國內照明節(jié)能控制設備的性能比較
隨著我國城市化建設的不斷深入，經濟高速持續(xù)的發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高。在繁華的都市，城市道路、夜景照明已成為城市文明的標志和城市文化的代表。在推進城市亮化工程的進程中，照明光源及調控設備得到了空前的發(fā)展，當然，城市照明的電能消耗和燈具損耗也越來越大，由于電力緊急和電費的上漲，照明節(jié)能降耗將越來越受到廣泛重視。
目前國內照明節(jié)能主要的途徑有兩種：
l l 采用高效的節(jié)能型光源，也就是使用發(fā)光效率高的燈泡或燈管
l l 在現有照明系統(tǒng)上加裝節(jié)能控制設備
從實際應用的角度來看，第一種方案適用于新設計的照明回路。對于已有的照明系統(tǒng)，因需更換所有燈具，初期投入資金和人力比較大，在不能分批分次更新燈具的照明場所，這樣做一次性投入太大，使許多單位望而卻步。同時，高效節(jié)能光源（燈管、燈泡）是傳統(tǒng)光源價格的5~10倍，如果采購的節(jié)能型燈具本身質量有問題或是電網供電質量不好，節(jié)能型燈具使用壽命很短，這樣就可能造成使用單位出現“節(jié)能不節(jié)錢”的不正常現象。
對現有照明系統(tǒng)的節(jié)能改造，一般采用加裝節(jié)能設備，較為經濟和實用，目前國內銷售的照明節(jié)能設備很多，其中照明控制調控裝置所占比例最大。從工作原理上大致分為三大類。
1. 1. 可控硅斬波型照明節(jié)能裝置
原理：采用可控硅斬波原理，通過控制晶閘管（可控硅）的導通角，將電網輸入的正弦波電壓斬掉一部分，從而降低了輸出電壓的平均值，達到控壓節(jié)電的目的。
可控硅斬波型節(jié)電產品節(jié)電原理圖
這類節(jié)能調控設備對照明系統(tǒng)的電壓調節(jié)速度快，精度高，可分時段實時調整，有穩(wěn)壓作用，因為主要是電子原件，相對來說體積小、設備輕、成本低。
但該調壓方式存在一致命缺陷，由于斬波，使電壓無法實現正弦波輸出，還會出現大量諧波，形成對電網系統(tǒng)諧波污染，危害極大，不能用在有電容補償電路中。（現代照明設計要求規(guī)定，照明系統(tǒng)中功率因數必須達到0.9以上，而氣體放電燈的功率因數在一般在0.5以下，所以都設計用電容補償功率因數）在國外發(fā)達國家，已有明文規(guī)定對電氣設備諧波含量的限制，在國內，北京、上海、廣州等大城市，已對諧波含量超標的設備限制并入電網使用。
大功率可控硅斬波型節(jié)電設備，因其自身存在諧波污染的缺陷，如果加裝濾波設備，成本太高，是不經濟的，所以此類設備是不宜用于照明電路中。
諧波的危害
a. a. 縮短電力電容器的使用壽命，嚴重情況下，會使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。
b. b. 變壓器的銅耗、鐵耗增大，減少變壓器的實際使用容量，浪費電能。
c. c. 增加電氣設備附加損耗，減少出力，浪費電能，嚴重時使電氣設備過熱，燒損。
d. d. 造成開關、接觸器等電氣設備的誤動作，自動化儀表不能正常工作。
e. e. 產生嚴重的、看不見的電磁波干擾，使有線和無線信號無法接收和傳輸，影響手機、電視、廣播、電腦等設備的正常使用，損害人體正常生理機能。
2.2自耦降壓式調控裝置
現在市場上最多照明節(jié)電產品就是此類產品。它的原理是，通過一個自耦變壓器機芯，根據輸入電壓高低情況，接連不同的固定變壓器抽頭，將電網電壓降低5、10、15、20V等幾個檔，從而達到降壓節(jié)電的目的。
自耦降壓式節(jié)電產品節(jié)電原理
這類產品最大的優(yōu)點是克服了可控硅斬波型產品產生諧波的缺陷，實現了電壓的正弦波輸出，結構和功能都較簡單，當然可靠性也比較高。
存在的技術缺陷：
1) 1) 固定多檔降壓器
由于其核心部件是一個多抽頭的變壓器，變壓比是固定的，一般副邊有三到五個降壓抽頭，分別降5V、10V、15V、20V，一旦接線端固定，降低電壓就是固定值，當電網電壓波動時，調控裝置的輸出電壓也會上下波動，這樣照明的工作電壓處在不穩(wěn)定波動狀態(tài)，無法起到對電光源的保護作用。如圖所示，當電網電壓高時，節(jié)電率不是最佳狀態(tài)；而電網電壓低時，可能出現欠壓現象，造成燈具無法正常點亮，反而降低燈具壽命，這是這類調控裝置存在的最大安全缺陷。當用電高峰時，電壓過低，電氣設備也無法正常運行。
2) 2) 接觸器型降壓器
這類調控裝置為了能做到額定電壓正常啟動，并在過電壓和欠電壓時跳到旁路（設備的安全保護），一般都用的都是交流接觸器來進行切換，這是最簡單和常用的辦法。但是，如果用接觸器作為節(jié)電產品的電壓調整裝置的話，其安全性、可靠性和無故障工作壽命都不能保障，存在安全隱患，原因如下：
