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1、2007年12月灯与照明第31卷第4期照明系统无功补偿技术王水成（河南天宏魚化集团公司，平顶山"rm八摘 要：丈中以电容耳作为照明系统无功补偿的技术方案，首$勺盘义，接着著重论迷了补偿电容25的选用和计算方法，并介绍了天冃中的几种安装形式及其特点。关键词：无功补偿；电容器；功牟因数；电光源；照明系统The Lighting System Reactive Power Compensation the TechnologyWang Shuicheng(Henan Tian Hong Coking Corporaiicn Pingdingihan ,467021)Abstract： In
2、 this article,the technology plan which is by the capacitor as the lighting system reactive power compensation > first analysis in electric power system the meaning of raising power factor,then emphasis elaborates the compensation capacitor* s choosing and calculation method9and introduce compens
3、ation capacitor in lighting system the project application several variety installation foims and characteristic.Keywords: Reactive power compensation;Capacitor;Power factor;Electricity light source; Lighting system 57 2007年12月灯与照明第31卷第4期 57 2007年12月灯与照明第31卷第4期收稱日期：2007-16作者简介:王水成（1955-）,男，教授级离级工程陌，
4、中国设备工程高级专家，中国管理科学研究院特聘研究员，主更从事仪器仪 表、自动控制和电代安全技术工作。0前言随着国民经济的高速发展和人民生活水平的逐 步改善，对电力的需求正日益增加。尽管我国的电 力建设步伐也在不断地加快，但仍然不能满足电力 需求的增长。据有关部门公布的消息，我国去年的 电力缺口达2 500万千瓦。我国照明用电量约占全 国用电总量的12%左右，近几年来，照明用电年平均 增长率达16%,该增长率远远大于发电量的年增长 率，使电力矩缺的矛盾进一步加剧。对于中国这样 一个发展中国家,在能源又十分短缺的情况下，为了 使国民经济持续、离速、健康地向前发展，就必须控 制照明用电量，重视和节约
5、照明用电势在必行。本 文将介绍通过在照明系统装设电容器以提高供电电 路的功率因数，从而达到照明节能降耗的目的。1提高功率因数的意义功率因数被定义为有功功率P与视在功率S的 比值，即CO8* = P/S其物理意义是线路的视在功率S供给有功功率 P的消耗所占百分数。在电力系统的运行中，我们 所希望的是功率因数越大越好，因为这时的视在功 率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的 消耗。在电力照明系统中，装设电容器能够简便而 有效地补偿功率因数，提高功率因数的意义主要在 于提高有功功率。-1.1改善用电装置的利用率由式CO60= P/S可知，在一定的电压和电流下， 提禺CO60,具输出的有刃功华P
6、就越大。因此，改善 功率因数是充分发挥用电装置潜力，提高其利用率 的有效方法。1.2减少电压损失影响电力线路电压损失的因素有四个：线路的 有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗x ,如果采用 容抗为x.的电容器来补偿,则电压损失为AU = PR + Q(x-xe)/U故采用补偿电容器提高功率因数后，电压损失 U减小，改善了电里质址。1.3祓小线路损失当线路通过电流I时，其有功损耗AP = 3I2Rx IO J =3PIRx lO-VtlfCcoa2*)显热，线路的有功损失AP与co种成反比，品 越高，AP就越小。1.4提高电力系统的传输能力视在功率S与有功功率P呈下述关系P=Sc06l显而易见，
