃｏｓφ反而会下降。
一般并联电容时ｃｏｓφ不必提高到１，而以达到０．９为宜。
高压钠灯技术要求一、照度要求照度的具体要求根据车道数以及隧道设计行车速度进行设计，具体要求见相关图纸。
整个隧道照明系统的功率因数补偿采用单灯补偿．并要求每个灯具都能功率因数补偿达到0.85以上。
二、灯具包括灯体（含底座、支撑架、固定螺栓）、灯具外壳、反光器、光像、电器（含整流器、补偿电容等）等。
（1)使用环境条件①环境温度最高温度： 40 ℃；24 小时最高平均温度： 30 ℃；最低温度：一8 ℃。
②最热月平均相对湿度不大于90 ％。
③交流电源基本参致交流物入电压： AV220V （+6%，-8%）。
频率： 50 士0.5Hz(2)电气性能要求①额定值额定工作电压： 220V；额定绝缘电压： 500V；额定频率： 50Hz；额定功率：详见灯具清单。
②湿态绝缘电阻：用500V摇表测量湿态绝缘电阻不小于2MΩ。
③湿态介电强度：能承受交流50Hz ，1500V(有效值)试验电压1 分钟应无击穿或闪络现象。
④防触电保护类别：I 类。
⑤接线方式：单相三线制．⑥灯具参数防护等级：IP65电气性能：l 级：抗冲击性能：6 焦耳。
⑦灯具外壳耐腐蚀性能：II类．（3）技术要求①光学参数灯具效率：不少于75 ％。
灯泡功率平均寿命色温400W 20000h 2000k250W 20000h 2000k150W 20000h 2000k100W 20000h 2000k②光源采用高效、节能、长寿命的高压钠灯，色温2000k ，光源应在开启后5 分钟之内达到最大光通经的85 % ，当电压下降1％时，光通量减弱应小于3 ％。
③光源供货商应配套提供符合国家标准并和光源规格相配的优质节能型电感式镇流器、触发器。
④光源的光通量（实际采用的灯具可以大于该值，但不能小于该值）100W高压钠灯 9000Lm150W高压钠灯 16000Lm250W高压钠灯 28000Lm400W高压钠灯 48000Lm⑤灯具应内装整流器，触发器、补偿电容等电器元件，要求在短暂停电后，灯具的再启动时间不超过120 秒，经补偿后的功率因素大于0.85,所配镇流器应为低损耗型．电器元件应采用防潮、无自爆、耐火及阻燃产品，安全及保护性能达到并优于国家标准，各电器的使用寿命达6 年以上。
70W高压钠灯耗电如何？70W高压钠灯总成在工作时耗电量如何呢?高压钠灯工作在感性镇流器时与电子镇流器的时候，因功率因素不一样，耗能是不同的，购买时，采用电感镇流器时，请使用正品电感镇流器，触发器和补偿电容，否则工作时，将浪费大量电能。
家用植物光照使用400瓦钠灯不够经济，可以使用上海亚明正品70W高压钠灯，不配补偿电容情况下，总耗电140W，10个小时1.4度电，配8UF补偿电容电表显示实际功率：120W，比较经济。
高压钠灯中放电物质蒸气压很高，也即钠原子密度高，电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其它可见光谱的辐射连线性好，适合植物生长，比一般荧光灯更好。
下面是由欧阳振华博士实测70W国产高压钠灯用电量高压钠灯常用的镇流器是电感镇流器。
电感镇流器是一个感抗器件，一直串联在电路中与灯一起工作，不但要消耗有功功率，还要消耗无功功率，功率因数低，致使照明用电效率下降。
选择70W上海产高压钠灯（工作电压90V,工作电流0.98A，电感镇流器阻抗188欧姆，启动电压小于5千伏）电感镇流器:江苏产70W，触发器:上海产，灯罩:普通亚明牌，共组成总成钠灯总成。
（注：未加补偿电容）。
测量器材：数字万用表电感表电流表单相能表等下面数据，由于电路中很大的电感存在，电感本身在工作中可以储能，放电，因此测量出来的电压会增高，而且在组装本套高压钠灯的时候，各个部件并不是最佳搭配（非正品），因此结果会与标称不符。
例如：此国产钠灯用飞利浦镇流器和触发器，有可能就起不正常。
实测数据：网电源电压：AC:220V启动电流：1.6A，正常工作：1.2A （如果并联8UF补偿电容，电流降低至0.7A)正常工作状态电感镇流器上压降（电感储能放电导致测得电压过高）：AC:205V；钠灯两端电压：80V；电能表显示30分钟总耗能：0.07度电由此所得：视在功率为：P=220*1.2=264W ；但由于电感存在，消耗了无功功率，而这部分无功功率，电能表是不会记录下来的（这也是为什么国家大力提倡使用节能荧光灯，而抛弃传统的电感镇流器的原因，电感镇流器消耗有功功率，产生大量热量，浪费电能，又消耗无功功率，导致电网用电效率下降，污染电网等）根据1000瓦工作一个小时等于1度电来进行换算，改灯总成实际耗用功率为：P=1000*0.14/1=140W用在植物灯照射时，每天工作10个小时计算为1.4度电，折合人民币1.4*0.58=0.812元。
