道路照明中容易忽視的間接能耗

1　前言

　　大家知道我國目前的能源使用效率是非常低的 , 煤荒、油荒、拉閘限電等現(xiàn)象也正在進(jìn)一步地警醒著我們。節(jié)能問題長期以來一直都是熱點(diǎn)話題 ,近幾年國家的相關(guān)職能部門、學(xué)術(shù)團(tuán)體對(duì)照明配套電器元件的節(jié)能問題也越來越重視 , 并頒布了相應(yīng)的規(guī)范、法規(guī)及文件 , 力求對(duì)綠色照明和照明節(jié)電工作做進(jìn)一步的指導(dǎo)。建設(shè)部于 2005 年 8 月發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市照明節(jié)電工作的通知 》中 , 對(duì)照明節(jié)電的各方面均提出了更為具體的要求 , 特別是在照明光源的選擇使用上 , 明確提出“積極推廣高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、半導(dǎo)體發(fā)光二極管 (LED) 、T8 、 T5 熒光燈、緊湊型熒光燈 (CFL) , 大功率緊湊型熒光燈等高效照明光源產(chǎn)品 ”。

　　高壓鈉燈是道路照明使用最為普遍的一種光源 , 具有發(fā)光效率高、節(jié)能、壽命長、透霧能力強(qiáng)等特點(diǎn) , 而與之配套的電器附件一般有觸發(fā)器、電感鎮(zhèn)流器及電容器等 ( 或用電子鎮(zhèn)流器整體替代 ) 。觸發(fā)器、電感鎮(zhèn)流器主要用于啟動(dòng)高壓鈉燈 , 而電容器則主要用于無功補(bǔ)償。受維護(hù)資金的限制 , 我國目前大多數(shù)城市的路燈管理維護(hù)水平均較低 , 除了較少的常規(guī)燈具、燈桿除塵清掃外 , 一般均在路燈不亮后才進(jìn)行燈具檢修 , 而電容器損壞與否又往往不易察

覺 , 因此燈具的功率因素大幅下降 , 造成線路損耗加大、能源損耗大幅上升。由此看來 , 我們?cè)陉P(guān)注照明配套電器自身的高效低功耗問題的同時(shí) , 更應(yīng)該重視電器附件對(duì)照明配電線路間接能耗的影響。

2　高壓鈉燈配套電器比較

　　高壓鈉燈的啟動(dòng)電路目前主要有兩種型式 : 一種型式為觸發(fā)器、電感鎮(zhèn)流器加電容器組合 , 其常規(guī)的點(diǎn)燈電路約有 5 種 , 分為并聯(lián)啟動(dòng)和串聯(lián)啟動(dòng)兩大類 ; 另一種型式為單一的電子鎮(zhèn)流器 , 其點(diǎn)燈電路種類較多 , 歸納起來的啟動(dòng)電路方框圖 ( 見圖1)。

　　電感鎮(zhèn)流器可分為常規(guī)的 E 型電感鎮(zhèn)流器和節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器兩種。普通 E 型電感鎮(zhèn)流器是自高壓鈉燈面世以來就一直配套使用的產(chǎn)品 , 優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、技術(shù)成熟且可靠性較高 , 弱點(diǎn)是體積大、發(fā)熱量大、自身的功耗高、功率因數(shù)低、有頻閃、噪聲大、斷電后不能立即啟動(dòng)等。節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器是由國家經(jīng)貿(mào)委綠色照明工程辦公室具體組織 , 由國內(nèi)部分企業(yè)開發(fā)研制出的專用于高壓鈉燈的改進(jìn)型電感鎮(zhèn)流器 , 近兩年來已取得較大的技術(shù)成果 , 目前該產(chǎn)品已進(jìn)入市場(chǎng)提供給用戶使用。市場(chǎng)上的高壓鈉燈節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器包括 E 型鎮(zhèn)流器、環(huán)形鎮(zhèn)流器和C 型鎮(zhèn)流器等 , 與傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器比在技術(shù)上有較大的改善 , 其自身的功耗、體積、發(fā)熱量及噪聲等均小于普通電感鎮(zhèn)流器 , 而價(jià)格僅高出 20% ～ 40%左右。但不論是普通型還是節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器 , 其點(diǎn)燈電路仍須配觸發(fā)器才能啟動(dòng)高壓鈉燈 , 并需要

