淺談照明節電設備原理和應用范圍

石洪潤

摘 要：在配電設備內安裝節電設備，電力能夠得到多方位的管理，供電質量得以改善，而且電壓穩定，使電器設備得到保護，延長設備壽命，能降低供電變壓器的負荷，同時可以減少用電系統不平衡、抑制高次諧波，能起到去除電路污染、凈化電源的作用。

關鍵詞：節電設備原理 應用范圍 照明

中圖分類號：TM923.03 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0079-01

隨著社會經濟的發展，各種能源資源短缺的問題逐漸突顯，因此，做好節能減排工作是當前經濟社會發展中的一項重要工作，也是加快建設資源節約型、環境友好型社會的迫切需要。針對資源短缺的問題，很多國家已經不斷開發及應用一些大自然的能量代替開采地球資源，例如風力發電、水力發電、太陽能發電等。同時也開發出一些節能產品，例如：節電器、節能燈等。

1 節電利害分析

目前，中國各地電壓高低參差不齊，因此各類燈具在設計時，為了滿足其自身在不同情況下均能正常啟動與發光，其設計電壓一般低于標準相電壓220 V；而電力系統為方便電能輸送往往提高輸送電壓，造成照明燈具實際工作電壓偏高。這些超額的電壓不僅不能讓燈具更有效率地工作，還存在兩大負面影響：浪費電能與縮短燈具壽命。

針對目前現有照明電路這個缺陷，照明節電器是以電磁感應方式將供電系統的輸入電壓予以優化，采用AC-AC直接變換技術調整電壓，輸給照明負載的電壓為燈具設計電壓的最佳值，這樣既節省用電，照明節電器又延長燈具的壽命，同時也保證了照明標準的要求。

根據電工基本原理P=U2/R，假設燈具上施加的電壓為U，燈光的阻抗設為定值電阻R，那么它在原電壓U0下消耗的功率為P0，適當降低電壓至U1后，這時消耗的功率P1將隨電壓的平方關系下降。其有功節電率表示為：ε=1-（U1/U0）2×100%。就熒光燈管而言，僅在啟動時需要足夠的額定電壓激發熒光物質，使燈管發光。在預置時間內，照明節電器感應到燈管的功率已完全發揮后，即自動調整負載電壓，燈管便可轉入節電模式工作，照明節電器同時進入自動在線檢測狀態。

2 GOLDSAVER節電設備原理剖析

該文以新建玉林至鐵山港鐵路博白站站房工程應用的GOLDSAVER節電設備為例，對節電設備進行簡單的剖析。

2.1 GOLDSAVER簡介

GOLDSAVER是一套適合所有類型用電設備的綜合節電裝置，它基于電磁平衡原理，通過提高電力的質量及用電效率，使大部分電器設備的電力損耗得以減少，從而將浪費了的電費節省回來，GOLDSAVER的內部材料是采用進口優質的材料制成，選用H級絕緣標準，耐用性高。主回路沒有電子零件，在通常情況下不會受溫度及濕度影響，可靠性極高，更不會影響任何電器設備運作。

2.2 GOLDSAVER結構及節電原理

GOLDSAVER節電器的主機內部由一系列特殊設計的線圈按一定規則連接后固定在一個三柱式鐵芯上制成，同時主機內部附有高次諧波分量（主要是3、5、7次）的阻波、陷波回路及相位調整線圈。

由于各線圈所產生的磁通是由各相勵磁線圈所產生的磁通交匯在同一個鐵芯上，使得三相磁勢得到平衡，因而輸出電壓得到平衡，且穩定在所設定的工作電壓上，實現電壓整形，這樣，節電裝置除能通過上述原理達到顯著的節電效果外，同時減輕主供電回路的負擔，增大變壓器容量的寬裕度，并增加用戶的負荷使用容量。具體如下。

2.2.1 調壓節電

根據負載調整電壓穩定性及幅值所取得的節電效應。

如果將用電設備的運行電壓從U1調整為U2時，按公式P=U2/R可得在純電阻的照明、電熱負荷中的節電率η為：

η=ΔP/P1=（P1-P2）/P1=1-P2/P1=1-（U2/U1）

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

因此，可視各地用戶的具體供電電壓幅值大小及負載情況來調整到合適的電壓值以取得最佳的節電效果。

2.2.2 抑制瞬變浪涌節電

瞬變和浪涌是正弦交流波電路上電流與電壓的一種瞬時態的畸變。浪涌、諧波為主要的表現形式。瞬變最主要的特點有三個：超高壓，瞬時態，高頻次。瞬流會使用戶的用電成本增加；同時，瞬流會破壞設備的安全運行。大量的科學研究已經證明，瞬流使一個用電系統的電耗增加的方式有三種：

（1）系統效率下降。來自這樣一個研究結果。在一條120 V的電路中，電流為1.5 A/小時，瞬流導致了8.05%的線路損耗增加。

（2）電機溫度升高。電機的溫升還由于瞬流使電感性負載電流損失增加和銅損提高而造成。實驗表明，一個800周的振蕩型瞬流會使鐵芯材料的能耗由0.04 W/lb，能耗增加的幅度為67%。

（3）電表轉速加快。由于瞬流是突發式的過壓，它會導致作用于電度盤上的同時性力矩突然發生變化，從而導致電表轉速加快。

安裝GOLDSAVER節電器后可消減高次諧波分量，起到一定程度的節電效果。同時可以基本平穩電壓的波動，這是由于GOLDSAVER節電器的磁性材料和特殊結線來平穩了電流或電壓的瞬間變動。這對用電設備起到一定的保護作用，使用電設備免受系統中浪涌電壓的損害。

2.3 GOLDSAVER性能特點

（1）具備短路、過流、過載、過壓、欠壓等完備的保護功能，故障自動旁路。

（2）對負載提供穩定的工作電壓，提升供電品質，輸出電壓穩定精度+/-2%。

（3）抑制瞬變浪涌，減少機器設備發熱，延長用電設備使用壽命，減少維修成本。

2.4 適用范圍

2.4.1 照明工程

節電率20%～40%左右，大幅度降低用電量，串聯于負載與電源間，不改變用戶用電習慣，改善電壓，使正弦波穩定、延長燈具使用壽命1.5～2倍，降低更換維修成本及人工成本60%。

2.4.2 動力工程

節電率10%～20%左右，提高系統供電容量，改善用電效率，減輕變壓器負擔 有效抑制尖峰電壓浪涌電流，減少線損保護設備。

2.4.3 主要應用場所

（1）城市道路照明系統和亮燈工程；（2）車站、地鐵、機場、高速公路、鐵路隧道。

3 結語

總之，在配電設備內安裝節電設備，電力能夠得到多方位的管理，供電質量得以改善，而且電壓穩定，使電器設備得到保護，延長設備壽命。另外通過節電，能降低供電變壓器的負荷，并可增加更多的電器設備，同時可以減少用電系統不平衡、抑制高次諧波，也可起到去除電路污染、凈化電源的作用。endprint