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浅议城市照明节能工作中的误区
摘 要:城市照明节能工作不能急功近利,必须在满足城市照明各项功能需要的基础上,来提高城市照明系统的能效,降低系统的功耗,节约能
源,减少污染,达到节能和环保的目的。本文主要针对在发展过程中的误导或错误,不管是有意或无意,都必须及时加以纠正和引导,
我们将不断收集来自城市照明行业的同行们的建议,及时补充和更新信息,希望大家关注。
关键词:变功率 节能 变功率 镇流器
由于照明节能是新生事物,在照明节能方面,出于对照明灯具的不了解,对照明理念的创新需要时间,对控制以及电力电源产品技术需要完善,因此,在照明节能事业中,难免出现一些误导,甚至是错误的观点观念,也是正常的。
一、照明节能的“慢斜坡软启动”危害
我们知道,电机启动时,电网电源频率50HZ,而此时电机从静态开始,电机转速频率为0,因此瞬间形成频率短路,启动电流高达额定电流的3-8倍,持续时间直达电机正常运转(最长达10秒以上),对配电线路、设备和电网都造成危害。因此需要电机软启动、变频启动和星三角启动,减少电网冲击。
HID灯启动,由于补偿电容的原因,合闸瞬间(2毫秒,0.002秒),有很大启动尖峰电流,和电机启动不一样的是,这种尖峰电流不会因为降低电压启动而减小许多,因为这是电容电压突变引起的电容充电电流。如果没有补偿电容,这种启动电流也就不存在,如果补偿电容存在,降到100V启动也会有这种短路瞬间电流存在。
应该说,HID灯存在启动电流,但不是象电机那样额定值的许多倍,只是1.2-1.3倍,而且这种电流是与灯温度相关,必须10分钟以上加热到稳定温度,电流才会下降。
另外,我们知道,电感式日光灯,每开关灯一次,会降低许多寿命,因此如果短时间关灯离开,还不如不关灯,原因是开灯时多次高压辉光点火,严重损伤灯的阴极,特别是电网电压低,频繁多次不断启动,大大缩短灯的寿命。
开灯前期的辉光过渡阶段,影响灯的寿命,充分点燃后稳定的弧光放电,不影响灯的寿命,因此HID灯要在足够电压下充分预热20分钟,然后将电压缓慢降低,稳定电弧,降低灯管温度,延长光源电器的寿命。
HID路灯,同样采用电感高压点火启动,如果采用“慢斜坡降压软启动”,每天启动点火将增加到100多次或更多(如果电压不足,每秒将重复点火50次),如果开灯电压足够,点火1-2次就能启动。因此“慢斜坡软启动”将严重影响光源电器的正常运行。
有些公司还将“启动大电流”导致能量浪费作为宣传,这时无任何科学道理的。希望有些节能公司本着科学角度,认真考虑这个问题,不要炒作这些概念,误导照明节能技术。
二、HID灯预热问题
我们的经销商告诉我们,希望去除预热时间,或将预热时间调到1分钟,理由是,哪怕半分钟的节能,都将影响到节电率,而路灯部门是不会听你讲什么预热的好处问题的。
的确,有些路灯部门以前也没有预热的概念,另外,上级领导说了看节电率,他们也管不了,而领导也是不懂这些的呀。所以节电设备供应的双方或多方,都被“强制”不需要预热时间,一心追求节电率。
我们知道,HID灯的启动分2个过程,点火时不稳定的“辉光”放电和10分钟后的“弧光”放电,“辉光”放电严重影响灯的寿命,因此希望时间越短越好。为减少“辉光”放电时间,点灯后必须维持足够长时间的额定预热电压。
从外部看,如果灯电流开始下降到稳定运行电流,则开始结束“辉光放电”,从温度看,如果灯管温度达到稳定温度,则开始结束“辉光放电”,为使“辉光”尽快结束,必须维持比较高的电压,发出更多的热快速加热灯管。
有些公司把充分预热说成是如“煲汤”,需要“急火”烧开,然后“文火”长时间炖,可节省能量,这种比喻也不妥帖。