a. a. 交流接觸器的工作原理是用電磁線圈吸合、斷開，來控制觸頭常開或是常閉，屬機械移動部件，只適用于不經常動作的開關場合，如燈具、電器的開起和關斷，切換次數是有限的，不適用于頻繁切換的場合。
b. b. 交流接觸器在切換動作時，是機械的吸合和斷開，所以會有短暫的10~20ms的斷電，我們稱之為“閃斷”，這樣的斷電會導致HID燈( High Intensity Discharged Lamp—高壓氣體放電燈，如高壓鈉燈、金鹵燈、高壓汞燈等)熄滅。這種燈的特性決定，在熄滅以后，必須等到燈管冷卻，蒸氣壓下降后才能再點亮，一般需要5~10min左右，在使用中，這將是個嚴重故障。
根據以上原因，交流接觸器是不能用來控制照明調控裝置進行頻繁切換的。所以，生產和銷售此類節(jié)電產品的廠家，一般做不到實時穩(wěn)定電壓、多時段調控等功能，這也就是這類節(jié)電產品的缺點所在。
2. 3. 智能照明節(jié)電器
從前兩類節(jié)電產品來看，它們各有優(yōu)缺點，之所以不能得到大量使用，是因為其本身都存在技術缺陷，可控硅（相控）型優(yōu)點是，可實時精確控制輸出電壓，滿足照明用電的最佳值，缺陷是電壓無法實現正弦波輸出，有諧波污染。而自耦降壓型的優(yōu)點正好是能做到電壓正弦波輸出，卻不能實現電壓的自動精確控制，只能固定降電壓，不能升壓和穩(wěn)壓，如果能將兩者優(yōu)勢結合互補，去除缺陷，就是相對比較理想的照明節(jié)能產品了。
智能照明調控裝置工作原理，采用微電腦控制系統(tǒng)，實時采集輸出、輸入電壓信號與最佳照明電壓比較，通過計算進行自動調節(jié)，從而保證輸出最佳的照明系統(tǒng)工作電壓。
智能調控型節(jié)電產品節(jié)電原理
智能照明調控裝置在結合前兩類節(jié)能產品的優(yōu)點的基礎上，克服了其中存在的缺陷，具體優(yōu)點體現在以下四個方面：
1) 1) 優(yōu)化電力質量，節(jié)約照明用電
l l 穩(wěn)定最佳工作電壓
針對電網電壓偏高和波動等現象，調控裝置可根據用戶現場實際需求，實時在線調控輸出最佳照明工作電壓，并能將其穩(wěn)定在±2%以內，有效提高電力質量，從而達到節(jié)電10%~40%的效果。
l l 多時段節(jié)能運行
根據用戶實際的照明需求，調控裝置還可通過程序進行多時段節(jié)能電壓設置，從而滿足用戶不同光源、不同時間的需求，實現最佳照明狀態(tài)和最大節(jié)電率。
2) 2) 有效保護電光源，延長其使用壽命
l l 軟啟動、慢斜坡
影響電光源壽命的一個重要因素是，啟動和運行時電流和電壓對光源的沖擊。為了有效的降低電流沖擊和提高燈的壽命，在國外高檔燈具產品中，要求燈具有軟啟動功能。
智能調控裝置能夠實現燈具的軟啟動和慢斜坡控制過程。燈具在啟動時，采用低壓軟啟動，充分預熱。該過程可減少40%的啟動電流沖擊，有效提高光源壽命。在調壓、穩(wěn)壓的過程中，智能調控裝置采用慢斜坡方式，讓電壓在設定時間內緩慢過渡，保證光源不受電壓、電流波動的沖擊，從而降低電光源損壞，延長使用壽命。
l l 實時穩(wěn)壓、控壓
在電壓波動很大的地方，如電氣設備比較多的廠區(qū)，一分鐘內的電壓波動達到±15%；路燈后半夜的供電電壓也會達到250V。智能調控裝置高穩(wěn)定的最佳照明電壓，能夠延長電光源壽命2~4倍，減少照明運行、維護成本30%~50%。
3) 3) 智能照明調控
為了滿足不同用戶對照明燈具控制的需要，智能調控裝置有三種運行模式可供選用：
l l 端子控制節(jié)能運行模式
l l 時間控制節(jié)能運行模式
l l 通訊控制節(jié)能運行模式
可按現場實際情況，通過天文鐘、智能探頭或內部編程、遠程計算機遙控，實現時控、光控、程控等多種智能化控制。并可根據不同時段、不同燈具、不同亮度要求，每相獨立調節(jié)，允許100%不平衡。
4) 4) 適用性、可靠性
l l 調控裝置每相可獨立調節(jié)，可操作性強，可以承受三相100%的不平衡負載，且保證單相的故障絕不影響其它兩相的正常運行。同一個裝置可以帶不同類型光源負載，還可以獨立調節(jié)每相的輸出電壓。
l l 調控裝置采用手動和自動雙旁路系統(tǒng)，以保證照明設備不斷電，正常安全運行；
l l 調控裝置控制部分不含交流接觸器，無觸點和移動元件，保證高可靠性和低功耗。
l l 可選配GSM/GPRS全球實時（手機）監(jiān)控系統(tǒng)，通過顯示、聲音等信號監(jiān)測設備運行，故障報警，及時采取保護措施。
l 如“保瓦博士”NE系列照明智能調控裝置
這類照明節(jié)電產品成本略高于前兩種，可實現智能照明調控、有效保護電光源、降低電能消耗的功能，使用的經濟性和可靠性遠遠好于前兩種產品，是目前國際上比較成熟的照明控制解決方案。
“保瓦博士”NE系列智能照明調控裝置
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