市政路灯照明电气系统补偿技术分析

市政路灯照明电气系统补偿技术分析

周汝玲

深圳市金照明科技股份有限公司， 广东 深圳 518133

摘 要：随着经济社会的不断发展和科学技术的不断进步，人们对电能的需求越来越大。在电能的生产和传输过程中，必然会有阻力和消耗。同时，各种电气元件的谐波也会影响电源的质量。为了降低城市路灯系统的功耗，提高供电质量。

关键词：市政路灯照明；电气系统；补偿技术

1 无功补偿的基本原理分析
在物理学中，电感元件经由电流进行做功时，电流会滞后电压90°;而电容元件经由电流进行做功时，电压则落后电流90°。同时，电感电流与电容电流这二者的方向相反，互差180°。在同一个电气系统中，通过在电感元件电路中有比例地安装电容元件，由于两者所产生的电流方向相反，从而可以相互抵消二者所产生的电流。通常，在具有感性功率负荷的电路中并联具有容性功率负荷的装置，由于能量在两种负荷之间相互交换，因此，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿，这就是无功补偿的基本原理。在电力系统中，无功补偿技术在自动化的电气设备中得到了广泛应用，这样可以有效减少电气系统中的电能损耗，并实现对电压、电流等重要系统参数的有效控制。

2 市政路灯照明现状及电气系统补偿技术应用存在的问题

随着社会经济的快速发展，市政路灯照明系统朝着更加明亮、照明时间更长等方向不断的发展，有效的解决了城市道路夜间的照明问题，但是长时间的路灯照明会给城市的整体供电造成严重的电能损失，不符合可持续性发展的战略理念，造成了严重的电能浪费。例如一些城市在两三点以后，城市道路的人流量和行车数量较少，如果仍旧采用长时间的路灯照明，会浪费大量不必要的电能和光能。同时长时间的路灯照明，还会影响路灯的使用寿命，增加不必要的项目建设成本投入，严重情况下可能会出现光污染等问题，影响到城市的可持续性发展。在现代社会科学技术的不断发展，各种先进技术水平得到了有效的提高，也研发出了各种新型的技术。在一定程度上促进了行业的发展，提高了社会建设的质量。对于市政路灯项目建设来讲，利用电气补偿技术能够有效地降低整体的能源消耗，受到了人们的高度关注。虽然该技术手段能够在一定程度上降低系统的能源消耗，但能源消耗形势越来越严峻，针对大量能源消耗的问题，许多专家也无法有效地进行解决。

3 市政路灯照明电气系统补偿技术分析

在市政路灯照明电气系统的具体应用中，为了可以有效的节约能源并达到照明效果，需要应用补偿技术，主要有以下方式：（1）照明系统配备电容器单灯进行补偿以实现单灯补偿模式；（2）根据客观特征，当三相或单相电源的灯具功率因数低于实际时，请使用专用的路灯变压器，可以有效地加载功率因数，并且可以在市政路灯照明电气系统上进行调节通过配置三相或单相功率电容器实现集中补偿模式。接下来分析市政路灯照明电气系统补偿技术：

3.1 单灯补偿技术

单灯补偿即是为单灯配置单独的补偿电容器，比如如CBB60系列，可以有效实现容量补偿。此类单灯补偿技术不仅照明较好，而且可以有效降低相关配电线路的电流水平，提高市政路灯照明电气系统的功率因数。比如400W高压钠灯，在使用补偿电容器与单个CBB60灯进行连接之前，功率因数为0.46，工作电流为4.6A。分配后设置电容为50μFCBB60串联补偿电容后，功率因数为0.91，工作电流为2.29安培。可以看出，在补偿电容器对器件进行调整之后，电流比安装前降低了几乎一半，而功率因数几乎翻了一番。此外，由于照明设备配备了电容器，因此配电柜，配电线路和变压器的性能水平也得到了显著提高，减少了城市照明电路中的电压降和电路的功耗。单灯补偿技术既可以实现市政路灯照明电气系统节能降耗的目标，而且可以提高相关电气设备的利用效率，延长使用寿命，对市政路灯照明电气系统的正常运行有很大帮助。

