電氣工程師備考：補償變壓器式照明穩(wěn)壓節(jié)能裝置

1、綜述

隨著城市化進程的明顯加快，路燈系統(tǒng)的規(guī)模也日益龐大。路燈的運行費用給各地財政造成巨大的壓力。全國路燈總量約1200萬盞，年耗電439億kWh，以平均電價0.65元計，年開支為285億元，電網(wǎng)因電力供應的緊張而很不穩(wěn)定。

前半夜適逢用電高峰，電壓就低，路燈相對昏暗，甚至出現(xiàn)頻閃現(xiàn)象，后半夜卻線網(wǎng)電壓驟升，有些地區(qū)可達250V。導致照明異常明亮，甚至出現(xiàn)眩光，使設計壽命5年的燈泡不到1年就已損壞，以路燈保有量3萬盞計，每年更換費用高達360萬元(每盞更換成本120元)。

舊有的路燈控制只考慮開、關及一些保護，現(xiàn)在在高等級公路的照明上國家已規(guī)定要采用節(jié)能設備。對舊有的路燈，國家也大力提倡進行節(jié)能改造。

目前普遍使用的氣體放電燈在允許范圍內(nèi)降壓時照度并不成比例下降，即照度變化不大的特點，適度降壓使用可以既保證照明質(zhì)量，又大幅度的節(jié)約電能消耗，節(jié)省可觀的電費開支。但要有經(jīng)濟可靠，壽命長，沒污染的可調(diào)電源對路燈進行調(diào)控。

傳統(tǒng)的滑動觸點調(diào)壓器、交流接觸器切換、磁飽和穩(wěn)壓器、相控穩(wěn)壓器等方式，有的反應速度慢、機械觸點易損壞，自動化程度低;有的效率低;有的則輸出波形失真較大，常對電網(wǎng)產(chǎn)生嚴重的污染。

以最為簡單成熟且可靠性很高的變壓器技術為依托，引入微電腦作為智能控制單元，并采用先進的現(xiàn)代電力半導體器件作無觸點控制的補償變壓器式照明穩(wěn)壓節(jié)能裝置已經(jīng)經(jīng)過市場考驗。正在照明領域發(fā)揮越來越重要的作用。

2、補償變壓器式照明穩(wěn)壓節(jié)能裝置的原理

補償變壓器式照明穩(wěn)壓節(jié)能裝置是在主回路中串聯(lián)一套變壓器線圈，用它所產(chǎn)生的電勢來與主電源迭加，從而改變輸出電壓值。由于變壓器不是直接用來供電，而僅是起補償作用(約是總電源電壓的30%)，因此變壓器的功率和體積也可縮小為30%，可節(jié)省大量的銅線、鐵芯等材料。

補償變壓器的初級繞組由電子功率部件與多抽頭變壓器的各抽頭連接，電子功率部件擔負二個任務：

(1)按微電腦的指令通、斷與抽頭的連接;

(2)按微電腦的指令細分電壓——即調(diào)節(jié)導通程度，改變迭加電壓的幅值，以增加電壓級數(shù)和每級的精度。如每級抽頭為5V，在5V范圍內(nèi)，我們可以再把它分為1V/擋5級。由于是靠改變電子部件的導通程度來實現(xiàn)的，相位等參數(shù)沒有改變，所以不會改變正弦波形。

整個裝置除變壓器的參數(shù)計算設計得合理是個關鍵技術外，微電腦對反饋來的輸出信號進行分析、判斷，立即作出開、合電子開關的指令，電子開關又隨著微電腦的指令，與電源同步(同相位)連續(xù)導通、截止。不能有誤導通或不導通。如果發(fā)生誤導通或不導通，就會使輸出電壓波形畸變，就會產(chǎn)生高次諧波，從而反過來給微電腦反饋錯誤的信息。最終導致系統(tǒng)崩潰。目前國內(nèi)能掌握這個技術的還不多。因此過得硬的無觸點產(chǎn)品也就很少。

3、補償變壓器式照明穩(wěn)壓節(jié)能裝置的功能

有了經(jīng)濟、可靠、無諧波、無觸點的調(diào)壓裝置，就有了使照明燈具工作在最佳狀態(tài)和滿足人們對照明節(jié)能要求的基礎。

燈具的開和關的控制可以根據(jù)日照曲線且選用天文鐘、光控開關、PLC、遙控裝置等很成熟的常用方法來實現(xiàn)。

4、照明調(diào)控系統(tǒng)

補償變壓器式照明穩(wěn)壓節(jié)能裝置與低壓配電一起組成完整的照明調(diào)控系統(tǒng)。分三部分：

(1)開關燈及節(jié)能時間控制部分;

(2)主回路保護和控制部分;

(3)緊急和維修旁路部分。

一體式(PC級)自動轉(zhuǎn)換開關(ATSE)平時不耗電，觸頭系統(tǒng)選用的材料已充分考慮了長期閑置不被氧化的問題。因此消防等可靠性要求高的場合都規(guī)定用一體式(PC級)自動轉(zhuǎn)換開關(ATSE)，而不準許用接觸器式、斷路器式、電動負荷開關式。