張 振

(湖南理工學(xué)院 信息與通訊工程學(xué)院, 湖南 岳陽 414006)

我國城市道路照明電光源目前都是由三相電力變壓器供電, 湖南省岳陽市市區(qū)就有24臺三相變壓器專為城市路燈供電. 在低壓配電網(wǎng)中, 廣泛采用“小容量、密布點、短半徑”的供電方式, 這種供電方式能明顯降低低壓配網(wǎng)線損. 單相變壓器的使用正是落實這種供電方式的重要措施, 而且, 單相變壓器和單相變電、配電技術(shù)已經(jīng)被列為我國重點推薦的節(jié)電技術(shù).

單相變壓器供電主要優(yōu)勢是針對單相負荷而言, 城市道路照明負荷正好是單相負荷, 不需要三相供電, 特別適合采用單相變壓器供電.

1 單相變壓器較三相變壓器供電城市道路照明負荷的技術(shù)優(yōu)勢

1.1 損耗小, 節(jié)電

使用同樣材料相同容量的單相變壓器比三相變壓器空載損耗小; 單相變壓器可使高壓線路進一步接近負荷點, 縮小了低壓供電半徑, 降低了低壓配網(wǎng)損耗.

文[2]提供的測試數(shù)據(jù), 蘇州梅花新村由三相變壓器改為單相變壓器供電的線損比較見表1.

表1 線損計算比較

50kVA同容量的單相變壓器損耗較三相變壓器低. D12-50單相變壓器與S11-50三相變壓器技術(shù)指標比較見表2,從表2可以計算出, 采用D12-50單相變壓器供電比采用S11-50三相變壓器供電一年可節(jié)電586 KW.

1.2 工程造價相對節(jié)省

單相變壓器供電, 高壓分支線為兩線架設(shè)、低壓線路為兩線或三線架設(shè); 而三相變壓器供電, 高壓分支線為三線架設(shè)、低壓線路為四線架設(shè). 從工程費用上計算, 采用單相變壓器供電, 高壓線路可節(jié)省10%、可節(jié)省15%的工程造價.

1.3 提高了供電可靠性

單相變壓器用于小容量密布點的供電方式, 增加了用戶的數(shù)量, 增加了可靠性計算的基數(shù), 提高了供電可靠性; 同時, 負荷緊張時拉閘限電, 單相變會縮小停電范圍, 也會減少對用戶供電可靠性的影響.

1.4 便于施工

城市路燈一般沿道路兩鍘布置, 采用如下文圖 1(a)所示的單相V/V0變壓器供電, 特別適合路燈安裝接線.

1.5 便于實施路燈下半夜降壓節(jié)電

采用單相V/V0變壓器供電給城市道路照明負荷, 在下半夜不影響道路照明的前提下, 文獻[1]給出了路燈降壓節(jié)電新的技術(shù)方案.

表2 D12-50單相變壓器與S11-50三相變壓器技術(shù)指標比較

單相變壓器替代三相變壓器供電給城市道路照明負荷, 可以收到單相變壓器節(jié)電、下半夜路燈自動降壓節(jié)電的雙重節(jié)電效果.

2 城市道路照明專用V/V0單相變壓器

目前廠家生產(chǎn)的單相變壓器聯(lián)結(jié)組別標號為I、I0. 接線方式主要有兩種: (1)低壓側(cè)三抽頭V/V0式. 低壓繞組為380V單繞組帶中性線, 當中性線接地時, 形成兩個220V的繞組. 低壓側(cè)三抽頭式變壓器接線圖如圖1(a). 圖(a)中, a1、 a2為相線, x為零線. (2)低壓側(cè)四抽頭式. 低壓側(cè)繞組為雙繞組, 兩個繞組之間無電氣聯(lián)接, 高壓側(cè)10kV, 兩個低壓側(cè)均為220V. 低壓側(cè)四抽頭式變壓器接線如圖1(b). 圖(b)中, a1、 a2為相線,x1、 x2為零線.