7、在传送一定有功功率P的条件下， CO60越高，所需的视在功率S就越小。2补偿电容器的选用由于电容器无功补偿法利用的就是电容签在交 流电路中的容性无功电流，而产生容性无功电流的 多少只能由电容器的电容址所决定，故必须合理而 准确地选定补偿电容器的电容量。无功补偿的目的 是要提高电力线路的功率因数，从节约能源和降低 消耗的恳望岀发，目际功率因数(即补偿后功率因数 的期望值)当然越髙越好，但由于气体放电型电光源 在工作时其本身引起的电流畸变以及在电路上并接 电容器后引起的电流畸变因素，将形响和制约着功 率因数的进一步提高，一般情况下，可选目标功率因 数在0.8-0.9之间为宜。照明系统补偿前的功率
8、因数,是根据所选的电光源而确定，通常在它们的技 术参数中应当有专取列岀。关于补偿电容器的耐压 选择，为可靠起见，应选为电源电压的2.5 3倍。 电容器的电容it可以通过下式计算求得。“(诫曲)/(2鈕)式中：C补偿电容器的电容量，单位F;P电光源的有功功率，单位W;詹补偿之前电压与电流的相位差，单位为 度；%补偿之后电压与电流的相位差，单位为度；f照明供电电源的工作频率，单位Hz;U照明供电电源工作电压，单位V。例:一套由单相工频市电供电的40 W电感式镇 流器标准荧光灯,其功率因数为0.5,欲将功率因数 提高到 C c士炽 SE 从土处解：rccoaO 5 “-«0.9)/(2X3
9、.14X50X2202) x3.3xl0(F)= 3.3 pF3补偿电容器的安装关于补偿电容器的安装型式，主要有高压集中 式、低压集中式、低压局部集中式和单灯式等数种。 3.1高压集中式补偿高压集中式补偿是在变电所内进行，是把补偿 电容器组并接在为照明系统供电的电力变压器高压 侧电路上。这种配童方式一般用于大型集中式照明 系统。3.2低压集中式补偿低压集中式补偿是在变电所或配电室内进行, 是把补偿电容器组并接在为照明系统供电的电力变 压器低压侧电路上。该种配置方式也适用于大规模 的集中式照明系统。3.3低压局部集中式补偿低压局部集中式补偿系低压供电线路上照明系 统的局部补偿，即对照明系统的各个
10、照明单元实行 分片、分路地分别进行补偿，该方案适用于相对独立 而且灯的布局又比较集中的场合，如大型办公室 (厅)、灯光球场、作业车间等。补偿电容器可以安装 于相应照明单元的配电箱里或其他地方。3.4单灯式补偿 .单灯式补偿即为就地式单灯无功补偿方式，它 是把补偿电容器直接并接在每盏灯的供电电路上， 在每盏即使是不同类型、不同规格的灯上也能够独 立而准确地完成预期的无功补偿目标，该方案适合 于任何照明场所。3.5各方秦的技术特征以上几种电容器的安装配置方案中，集中式补 偿的优点是安装工作简便，施工工程量较小,运行可 靠性较高，其中高压集中式所需的电容量比低压式 要小得多（因为电容蚩与工作电源电压
11、的平方成反 比），补偿利用率高；高压集中式的缺点是不能械少 低压线路上的电压损耗和电能损耗，只能对电网起 无功补偿作用；而低压集中式和低压局部集中式均 无法滅少所有灯分支线路上的电压损耗和电能损 耗。相比之下，单灯弍补偿是一种最为优越的方案. 它不仅减少了各灯支路上的无功功率，同时也降低 了照明供电系统低压线路上的电压损耗和电能损 耗。此外，由于低压线路工作电流的大幅下降，因此 可以选用较小截面的导线，有关配电电器的电流参 数也可适当地减小。4结束语由于气体放电型电光源的发光效率和使用寿命 远高于热辐射型电光温符合“绿色照明”的方针，节能降耗效- 飞因数较低,在使丿E的下降和电能按补偿，尤其是
12、单幻E这一问题，使气1k挥的同时，又可. r对缓解我国的电力供应紧张状态，提高企业的经济效益以及节俭开支，都具有重要的意义。 57 2007年12月灯与照明第31卷第4期 57 2007年12月灯与照明第31卷第4期（上接第45页）图5運流电路电源电流、电压、整潦电压图6 频反tS电源电潦、电压、整流电压4结论从图中可以看岀，采用逐流和高頻能董反馈能 够有效的增加二极管的导通角，减少电源电流的崎 变程度，提高线胳的功率因数，当然也存在一点的缺 点,就是猿流电压的波动变大了，波峰系数变大了。 所以我们今后的任务款是在利用无源滤波使用元件 少,成本低，适合我国消费低的国情下，改进技术，设 计岀可靠性高，性能指标更优良的镇流器。参考文献：1 吕晓东杨国仁,何相宁一种可控的400H1母线的HID 俱渡H系统J浙江大学学报（工学版）.2005, 39 （10）： 1648- 16522 毛兴武祝大卫电子徹流器原理与制作M 北京:人 民邮电岀版tt, 19993 吴天明，谢小竹.MATLAB电力系统设计与分析M 北京：国防工业岀版社.20044 洪乃刚电力电子和电力拖动控制系统MATLAB仿真（M.北京：机械工业岀版社.2006 57