1 節能改造分析

　　1.1 供電狀況

　　供電部門為了避免輸電過程中的各種損耗以及用電高峰期造成線路末端電壓過低對用電設備產生的不良影響，而以比標稱電壓高10%的電壓向用戶（以單相220V標稱電壓為例，實際供電電壓為220+22010%=242V）供電，以確保供電線路遠端的電壓不會低于220-22010%=198V。因此供電線路上的絕大部分區域的電壓都會等于或高于標稱電壓（220V）。我國用戶變壓器的標準變比為10kV/0.4kV,但10kV高壓線路的實際供電電壓為11kV（10+1010%=11kV），因而低壓端的單相實際輸出電壓最高可達254V（0.4V/10V11kV/1.732=254V）。

　　1.2 用電狀況

　　照明用電設備（燈具）的正常工作電壓范圍（單相，即相電壓）是220（110%）V（即198V~242V）。通常，城市或地區的供電電壓會隨該地區的用電負荷減少而升高，這種現象在工業區尤為突出。

　　特別是深夜，供電電壓會比正常值220V高出10%~15%。

　　照明線路多為未經無功補償即向燈具供電，功率因數極低，電路的無功損耗和無功電流在電路中造成的有功、無功損耗都比較大，造成了電能的極大浪費。

　　1.3 可行性節電分析

　　燈具在運行中消耗功率的計算公式為：

　　式中P——燈泡消耗的電功率；

　　U——供給燈泡的電壓；

　　R——燈泡的阻抗。

　　燈泡一經出廠其阻抗R則已確定，因此改變供給燈具的供電電壓，燈具所消耗的電功率將會隨供電電壓下降的平方關系迅速下降。

　　1.3.1 照明節電改造主要由以下三方面工程構成

　　（1）穩壓控壓，實現節能

　　安裝高精度多時段可控慢斜坡線性實時穩壓節電設備，分時段實時穩壓控壓，根據燈具和用電場所狀況將毫無穩定可言的市電電壓實時精確穩定地控制在燈具所需的電壓值上，在確保正常照明的前提下可極大地實現節能。并有效保護燈泡，延長燈具壽命。

　　（2）提高功率因數，實現節能

　　本文設計的智能穩壓照明節電器，可在電路功率因數較低時，對電路實施無功補償，提高功率因數，減少無功損耗和無功電流在電路中有功損耗，實現節能。

　　（3）平衡三相輸出，減少零序電流，實現節能

　　智能穩壓照明節電器具有自動平衡三相輸出電壓的功能，輔以工程技術人員的安裝處理，可極大地平衡三相供電電流，有效地減少在零線電流和環相電流，極大地降低線路損耗，實現節能。

　　1.3.2 照明光源狀況

　　道路、車間等場所的大功率照明，通常使用的光源為氣體放電燈，如金鹵燈、高壓鈉燈等。下面以高壓鈉燈為例，說明光源狀況。

　　（1）啟動電壓低

　　高壓鈉燈的技術參數明確規定：高壓鈉燈應能在低于198V的電壓下啟動；高壓鈉燈在啟動時要求其觸發器輸出的脈沖峰值電壓應2kV（2~3kV），而一盞合格的高壓鈉燈在啟動時只要給該燈觸發器輸入（17510）V的50Hz市電電壓即可產生峰值為2~3kV的高壓脈沖。為確保觸發器能順利產生2kV以上的高壓脈沖，要求電源電壓應大于175V才能觸發燈泡啟輝并使泡體內的氣體充分游離正常發光。

　　（2）燈泡使用電壓范圍寬

　　高壓鈉燈在啟動后燈的工作電壓為（10020）V,即高壓鈉燈啟動后將工作在80~120V之間，則不能低于80V,為確保這一工作電壓則要求電源電壓不能低于176V（220-22020%=176V）。

　　（3）高壓鈉燈對電源電壓波動的要求

　　高壓鈉燈在使用過程中對電源電壓的波動有較為嚴格的要求。高壓鈉燈電源電壓不能波動過大，電壓突然下降超過5%可能自行熄滅，而且電源電壓波動時對發光參數的影響較大。我們認為：由于高壓鈉燈屬氣體放電燈類，過高的電壓和經常波動的電源電壓還會極大地縮短高壓鈉燈的使用壽命。

　　（4）影響高壓鈉燈使用壽命的因素

　　a 電壓幅值對高壓鈉燈壽命的影響

　　為使觸發器能順利產生2kV以上的高壓觸發脈沖，觸發燈泡啟輝和使泡體內的氣體放電且充分游離并正常發光，要求電源電壓應大于175V。當泡體內的氣體放電且充分游離并正常發光后，燈泡的使用壽命與泡體內氣體分子運動的速度成正比，速度越高燈泡壽命越短，而泡體內氣體分子運動的速度與燈泡的端電壓成正比。可見為延長高壓鈉燈的使用壽命應盡量適當降低輸給高壓鈉燈的端電壓。實踐證明高壓鈉燈在啟輝后長期工作在180V~200V電壓內要比工作在高于200V的壽命要長得多。

　　b 電壓波動對高壓鈉燈壽命的影響

　　高壓鈉燈屬氣體放電燈類，輸給燈泡的電壓越穩定燈泡的壽命就越長；經常突然跳變的電壓會使燈泡產生沖擊電流和影響泡體內氣體的游離狀態，以至縮短燈泡的使用壽命。

　　2 智能照明節電器工作原理、特性、效果

　　2.1 智能照明節電器的簡單工作原理

　　智能照明節電器的設計源于電磁補償和閉環跟蹤實時穩壓原理，是一款高精度多時段可控慢斜坡線性實時穩壓節電設備，徹底克服了斬波節電器固定式自耦變壓器降壓節電器、分檔調節式自耦變壓器降壓節電器等存在的波型畸變、諧波污染、電壓不穩定、閃斷沖擊（10~20ms）等弊端。智能照明節電器在道路照明節電應用中一般分三時段處理：第一時段為啟動期，第二時段為上半夜，第三時段為下半夜。

　　各時段的工作電壓和節能效果見圖1。