安裝電容器補(bǔ)償無功功率。

　　電子鎮(zhèn)流器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)將低頻交流電壓轉(zhuǎn)換為高頻交流電壓的電源變換器 , 主要包括功率因數(shù)校正電路、控制電路、觸發(fā)電路及輔助電源四部分。早在 20 世紀(jì) 90 年代初電子鎮(zhèn)流器就已進(jìn)入工程領(lǐng)域 , 經(jīng)過十多年的推廣和應(yīng)用 , 目前已無可爭辯的占領(lǐng)了熒光燈具的電器附件市場(chǎng)。從理論上講電子鎮(zhèn)流器比電感鎮(zhèn)流器有著非常明顯的優(yōu)勢(shì) , 具有功耗低、體積小、光效高、啟動(dòng)快、無頻閃、無噪聲、發(fā)熱量很小、無須啟輝器及補(bǔ)償電容器等眾多優(yōu)點(diǎn)。最近一兩年里推廣電子鎮(zhèn)流器的呼聲越來越高 , 發(fā)表的文章也較多 , 那么電子鎮(zhèn)流器是否萬能呢 ? 實(shí)際上與氣體放電燈配套的電子鎮(zhèn)流器 , 在 40 W 及以下容量的熒光燈上使用已經(jīng)非常成熟和穩(wěn)定 , 而且已普遍推廣開來。但對(duì)大功率的高強(qiáng)度氣體放電燈(H ID燈 ) 則應(yīng)謹(jǐn)慎使用 , 這主要是由于相關(guān)的技術(shù)還有待于提高完善 , 幾家國際上知名的專業(yè)照明公司在推廣大功率 H ID 燈電子鎮(zhèn)流器時(shí)也是相當(dāng)慎重 , 原因是在產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性上仍然存在著較多的技術(shù)難題。高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器是由一系列的電子元件組成相對(duì)復(fù)雜的電子電路 , 整體替代電感鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器及補(bǔ)償電容的一種啟動(dòng)裝置 , 由于其線路復(fù)雜 , 電子元件較多使得成本過高 , 同時(shí)在大批量生產(chǎn)中由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜使得產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。國內(nèi)某些廠家在報(bào)送小批量抽檢樣品時(shí) , 產(chǎn)品的性能較為穩(wěn)定 , 一旦投入大批量生產(chǎn)則質(zhì)量問題暴露無遺。

3　配套電器使用現(xiàn)狀與間接能耗

　　據(jù)筆者了解 , 目前我國大多數(shù)高壓鈉燈的配套電器仍然以普通電感鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器加電容器等為主 , 一是由于節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器剛面市不久 , 推廣尚需時(shí)日 ; 二是大功率 H ID 燈電子鎮(zhèn)流器的可靠性及造價(jià)問題。隨著時(shí)間的推移 , 電子鎮(zhèn)流器的可靠性將隨相關(guān)技術(shù)的發(fā)展得到解決 , 但價(jià)格問題仍然不容忽視 , 例如某國際知名品牌的高壓鈉燈電感鎮(zhèn)流器價(jià)格在 70 元左右 , 而其生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器價(jià)格則在 500 元左右 , 如此巨大的價(jià)差 , 也導(dǎo)致電子鎮(zhèn)流器