这也说明 “慢斜坡软启动”对灯的危害,和预热不足对灯的危害。另外,20分钟的预热,对节电率影响不大,对延长光源电器的寿命确至关重要。
三、照明线路末端电压
在以往不节能的时代,路灯设计需要考虑末端电压,其电压值要保证灯的额定电压下限以上(220V-10%=198V)。城市道路照明专业委员会《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要实施细则》中,第四十条 “在电网电压不稳定的地方可采用稳压或降压装置,但照明线路末端电压不应小于198伏。这是保障灯能点燃的必须条件”。
但同样,照明节能是新事物,需要客观分析对待,而建设部在制定细则时,也不知道有无级连续调压的照明节能产品。这种规定是根据固定降压节电器提出来的,即开灯就降压,需要保障末端电压在198V以上,否则新灯都有可能点不着。
在实际运行过程中开灯时总是全电压预热20分钟,在灯温、电弧、电流稳定后精密连续调压,在需要时将电压调到钠灯130V,金卤灯150V,不管是节电率还是延长灯具寿命,都是非常满意的。
另外,灯充分点燃后逐步降压节能,随着导线电流的减小,末端压降由不节能时的20V,变得可能只有5V,因此在采用智能电感产品时,前端电压降低明显,末端电压降低反而不明显。
但需要说明的是:“开灯预热电压必须在198V以上”,进入节能后电压可以在198V以下。
四、一味追求节电率
如果一味追求节电率,那么,关灯是最好的节能。城市道路照明的基本功能是:1、满足人们文化生活需要,满足城市文明、社会繁荣以及促进经济和消费,2、保障社会治安,3、保障交通安全。
节能同时需要保障照明的基本功能,即:“不影响正常照明同时,极大限度地节约能源,延长光源电器使用寿命”。
遗憾的是,包括政府、路灯部门和经销商,都一味追求节电率,有的在招标中,单纯将节电率看成主要指标(不考虑照度情景需求),这样招标的结果是,事后工程完工,市民投诉,公安局投诉,在这种情况下,设备逼迫旁路运行。
如果没有“按时段情景节能功能”,只是一味追求节电率,只需将高压变压器调低一挡,或将灯功率换小,或摘除一部分灯。
简单的只讲节电率高,将使城市/商业综合经营成本上升,因为这将使犯罪率上升,交通事故增加,消费下降,税收减少,商场营业额下滑,工厂次品率上升以及生产效率下降。
五、突变/闪断调压对光源电器的影响
对商场的电子镇流器节能灯,由于有滤波电容,电压闪断和突变,影响不明显,对电路的冲击依然存在。如果电脑以及IT设备,如收银机,POS机,接入照明网,将引起设备死机,硬盘损坏等情况发生。
在路灯上,目前大部分是HID金卤灯、钠灯,电流的切断不仅使设备拉弧损坏,光源熄灭,再次点火,严重缩短寿命。钠灯在不切断电流时电压突变5V以上将引起电弧漂移而熄灭,金卤灯在3V突变时电弧不稳熄灭。
因此,早期的电磁换档已经产生了严重的不良后果。在经济条件比较好的江浙,大面积上的电磁节能产品逼迫拆除,江西某南部城市也出现类似现象,城市道路照明专业委员会对路灯照明节能,持非常慎重态度,并在2007年6月颁发的“十一五”规划纲要实施细则中,第四十一条规定:在调压时严禁出现瞬间灭灯现象。
为了解决闪断突变,目前国内有几个节能公司,推出“进口”碳刷的自藕调压器,面对大电流和感性负载,以及灰尘潮湿,产品安全受到质疑和挑战。
六、电磁固定降压节能的危害
传统电磁调压节电器一般分为:⑴三相统一调零换档,⑵三相独立调零换档,⑶三相独立补偿换档,⑷碳刷自偶变压器调节补偿调压,这些产品都有调压功能,但由于电磁换档或碳刷闪断冲击,灯熄灭,设备冲击,电网浪涌,因此实际使用时都在固定调压位置。
