探讨市政照明电气系统无功补偿技术

探讨市政照明电气系统无功补偿技术

商建康

潍坊市市政工程设计研究院有限公司山东潍坊261041

摘要：经济的发展有力推动了我国的城市化进程，在这样的时代背景下，城市基础设施的建设直接影响着人们的正常生活，老百姓越来越多地关注城市基础设施是否完善，是否能提高自己的生活质量。城市路灯作为提升城市形象、光耀城市文化、方便人们出行的载体，在满足基本照明功能的基础上，还承载了节能、省电、环保的现实意义，人们对其节能环保以及发光效率的关注度越来越高。无功补偿技术在提高路灯供电电网功率因数、降低线路损耗等方面具有明显的节能效果，本文将就市政路灯照明系统无功补偿技术进行深入的探索研究。

关键词：路灯照明；无功补偿技术；节能

引言

随着我国城市建设的不断发展，尤其是人们对于交通安全及城市夜景需求的不断提升，切实做好市政照明工程成为了政府市政建设的重要任务。市政照明工程项目的实施构建，最基本的组成要素就是路灯，针对路灯进行有效合理的无功补偿极为必要，对于构建节约型社会具有显著的示范效果。

1我国市政路灯照明系统与无功补偿技术

1.1无功补偿技术介绍

无功补偿技术的全称是无功功率补偿，无功补偿技术所使用的设备在供电系统中占据着十分重要的地位。适当的补偿能够有效的提升电网的效率，实现电量传输过程中线路损耗的降低，同时，在供电环境的改善方面也能发挥出一定的作用。对补偿设备的选用必须要做到科学合理，实践证明，当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装设1Kvar的电容器可节省大约500W的容量；反之，增加500W对原有设备而言相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，充分考虑无功补偿可以减少设计容量，从而减少投资。

1.2市政路灯照明电气系统

现阶段，我国很多城市的路灯控制系统一般为光感控制，因为光感控制能够通过设定临界光感数，而对路灯开关进行控制。对于光线比较暗的情况，通过经纬度及地理信息的设定，路灯控制器会自动导通开启路灯，天亮之后，自动关闭，从而实现电能损耗的降低，降低人力维护成本，方便快捷。控制器一般通过供电电缆作用到单灯，通过镇流器实现启停和限流，但是无论高压钠灯还是LED灯均需消耗感性无功功率，市政路灯积少成多，所有感性负荷累积起来也较为可观，如果这些感性负荷均由线路供给的话，无疑大大降低了线路的功率因数，如果系统采取无功补偿，使线路上的无功负荷降低，则发电电机可以多发有功，提高了效率。

2无功补偿技术的具体应用

无功补偿技术在市政路灯照明电气系统中的应用能够有效的提升输电网络的稳定性，降低输电过程中电能的损耗。在实际使用的过程中，不同无功补偿技术在补偿效果方面存在一定的差别。

2.1单灯补偿

当前阶段，一些较小型的无功补偿箱的使用十分便捷，可直接将电容器安装在需要无功补偿的单个路灯设备上，即单灯补偿，灯具工作电流立刻降低，功率因素立刻提高，且幅度较大。因为需要逐个安装，相关设备的安装接线稍有不便，后期维修成本较高，在新建路灯工程中可以统一实施，在改扩建项目中实施难度较大。

2.2集中补偿

对于市政路灯的总供电侧还可以合理配置大容量的三相低压无功补偿的电容器，实现集中补偿。集中补偿能够提高维护的效率，降低维护成本，减小变压器与电容器的功率损失，相比于单灯补偿，集中补偿方式的更加简单、更加清晰、更加有效，同时集中补偿的应用范围广泛。集中补偿能够高效的提升变压器的容量利用率，实现了能源的节约，集中补偿的缺点是线路上的无功损耗仍存在。

通过将单灯补偿与集中补偿进行比较得：相同点是两种补偿方式在照明电气系统的线路利用率上都有提高的作用，因此都存在积极的影响。在实际的情况中，需要以现场的实际状况进行具体补偿方式的选择，一般来说，对于新建项目可以采用单灯补偿，对于已建成和已经投入使用的照明电气系统都是采取集中补偿方法，因为集中补偿方式能够减小电气系统安装的任务量，同时能够降低后期维护工作量，促进安装技术的顺利进行。如果路灯是对称三相负载的状况，则需要采取三相补偿装置，对其功率因数进行提高。如果三相负载的电流出现不对称的情况，相对应的技术为混合技术，能够进行补偿目标的实现。

2.3无功补偿技术应用中存在问题

2.3.1补偿方式

当前的城市照明系统中，高压钠灯及金卤灯功率因数总体偏低，结合无功补偿装置的照明方式，能够达到降低损耗的目的，同时实现资源配置的合理化，但这种灯具一般能耗高，光效低，使得供电变压器容量及补偿容量相应变大，增加了补偿成本；LED等新技术节能灯光效高，单灯功率可以做到非常低，实现节能的同时，在实行集中补偿时很容易变成过补偿，使功率因数角由滞后变成超前，同样增加了线路上的有功损耗，并且容易发生谐振现象，这就应对投切装置提出限制，不能过于强调功率因数的提高而应留有余地。

2.3.2谐波

照明设备经常会变成向公用电网倒送谐波的谐波源。

随着LED等基于半导体材料的新型灯具的推广使用，路灯供电回路中产生了大量的非正弦电流，相对于工频正弦电流，这些非正弦大多是畸变的。此外，气体放电灯因为要用到一定压力的金属卤化物的蒸汽，电弧放电时因具有负阻抗特性而产生谐波电流，部分电子镇流器的整流电路与高频逆变电路也会产生大量谐波电流。谐波的出现，势必影响电容器的使用寿命。

2.3.3无功倒送

无功倒送是过补偿造成的比较常见的问题，但是这种问题的影响是比较大的。一般在无功倒送会使电网载流量增大，线损增高，同时对变压器和输电线路的使用寿命有一定的影响，造成故障的发生，对照明电气的系统工作存在不利的影响。

2.3.4无功补偿技术的优化方式

集中补偿与就地补偿相结合，既要满足整个路灯系统的补偿又要满足分线、分站的无功平衡；高压与低压补偿相结合，尽量以低压补偿为主；降损与调压相结合，以降损为主，这样对于线路普遍偏长的路灯供电系统来说，可以显著提高线路的供电能力；避免过补偿，合理确定补偿容量及投切方式。

2.4无功补偿技术的具体应用

无功补偿技术在我国市政路灯照明电气系统中的具体应用可以分为两个方面：其一，为电气系统中的单独路灯配置补偿用的电容器，从而实现照明系统的单灯补偿。其二，由于三相以及单相电源灯的功率因数相对于实际要偏低，因此，可以通过使用能够在城市道路中使用的路灯变压器，实现对市政路灯照明电气系统的集中补偿。在无功补偿技术实际应用的过程中，单灯补偿模式的性能及耐压能力较强，因此值得在新建市政路灯项目中的推广应用。

结语

在市政路灯的设计过程中，既要考虑到路灯的实际功能，同时还要考虑到节能以及安全性。作为保证交通安全的重要因素，合理的路灯电气化设计能够起到事半功倍的效果，随着城市的不断发展，道路交通越来越复杂，市政路灯的设计和完善起着至关重要的作用，因此不断研究新的市政路灯节能系统及供电方式有着深远意义。

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