圖1 單相變壓器接線圖

城市道路照明專用單相變壓器為圖1(a)所示的V/V0變壓器, 使用時應(yīng)注意以下問題:

1)單相變壓器的高壓搭頭應(yīng)考慮盡量使變電站10kV線路出口三相電流平衡. 如果10kV出線三相電流不平衡, 既會增加主變壓器的附加損耗, 還會在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生負序電壓, 嚴重時可能使主變壓器后備復(fù)合電壓閉鎖過電流保護開放其閉鎖回路, 導(dǎo)致保護裝置誤動作. 因此, 一個城市多臺道路照明專用單相變壓器10kV側(cè), 應(yīng)交替接入三相電源, 這樣可以作到負荷基本平衡.

2)單相變壓器供電時, 盡量使變壓器靠近負荷點. 目前國內(nèi)外有一些城市道路照明采用中壓供電方式,可以在10km左右道路中間的綠化帶中設(shè)置小型路燈開關(guān)站, 10kV進線供電, 幾路出線, 每隔1km左右安裝單相變壓器一臺專供路燈用電.

3)應(yīng)進行負荷預(yù)測, 選取適當容量的配電變壓器, 一般情況下單臺變壓器的容量以 50kVA左右為宜,給1km范圍內(nèi)的道路照明供電.

3 單相變壓器供電電壓自動切換的城市道路照明節(jié)電系統(tǒng)

道路照明與城市照明進一步融合, 擴大了城市道路照明的市場規(guī)模. 道路照明市場將在未來幾年間發(fā)展為城市照明市場. 包括城市夜景照明、公共照明、商業(yè)照明、道路照明. 城市道路照明將成為一個高成長的不斷提高科技含量的巨大市場.

單相V/V0-V/V變壓器路燈照明節(jié)電系統(tǒng)不需要增加自耦變壓器、補償變壓器或電抗器等設(shè)施, 入夜時變壓器作V/V0接線; 在下半夜通過光—電子控制器自動斷開變壓器二次側(cè)的中性線, 變成V/V接線; 使燈具的電壓從相電壓自動變換到線電壓的一半. 由于下半夜變壓器二次側(cè)的線電壓為400V, 這樣就實現(xiàn)了燈具供電電壓從220V降為200V.

表3 電壓測量數(shù)據(jù)

我們對實驗室的“單相V/V0-V/V變壓器路燈照明節(jié)電系統(tǒng)”試驗裝置進行了測試. 電光源為飛利浦亞明照明有限公司生產(chǎn)的NG70高壓鈉燈, 鎮(zhèn)流器規(guī)格型號: BSN70L300I; 70W; 0.98A;cosφ0.4生產(chǎn)廠家: PHILIPS. 觸發(fā)器規(guī)格型號:CD-2a, 生產(chǎn)廠家:上海亞明燈泡廠有限公司. 測量儀表為長沙湘星儀表廠生產(chǎn)的電壓表42L6-V, 0-250V, 精度10V; 電流表42L-6A, 0-2A, 精度0.1.測量數(shù)據(jù)如表3、表4. 供電電壓200V比220V節(jié)電20%.

表4 電流測量數(shù)據(jù)

2009年12月1日, 湖南省計量檢測院對試驗裝置中的70W高壓鈉燈節(jié)電進行專門檢測. 測試證書編號: EQ字第2009-0756號. 測試使用的主要計量標準器: 三相現(xiàn)場多功能校驗儀編號09149、證書號EB字2009-0024、技術(shù)特征0.1級. 測試時間1小時. 測試結(jié)果如表5所示.

表5 高壓鈉燈電能檢測

結(jié)論為: 70W高壓鈉燈200V供電比220V供電節(jié)電16%.

[1]張 振. 國際城市道路照明節(jié)電技術(shù)[J]. 電力需求側(cè)管理, 2007(3): 54～55

[2]張 振. 城市道路照明供電電壓與控制的優(yōu)化[J]. 燈與照明, 2009(2): 55～56, 59

[3]張 振, 張萬奎. 城市道路照明最佳供電電壓, 中國照明電器, 2009(3): 16～18

[4]高 鵬. 單相配電變壓器的技術(shù)特點與推廣應(yīng)用[J]. 電力需求側(cè)管理, 2008, 10(1): 39～39

[5]Albert Jaket. Power Transformer for 21’st Century [J]. IEEE Transactions on Power Deliver, 2002, 8(6)