基于穩(wěn)壓技術的智能照明節(jié)能配電柜原理及其典型應用

“綠色照明”工程是一項在全國范圍內實施的節(jié)約照明用電、保護生態(tài)環(huán)境的系統(tǒng)工程。GGDZ智能照明節(jié)能配電柜就是按此要求，并結合無觸點穩(wěn)壓器專利技術開發(fā)的一種新型節(jié)能產(chǎn)品。

1.1調壓節(jié)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%，功耗大約增減10%，影響非常大。

也就是說，調節(jié)照明燈具的供電電壓可以節(jié)約很多電能。

這部分電路主要由采樣單元、時控單元、固態(tài)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(jù)穩(wěn)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(tài)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(jīng)采樣、比較、判斷，使補償變壓器工作，產(chǎn)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(chǎn)生7V補償電壓，交替地觸發(fā)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(jīng)采樣、比較、判斷，主控板微機以相反的時序觸發(fā)固態(tài)繼電器，使補償變壓器產(chǎn)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(chǎn)生的補償電壓可達±49V(或±35V)。節(jié)電運行時，節(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(wěn)定電壓——第二節(jié)電電壓195V(可調)，以達到更大的節(jié)能效果。之后，在黎明前某一設定時刻，再將電壓升至第一節(jié)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(jié)電電壓、何時輸出第二節(jié)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(jié)能配電柜后，僅智能穩(wěn)壓所實現(xiàn)的節(jié)電效果一般就可達20%～30%。

1.2提高功率因數(shù)節(jié)電

GGDZ智能照明節(jié)能配電柜內設有“功率因數(shù)提升單元”，它能根據(jù)電路中的負載狀況自動調節(jié)功率因數(shù)，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(jié)省約15%～25%，從而滿足了電力部門對無功功率補償?shù)囊?，避免了因為功率因?shù)過低而產(chǎn)生的罰款。功率因數(shù)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(tǒng)的用電效率嚴重下降。GGDZ智能照明節(jié)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(tǒng)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(tǒng)的用電效率。

GGDZ節(jié)能配電柜利用無觸點穩(wěn)壓專利技術，并選擇品質優(yōu)良的器件制造，產(chǎn)品能在惡劣的電網(wǎng)環(huán)境和復雜的負載情況下連續(xù)穩(wěn)定地工作，實現(xiàn)了長期免維護。其他特性見表1。

3.1節(jié)電柜容量選配

假設節(jié)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(jié)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(jié)能配電柜。即，三相配電柜的容量可按下式選配：

節(jié)能配電柜額定電流≥每盞燈的額定電流×盞數(shù)÷3×1.1
對單相配電柜，可以類似方式選配：
節(jié)能配電柜額定電流≥每盞燈的額定電流×盞數(shù)×1.1

假設上述鈉燈每天工作13h，節(jié)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(jié)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(jié)電柜的使用

據(jù)統(tǒng)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(shù)字即可看到對照明產(chǎn)品和照明系統(tǒng)實施節(jié)電的重大意義。GGDZ智能照明節(jié)能配電柜是一種很實用的節(jié)能產(chǎn)品，節(jié)電率超過20%(最高可達55%)，將這種產(chǎn)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(jié)省大筆電費，延長原有照明網(wǎng)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(tài)環(huán)境。