如何计算功率因数?功率因数计算公式功率因数分为三档0.9、0.85、0.8，一般大工业都是0.9或0.85，每月用你使用的无功电量/有功电量之比对照功率因数表就可以得出你的功率因数，超过的话可以抵减电费，否则会加收力调电费。
所以如果合理运用的话，电费会有所减少的。
供电局的计算方法是计算用电期间的平均值，公式为：功率因数＝有功电量/{开平方（有功电量的平方+无功电量的平方）｝与电价的关系：电价不变，按当地公布的电价。
外加：功率因数调节费、线损分摊、其他分摊，等等。
功率因数调节费，按照下面的国家文件：（请自己查找全文，网上公开的）功率因数调整电费办法水利电力部国家物价局文件（摘要）（83）水电财字第215号文件1983年12月2日功率因数的标准值及其适用范围：功率因数标准0.90：适用于160千伏安以上的高压供电工业用户、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站；功率因数标准0.85，适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户，100千伏安（千瓦）及以上的非工业用户和100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站；功率因数标准0.80，适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用户和趸售用户，但大工业用户未划由电业直接管理的趸售用户，功率因数标准应为0.85。
功率因数的计算凡实行功率因数调整电费的用户，应装设带有防倒装置的无功电度表，按用户每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因数；电费的调整根据计算的功率因数，高于或低于规定标准时，在按照规定的电价计算出其当月电费后，再按照“功率因数调整电费表”（表一、二、三、）所规定的百分数增减电费。
如用户的功率因数在“功率因数调整电费表”所列两数之间，则以四舍五入计算。
在交流电路中，相电压与相电流之间的相位差（Ф）的余弦，叫做功率因数，用cosФ表示，在数值上，功率因数是有功功率与视在功率的比值。
它反映了用于有功的“电力”在电源提供的总功率（视在功率）中所占的比率。
钠灯单灯功耗的确定目前用于无极灯对钠灯实现替换方式进行城市路灯节能改造的钠灯数量分部在市区环城路、林荫路、建设路等多条路上的部分，通过前期的市区路灯调查了解（路灯节能改造方案中已有陈述），由于普遍存在路灯其它多支路负荷的共存问题，而且事先要对这些情况进行节能改造前的整理，综合考虑到诸多因素原因，在时间和空间上不是简单就能完成的。
为此我们认为，可以通过获取钠灯单灯正常工作单位时间功耗，目前待改造的钠灯路段为400W，250W、150W钠灯，通过实测灯具工作的电压、电流值可知单灯功耗情况。
这样计算电费就可以相同功率的灯具数量乘以单灯功耗得出实际耗电量，节电部分就用这个值乘以节电率得出。
下面我们给出在实验室220V电压、236V电压下250W钠灯工作稳定后一个小时工作电耗情况钠灯250W,电感式镇流器220V工作电压时，功率因数：0.428；工作电流：2.946A；功率显示：330W1小时电能：0.27kwh （实测值）根据测量数据计算如下：220×2.94×0.42=271.6W实际测量值与计算值相符，根据测试电压、电流值计算值与功率测量值基本一致，误差的原因是电度计量过程中成在电压变动及电流变动引起的。
236V工作电压时，功率因数：0.455；工作电流：3.104A；功率显示：275W1小时电能：0.32kwh （实测值同样，根据测量数据计算如下：236×3.1×0.45=329W沿江路段测得250W钠灯单灯工作电压、电流情况如下（同条测试路段，相同时间选择三个不同灯杆位置测量）。
时间2010年3月11日控制柜：电压： 413V 412V 413V单灯：250W 电流：2.22A 2.86A 2.43A单灯平均电流：2.50A由于实际路灯长度的原因，线路上存在压降情况，实际单灯工作电流不会完全相同，所以我们取平均电流值，电压也取平均值单灯工作电压：237V250W钠灯单灯功耗：2.5×237×cos(Φ)普通电感式高压钠灯（用于路灯），镇流器实际功耗占钠灯标称瓦数的10%—15%（镇流器铭牌上也有相关参数说明），灯具功率因数在0.45—0.60，我们认为取中间0.5值比较符合实际情况，这样算出单个250W钠单位时间功耗：2.5×237×cos(Φ)= 2.5×237×0.5=0.296kwh结合上述实验结果综合平均值（320W+270W）/2=295W考虑，是相符的，因此我们认为对于市路灯250W改造后，可以按照单灯功耗的方式计算出总盏数相同灯具的功耗，用确认的节电率计算出节省下来的电费是符合实情的。
