浅谈照明节电设备原理和应用范围

石洪润

摘 要：在配电设备内安装节电设备，电力能够得到多方位的管理，供电质量得以改善，而且电压稳定，使电器设备得到保护，延长设备寿命，能降低供电变压器的负荷，同时可以减少用电系统不平衡、抑制高次谐波，能起到去除电路污染、净化电源的作用。

关键词：节电设备原理 应用范围 照明

中图分类号：TM923.03 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（c）-0079-01

随着社会经济的发展，各种能源资源短缺的问题逐渐突显，因此，做好节能减排工作是当前经济社会发展中的一项重要工作，也是加快建设资源节约型、环境友好型社会的迫切需要。针对资源短缺的问题，很多国家已经不断开发及应用一些大自然的能量代替开采地球资源，例如风力发电、水力发电、太阳能发电等。同时也开发出一些节能产品，例如：节电器、节能灯等。

1 节电利害分析

目前，中国各地电压高低参差不齐，因此各类灯具在设计时，为了满足其自身在不同情况下均能正常启动与发光，其设计电压一般低于标准相电压220 V；而电力系统为方便电能输送往往提高输送电压，造成照明灯具实际工作电压偏高。这些超额的电压不仅不能让灯具更有效率地工作，还存在两大负面影响：浪费电能与缩短灯具寿命。

针对目前现有照明电路这个缺陷，照明节电器是以电磁感应方式将供电系统的输入电压予以优化，采用AC-AC直接变换技术调整电压，输给照明负载的电压为灯具设计电压的最佳值，这样既节省用电，照明节电器又延长灯具的寿命，同时也保证了照明标准的要求。

根据电工基本原理P=U2/R，假设灯具上施加的电压为U，灯光的阻抗设为定值电阻R，那么它在原电压U0下消耗的功率为P0，适当降低电压至U1后，这时消耗的功率P1将随电压的平方关系下降。其有功节电率表示为：ε=1-（U1/U0）2×100%。就荧光灯管而言，仅在启动时需要足够的额定电压激发荧光物质，使灯管发光。在预置时间内，照明节电器感应到灯管的功率已完全发挥后，即自动调整负载电压，灯管便可转入节电模式工作，照明节电器同时进入自动在线检测状态。

2 GOLDSAVER节电设备原理剖析

该文以新建玉林至铁山港铁路博白站站房工程应用的GOLDSAVER节电设备为例，对节电设备进行简单的剖析。

2.1 GOLDSAVER简介

GOLDSAVER是一套适合所有类型用电设备的综合节电装置，它基于电磁平衡原理，通过提高电力的质量及用电效率，使大部分电器设备的电力损耗得以减少，从而将浪费了的电费节省回来，GOLDSAVER的内部材料是采用进口优质的材料制成，选用H级绝缘标准，耐用性高。主回路没有电子零件，在通常情况下不会受温度及湿度影响，可靠性极高，更不会影响任何电器设备运作。

2.2 GOLDSAVER结构及节电原理

GOLDSAVER节电器的主机内部由一系列特殊设计的线圈按一定规则连接后固定在一个三柱式铁芯上制成，同时主机内部附有高次谐波分量（主要是3、5、7次）的阻波、陷波回路及相位调整线圈。

由于各线圈所产生的磁通是由各相励磁线圈所产生的磁通交汇在同一个铁芯上，使得三相磁势得到平衡，因而输出电压得到平衡，且稳定在所设定的工作电压上，实现电压整形，这样，节电装置除能通过上述原理达到显著的节电效果外，同时减轻主供电回路的负担，增大变压器容量的宽裕度，并增加用户的负荷使用容量。具体如下。

2.2.1 调压节电

根据负载调整电压稳定性及幅值所取得的节电效应。

如果将用电设备的运行电压从U1调整为U2时，按公式P=U2/R可得在纯电阻的照明、电热负荷中的节电率η为：

η=ΔP/P1=（P1-P2）/P1=1-P2/P1=1-（U2/U1）

如：U2=0.98U1，则η=4%；U2=0.96U1，则η=7.8%；U2=0.94U1，则η=11.6%；U2=0.92U1，则η=15.4%。

因此，可视各地用户的具体供电电压幅值大小及负载情况来调整到合适的电压值以取得最佳的节电效果。

2.2.2 抑制瞬变浪涌节电

瞬变和浪涌是正弦交流波电路上电流与电压的一种瞬时态的畸变。浪涌、谐波为主要的表现形式。瞬变最主要的特点有三个：超高压，瞬时态，高频次。瞬流会使用户的用电成本增加；同时，瞬流会破坏设备的安全运行。大量的科学研究已经证明，瞬流使一个用电系统的电耗增加的方式有三种：

（1）系统效率下降。来自这样一个研究结果。在一条120 V的电路中，电流为1.5 A/小时，瞬流导致了8.05%的线路损耗增加。

（2）电机温度升高。电机的温升还由于瞬流使电感性负载电流损失增加和铜损提高而造成。实验表明，一个800周的振荡型瞬流会使铁芯材料的能耗由0.04 W/lb，能耗增加的幅度为67%。

（3）电表转速加快。由于瞬流是突发式的过压，它会导致作用于电度盘上的同时性力矩突然发生变化，从而导致电表转速加快。

安装GOLDSAVER节电器后可消减高次谐波分量，起到一定程度的节电效果。同时可以基本平稳电压的波动，这是由于GOLDSAVER节电器的磁性材料和特殊结线来平稳了电流或电压的瞬间变动。这对用电设备起到一定的保护作用，使用电设备免受系统中浪涌电压的损害。

2.3 GOLDSAVER性能特点

（1）具备短路、过流、过载、过压、欠压等完备的保护功能，故障自动旁路。

（2）对负载提供稳定的工作电压，提升供电品质，输出电压稳定精度+/-2%。

（3）抑制瞬变浪涌，减少机器设备发热，延长用电设备使用寿命，减少维修成本。

2.4 适用范围

2.4.1 照明工程

节电率20%～40%左右，大幅度降低用电量，串联于负载与电源间，不改变用户用电习惯，改善电压，使正弦波稳定、延长灯具使用寿命1.5～2倍，降低更换维修成本及人工成本60%。

2.4.2 动力工程

节电率10%～20%左右，提高系统供电容量，改善用电效率，减轻变压器负担 有效抑制尖峰电压浪涌电流，减少线损保护设备。

2.4.3 主要应用场所

（1）城市道路照明系统和亮灯工程；（2）车站、地铁、机场、高速公路、铁路隧道。

3 结语

总之，在配电设备内安装节电设备，电力能够得到多方位的管理，供电质量得以改善，而且电压稳定，使电器设备得到保护，延长设备寿命。另外通过节电，能降低供电变压器的负荷，并可增加更多的电器设备，同时可以减少用电系统不平衡、抑制高次谐波，也可起到去除电路污染、净化电源的作用。endprint