道路照明中容易忽视的间接能耗

1　前言

　　大家知道我国目前的能源使用效率是非常低的 , 煤荒、油荒、拉闸限电等现象也正在进一步地警醒着我们。节能问题长期以来一直都是热点话题 ,近几年国家的相关职能部门、学术团体对照明配套电器元件的节能问题也越来越重视 , 并颁布了相应的规范、法规及文件 , 力求对绿色照明和照明节电工作做进一步的指导。建设部于 2005 年 8 月发布的《关于进一步加强城市照明节电工作的通知 》中 , 对照明节电的各方面均提出了更为具体的要求 , 特别是在照明光源的选择使用上 , 明确提出“积极推广高压钠灯、金属卤化物灯、半导体发光二极管 (LED) 、T8 、 T5 荧光灯、紧凑型荧光灯 (CFL) , 大功率紧凑型荧光灯等高效照明光源产品 ”。

　　高压钠灯是道路照明使用最为普遍的一种光源 , 具有发光效率高、节能、寿命长、透雾能力强等特点 , 而与之配套的电器附件一般有触发器、电感镇流器及电容器等 ( 或用电子镇流器整体替代 ) 。触发器、电感镇流器主要用于启动高压钠灯 , 而电容器则主要用于无功补偿。受维护资金的限制 , 我国目前大多数城市的路灯管理维护水平均较低 , 除了较少的常规灯具、灯杆除尘清扫外 , 一般均在路灯不亮后才进行灯具检修 , 而电容器损坏与否又往往不易察

觉 , 因此灯具的功率因素大幅下降 , 造成线路损耗加大、能源损耗大幅上升。由此看来 , 我们在关注照明配套电器自身的高效低功耗问题的同时 , 更应该重视电器附件对照明配电线路间接能耗的影响。

2　高压钠灯配套电器比较

　　高压钠灯的启动电路目前主要有两种型式 : 一种型式为触发器、电感镇流器加电容器组合 , 其常规的点灯电路约有 5 种 , 分为并联启动和串联启动两大类 ; 另一种型式为单一的电子镇流器 , 其点灯电路种类较多 , 归纳起来的启动电路方框图 ( 见图1)。

　　电感镇流器可分为常规的 E 型电感镇流器和节能型电感镇流器两种。普通 E 型电感镇流器是自高压钠灯面世以来就一直配套使用的产品 , 优点是造价低、技术成熟且可靠性较高 , 弱点是体积大、发热量大、自身的功耗高、功率因数低、有频闪、噪声大、断电后不能立即启动等。节能型电感镇流器是由国家经贸委绿色照明工程办公室具体组织 , 由国内部分企业开发研制出的专用于高压钠灯的改进型电感镇流器 , 近两年来已取得较大的技术成果 , 目前该产品已进入市场提供给用户使用。市场上的高压钠灯节能型电感镇流器包括 E 型镇流器、环形镇流器和C 型镇流器等 , 与传统的电感镇流器比在技术上有较大的改善 , 其自身的功耗、体积、发热量及噪声等均小于普通电感镇流器 , 而价格仅高出 20% ～ 40%左右。但不论是普通型还是节能型电感镇流器 , 其点灯电路仍须配触发器才能启动高压钠灯 , 并需要

安装电容器补偿无功功率。

　　电子镇流器实质上是一个将低频交流电压转换为高频交流电压的电源变换器 , 主要包括功率因数校正电路、控制电路、触发电路及辅助电源四部分。早在 20 世纪 90 年代初电子镇流器就已进入工程领域 , 经过十多年的推广和应用 , 目前已无可争辩的占领了荧光灯具的电器附件市场。从理论上讲电子镇流器比电感镇流器有着非常明显的优势 , 具有功耗低、体积小、光效高、启动快、无频闪、无噪声、发热量很小、无须启辉器及补偿电容器等众多优点。最近一两年里推广电子镇流器的呼声越来越高 , 发表的文章也较多 , 那么电子镇流器是否万能呢 ? 实际上与气体放电灯配套的电子镇流器 , 在 40 W 及以下容量的荧光灯上使用已经非常成熟和稳定 , 而且已普遍推广开来。但对大功率的高强度气体放电灯(H ID灯 ) 则应谨慎使用 , 这主要是由于相关的技术还有待于提高完善 , 几家国际上知名的专业照明公司在推广大功率 H ID 灯电子镇流器时也是相当慎重 , 原因是在产品的稳定性及可靠性上仍然存在着较多的技术难题。高压钠灯电子镇流器是由一系列的电子元件组成相对复杂的电子电路 , 整体替代电感镇流器、触发器及补偿电容的一种启动装置 , 由于其线路复杂 , 电子元件较多使得成本过高 , 同时在大批量生产中由于生产工艺复杂使得产品质量难以控制。国内某些厂家在报送小批量抽检样品时 , 产品的性能较为稳定 , 一旦投入大批量生产则质量问题暴露无遗。