的推廣舉步為艱。

　　從另外的角度來看 , 產(chǎn)品的招投標(biāo)環(huán)節(jié)對(duì)鎮(zhèn)流器的選擇也有較大影響。一般情況下 , 大多數(shù)的建設(shè)單位及設(shè)計(jì)單位在招投標(biāo)時(shí)對(duì)鎮(zhèn)流器均無具體的要求 , 讓各投標(biāo)單位有空子可鉆 , 在實(shí)際供貨時(shí)則盡量選用價(jià)格最低的普通型電感鎮(zhèn)流器 ; 二是招標(biāo)的具體辦法不合適造成的問題。道路照明一般均是市政項(xiàng)目 , 在少數(shù)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的東部大城市 , 針對(duì)重要工程尚可參照國際標(biāo)準(zhǔn)或國內(nèi)最新的規(guī)范 , 提出較高的技術(shù)要求 , 以達(dá)到控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。而

在大多數(shù)的中西部城市 , 由于資金緊缺 , 實(shí)際操作中大量的招標(biāo)方式均為低價(jià)中標(biāo) , 造成招標(biāo)得來的照明燈具能效較低 , 而與其配套的電器附件質(zhì)量就更無法得到保證 , 只要能亮燈即可 , 從而間接地造成了道路照明的能耗長期偏高現(xiàn)象。

　　由于目前我國現(xiàn)狀的道路照明燈具絕大多數(shù)采用的是普通型電感鎮(zhèn)流器 , 因此要完全地達(dá)到綠色照明的節(jié)能目標(biāo)仍有很長的路要走?，F(xiàn)階段亟待解決的舊產(chǎn)品置換為節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器問題、電容器擊穿后的維護(hù)問題 , 將在較長的時(shí)期內(nèi)困擾著我們。

4　減少間接能耗的措施

　　要解決照明配套電器的間接能耗問題 , 目前從技術(shù)的角度有兩種方式可以選擇 , 一是推廣使用電子鎮(zhèn)流器 , 這樣燈具就不用安裝補(bǔ)償電容器 , 避免了電容被擊穿后引起配電線路的無功損耗成倍增加 ; 二是在選用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器的同時(shí)加大檢修維護(hù)頻率 , 定期檢測(cè)配電線路的無功損耗 , 及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)更換。

　　上述兩種方式適用于未來不同的歷史時(shí)期。與普通電感鎮(zhèn)流器比節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)點(diǎn)是明顯的 , 其結(jié)構(gòu)緊湊減小了疊加氣隙 , 使得噪聲更低 ; 自身的功耗也低于傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器 15% ～ 45%; 同時(shí)由于工作溫度低 , 減慢了絕緣保護(hù)層的老化過程 , 使用壽命得到較大的提高 , 因此在電子鎮(zhèn)流器相關(guān)技術(shù)難題尚未得到解決的情況下 , 推廣節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器是近期內(nèi)我國道路照明配套電器應(yīng)用的方向。然而從檢修維護(hù)的角度以及用發(fā)展的眼光來看 , 電子鎮(zhèn)流器替代電感鎮(zhèn)流器依然是我們進(jìn)行不懈努力的遠(yuǎn)期目標(biāo)。暫且不說電子鎮(zhèn)流器的其它優(yōu)點(diǎn) , 單就其無須配套補(bǔ)償電容器的特點(diǎn) , 對(duì)一個(gè)燈具維護(hù)水平較低的發(fā)展中國家來講 , 是我們減小道路照明高壓鈉燈間接能耗的最好措施及方法。當(dāng)然 , 這一切均建立在電子鎮(zhèn)流器的可靠性及其綜合造價(jià)有較大突破的前提下。

5　小結(jié)

　　綜上所述 , 道路照明節(jié)能涵蓋的內(nèi)容是多方面的 , 從配電變壓器、配電線路到氣體放電燈的每一個(gè)環(huán)節(jié)都包括在其中 , 要在具體的工程項(xiàng)目中真正實(shí)現(xiàn)綠色照明的目標(biāo) , 既要求現(xiàn)代照明技術(shù)突飛猛進(jìn) ,也需要我們廣大的照明工作者付出更多的努力。