①固定降压节电器,节电不节钱,光源电器寿命缩短,换灯成本和工程费高,固定降压节能产品,如果固定降5V,节电率太低,固定降10V,节电率也不高,如果开灯就降20V,开灯时线路末端灯亮不起来。
②开灯就降压,影响交通、社会治安、城市繁荣:傍晚需要高亮度照明时,灯光昏暗,交通事故增加,犯罪率上升,同时影响城市形象和居民生活,群众和公安投诉严重。
③无法按需照明,浪费严重:上半夜电网负荷重,需要照明时灯光暗,下半夜电压高,不需要照明时,灯光反而更亮。
④不符合环保和可持续发展:耗用大量高能耗且稀有铜材和矽钢,被盗和破坏严重,同时大量使用,将导致更大的环境污染和能源浪费。
七、碳刷调节补偿调压、以及SCR数控补偿调压面临的挑战
路灯节能固定降压目前已经表现出许多不能接受的弊端,因此有些节能企业将碳刷补偿无级调压用于照明节能,用伺服电机带动链式碳刷,实现调压稳压,专家对其可靠性存在质疑,以至于厂家在注意事项中也作描述:“每月至少维护一次,用极细砂纸打磨铜柱表面如新,密切注意,如有异味或冒烟,立即切断电源,并通知厂家”。我们想,每个路灯配电柜派一个人值班,是不现实的。
可控硅代替接触器,实现无触点补偿调压,这种技术称为“数控式调压”,在通讯和电台等IT行业有应用(后端整流桥电路,无电流滞后),但在路灯方面,由于负载为感性,电流电压相位复杂,容易换相失败,需要大功率电阻吸收短路电流,电阻功耗大,设计困难,功率难做大,档位调节还存在电压突变现象。
八、“以人为本”节能和“情景照明”节能的重要性
对不同场合,制定出相应“以人为本”,“按需调亮”,“情景控制”的节能模式,节能技术要保证实现的可行性,这样,才能消除照明节能的负面影响或使影响极小化。
既然照明是以人的感受为目的,根据生物效应,傍晚人眼瞳孔还没张开,所以需要高亮照明,城市道路照明是城市文明的象征,人多的晚上和节假日,道路上就需要保证照度,才能保证确保交通安全和社会治安。路灯隔盏亮和半夜灯,将导致40多米杆距之间产生阴影,难以保障交通安全和社会治安,是得不偿失的节能方法。面对照明节能的新挑战,有许多自身的客观规律,而这些规律可能我们一时还难以理解,但却是科学的。
总之,照明节能大有可为,我们的节能人和用户,可以想出许多好的节能控制模式,能保障照明,又能极大限度地节能。
九、关于照明节能中的“照度损失问题”
采用降压调光节能的技术中,节能是以降低照明输出功率为代价的,因此照度必然会有损失。恰恰是由于照明节能牺牲(节约)有功功率,照明节能才是科学并且是可行的。
照明是与人感受相关的概念,一味机械地强调“不能降低照度为代价来节能”是没有实际意义的,也是不科学的,需要将人眼的生物效应,心理效应,实际工况对照明分时段的需求等结合起来考虑。每当深夜车少人稀时,采用变功率镇流器(如400W降至250W)实施节电措施我认为是完全有必要的,城市道路照明设计标准规定的维持值,也是根据道路等级和车流量大小来决定的,下半夜车辆行人较少的情况下,降低一级照明标准既节约了电能,又不影响行车安全。
十、路灯节能招标书中的各种丑陋评分标准及对策
国家倡导照明节能,实际上,照明节能不可能是纯技术问题,一般是以工程形式出现,在道路照明节能产品的招投标中曾出现许多丑陋的现象,包括操纵“标书”、围标、“暗箱操作”等问题,随着招投标市场制度的规范,会逐步走向正规。但作为节能技术服务公司,或甲方,总还是希望采用尽可能好的技术和产品。因此,作为节能产品经销商或产品制造方,市场还是公平的,找准自己的定位,潜心做好自己的工作,总会有丰厚的回报的。
付荣伟1 张镇强2 1.北京师范大学(100002)2.珠海麦尼电控技术有限公司(519008) 相关新闻
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