3.2 集中补偿技术

所谓的集中补偿技术是在市政路灯照明电气系统的电源控制单元中放置用于大容量无功补偿的三相低压电容器。集中补偿技术不仅施工方便，施工后维护简单，总体成本较低，而且还可以起到非常好的补偿效果，有效降低了相关损耗。由于集中式补偿技术比单灯补偿技术相对更简单，更清晰，更有效，因此得到了广泛的接受和应用。采用集中补偿方式后，设备低压无功补偿电容器安装成功并投入运行后，可在短时间内收回资金，包括功率因数控制，设备检查和维护以及其他费用等。市政路灯照明电气系统采用集中补偿方式对设备的利用率较高，同时可以有效节约能源，因此集中补偿及时是一种非常有效的补偿措施。

3.3 两种补偿方式的综合分析

通过以上分析可以发现，两种补偿技术都可以有效提高市政路灯照明电气系统的功率因数，显著节约能源，提高变压器和线路的利用率，提高城市道路照明的电能质量。尽管通过补偿技术可以达到一些节能降耗的目的，但是依然无法完全避免相关电力损耗，而不同的补偿技术应用条件也有所不同。因此，在实际应用过程中必须根据现场条件选择特定的补偿方案，以选择最为合理的补偿方案。一般情况下集中补偿技术主要是用于已经完成的市政路灯照明电气系统，这种情况下集中补偿技术施工效率更好，后期维护成本也较低。如果市政路灯照明电气系统采用对称三相负载，则选择三相补偿设施进行集中补偿，而如果采用非对称三相负载，则需要通过混合补偿设施进行集中补偿，以保证集中补偿的效果。而单灯补偿技术多数情况下用于新建的市政路灯照明电气系统，在这种情况下单灯补偿技术的施工高效快捷，可以实现现场补偿，达到最佳补偿效果。

3.4 市政路灯照明电气系统补偿技术的应用注意事项

（1）补偿电容器的选择：电容器无功功率补偿基本上是电容性无功电流的有效应用，但是受到电容器自身的影响。因此必须科学合理地选择补偿电容器的容量。然而，气体放电光源本身在使用过程中会引起电流畸变，从而限制了功率因数。因此，在正常情况下，选择的目标功率因数最好在0.8-0.9范围内。（2）配电线路无功补偿技术的应用：分支线路补偿技术是补偿线路无功功率的重要方法之一。该方法的补偿原理是平衡支路的无功功率，以补偿支路消耗的无功功率，从而有效地减少了支路对主干的影响，减少无功功率损耗的目的。配电线路中的无功补偿技术是在线路极上安装一些电容器。对于传输线非常长的电路，无功功率补偿是将电容器分段放置，是补偿线路长且自然功率因数低的最合适方法。（3）持续创新和先进技术的应用：在设计市政路灯照明电气系统时，为了不断提高补偿效果，需要创新和使用先进先进技术。比如，可以将市政路灯照明电气系统配置为自换相变流电路，并应用静止发生器(SVG)，以实现对整个系统的连续动态补偿控制。此外，还可以通过触发晶闸管(LTT)有效地补偿市政路灯照明电气系统，不仅可以有效提高可控制性，而且可以保证电气系统稳定，降低故障发生率。

结束语：

综上所述，随着城市的快速发展和建设，市政路灯建设是基础设施建设当中较为重要的一项内容，对人们日常生活和城市整体规划设计产生着不同程度的影响。在目前能源短缺的背景下，通过合理的利用电气补偿技术，不仅能够有效地降低能源消耗，还能够保证市政路灯的正常稳定运行，提高电网电能运输的稳定性和安全性。

参考文献：

[1]凌文煦. 市政路灯照明电气系统补偿技术分析[J].技术与市场，2018，25（1）:105+107.

[2]李伟梅. 市政工程中路灯照明电气系统无功补偿技术探析[J].江西建材，2018（2）:174+178.