节能型路灯专用变压器的选择

节能型路灯专用变压器的选择
1．路灯专用变压器的作用。
　　路灯专用变压器（以下简称路灯专变）在路灯系统中，是长期不受关注的电气元件。据调查，我国县级城市路灯专变安装使用率不足30%，许多人认为，多一个变压器就多一份工程预算，有了市网变压器，路灯专用变压器就可有可无。这种想法是错误的，路灯专变在路灯系统中起着重要作用。
　　第一，目前，路灯系统中常用的HID高压气体放电灯是非线性负载，它在工作中会产生大量浪涌脉冲和谐波，污染电网，使电力品质下降。因此，安装路灯专变，局部重组电网结构，可以有效的分离或隔离产生电力污染的这些设备，减小对电网的污染。
　　第二，现在城市市电由于负荷变化较大，电压波动显著，在后半夜，由于负荷减轻，电压显著升高，通常可升高10V～30V，提高了路灯节能器、镇流器、灯管等的损坏率。安装了路灯专变后，我们可以方便的对局部电网电压进行管理和控制，将路灯专变低压侧输出电压稳定在210～220V之间，保护后续元件。
　　第三，可以通过安装智能节电器，浪涌控制元件，多重波技术，有效抑制电网电路中的浪涌瞬变，滤除高频谐波，提高灯具运行效率，延长灯具使用寿命，达到节电和保护灯具的双重功能。
　　一台路灯专变的成本在整个路灯系统预算中的比例仅为5%左右，但其在节能方面的收益和对路灯元件的保护所产生的效益，远远大于它的投资。所以，路灯专变是路灯系统中不可缺少的电气元件之一。
2．容量的计算。
　　路灯系统开启后，气体放电灯启动电流较大，同时率为1，产生较大瞬变浪涌，冲击路灯专变。路灯进入稳定状态后，电网中路灯电流稳定在工作电流，变化不大，趋于恒定。
　　稳定工作时，视在功率S1可以用容量法计算：
　　S1＝√P2＋Q2
　　P＝P0＋Pf＝P0＋I02Rcosj1
　　S＝P/cosj2 ⑴
　　⑴式中，P—有功功率（k W）；Q—无功功率（kvar）；P0—额定功率；Pf—有功损耗；I0—工作电流；R—电弧管阻抗；cosj1—电弧管功率因数；
　　cosj2—电容补偿后功率因素。
　　举例说明：某路灯所要安装高压钠灯NG250，100盏，工作电流3A，阻抗值60Ω,功率因素0.075。高压钠灯NG150，100盏，工作电流1.8A，阻抗值90Ω,功率因素0.075。两种灯均使用电感镇流器，电容补偿后功率因素cosj为0.9。请计算所用变压器容量。
　　250W钠灯有功损耗为P250＝I2502R250cosj＝32×60×0.075＝40.5W
　　150W钠灯有功损耗为P150＝I1502R150cosj＝1.82×90×0.075＝21.87W
　　100盏250W钠灯有功功率为P250＝(250+40.5)×100/1000＝29.05KW
　　100盏250W钠灯视在功率为S250＝P250/cosj＝29.05/0.9＝32.278 KVA
　　100盏250W钠灯无功功率为Q250＝√S2502－P2502＝14.07kvar
　　100盏150W钠灯有功功率为P150＝(150+21.87)×100/1000＝17.187 KW
　　100盏150W钠灯视在功率为S150＝P150/cosj＝17.187/0.9＝19.1 KVA
　　100盏150W钠灯无功功率为Q150＝√S1502－P1502＝8.33kvar
　　总的视在功率S1＝√(P250+P150)2+(Q250+Q150)2＝51.377KVA
　　参照城市道路照明设计标准CJJ45-2006，配电变压器的负载率β不宜大于70%。若以70%为负载率，变压器容量为
　　S＝S1/β＝51.377/0.7＝73.396 KVA，即此例宜采用80KVA型变压器。
　　在无补偿电容的电感镇流器系统中，功率因素cosj较低，约为0.42，在实际工程中，可以使用电流法简化计算，直接采用气体放电灯的工作电流值计算总的视在功率S1。以上例计算：
　　S1＝220×（100×3＋100×1.8）/1000＝105.6KVA
　　S＝S1/β＝150.86 KVA，即采用160KVA型变压器。
　　此种电流计算法与使用功率因素cosj的容量法计算结果相近（其值为110.08 KVA），误差较小，可忽略。
　　在功率因数较高（接近为1）的系统中，如使用电子镇流器，高频无极灯等，无功损耗非常小，在工程计算中，可忽略。视在功率＝有功功率＝额定功率＋有功损耗。则上例可计算为：
　　S1＝P250＋P150＝46.237KVA
　　S＝S1/β＝66.1 KVA，即采用80KVA型变压器。
　　通过以上分析，在计算路灯负载时，功率因素cosj是非常重要的。功率因素高，可大大减少无功损耗，减小所选变压器容量。同时，选取适当的负载率(50%—70%之间)，可避免瞬时浪涌对变压器的过载，也可使变压器运行在最佳负载率范围内。

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