3　配套电器使用现状与间接能耗

　　据笔者了解 , 目前我国大多数高压钠灯的配套电器仍然以普通电感镇流器、触发器加电容器等为主 , 一是由于节能型电感镇流器刚面市不久 , 推广尚需时日 ; 二是大功率 H ID 灯电子镇流器的可靠性及造价问题。随着时间的推移 , 电子镇流器的可靠性将随相关技术的发展得到解决 , 但价格问题仍然不容忽视 , 例如某国际知名品牌的高压钠灯电感镇流器价格在 70 元左右 , 而其生产的电子镇流器价格则在 500 元左右 , 如此巨大的价差 , 也导致电子镇流器

的推广举步为艰。

　　从另外的角度来看 , 产品的招投标环节对镇流器的选择也有较大影响。一般情况下 , 大多数的建设单位及设计单位在招投标时对镇流器均无具体的要求 , 让各投标单位有空子可钻 , 在实际供货时则尽量选用价格最低的普通型电感镇流器 ; 二是招标的具体办法不合适造成的问题。道路照明一般均是市政项目 , 在少数经济较为发达的东部大城市 , 针对重要工程尚可参照国际标准或国内最新的规范 , 提出较高的技术要求 , 以达到控制产品质量的目的。而

在大多数的中西部城市 , 由于资金紧缺 , 实际操作中大量的招标方式均为低价中标 , 造成招标得来的照明灯具能效较低 , 而与其配套的电器附件质量就更无法得到保证 , 只要能亮灯即可 , 从而间接地造成了道路照明的能耗长期偏高现象。

　　由于目前我国现状的道路照明灯具绝大多数采用的是普通型电感镇流器 , 因此要完全地达到绿色照明的节能目标仍有很长的路要走。现阶段亟待解决的旧产品置换为节能型电感镇流器问题、电容器击穿后的维护问题 , 将在较长的时期内困扰着我们。

4　减少间接能耗的措施

　　要解决照明配套电器的间接能耗问题 , 目前从技术的角度有两种方式可以选择 , 一是推广使用电子镇流器 , 这样灯具就不用安装补偿电容器 , 避免了电容被击穿后引起配电线路的无功损耗成倍增加 ; 二是在选用节能型电感镇流器的同时加大检修维护频率 , 定期检测配电线路的无功损耗 , 及时发现及时更换。

　　上述两种方式适用于未来不同的历史时期。与普通电感镇流器比节能型电感镇流器的优点是明显的 , 其结构紧凑减小了叠加气隙 , 使得噪声更低 ; 自身的功耗也低于传统电感镇流器 15% ～ 45%; 同时由于工作温度低 , 减慢了绝缘保护层的老化过程 , 使用寿命得到较大的提高 , 因此在电子镇流器相关技术难题尚未得到解决的情况下 , 推广节能型电感镇流器是近期内我国道路照明配套电器应用的方向。然而从检修维护的角度以及用发展的眼光来看 , 电子镇流器替代电感镇流器依然是我们进行不懈努力的远期目标。暂且不说电子镇流器的其它优点 , 单就其无须配套补偿电容器的特点 , 对一个灯具维护水平较低的发展中国家来讲 , 是我们减小道路照明高压钠灯间接能耗的最好措施及方法。当然 , 这一切均建立在电子镇流器的可靠性及其综合造价有较大突破的前提下。

5　小结

　　综上所述 , 道路照明节能涵盖的内容是多方面的 , 从配电变压器、配电线路到气体放电灯的每一个环节都包括在其中 , 要在具体的工程项目中真正实现绿色照明的目标 , 既要求现代照明技术突飞猛进 ,也需要我们广大的照明工作者付出更多的努力。