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    照明电器的节能与安全探讨

    来源:www.zgzmlh.com 发布时间:2020-03-09 返回

     近年来,全国电力形势异常严峻,节能已成为全国人民的共识。节能环保,缓解能源紧张;控制环境污染,提升我国城市整体照明质量和环境的生活质量已迫在眉睫。

        根据国务院关于建设节约型社会,为缓解资源和环境的巨大压力,实现“十一五”的节能目标,全国正在有步骤的启动节能、环保节改工程;目前,我国正处在基本建设大上时期,绝大多数城市和地区工业企业照明质量和效率还很落后,节能潜力很大,急待改造。为此,我们就节电真实性、重要性、可靠性及安全性等方面作一个汇报。

         照明产品发展的现状及分析

        (一)光源:

        室内照明光源以荧光灯为主,使用比较广泛的主要有: 
        1、T8中细管径(26MM)直管型卤磷酸钙粉荧光灯,以36W为准,光通量约2600LM,平均寿命7000小时
    ;显色性差,光衰快,使用3000小时,光通量衰减30%。
        2、T8中细管径(26MM)直管型稀土三基色粉荧光灯:光效高,以36W为准,光通量约3250LM,平均寿
    命12000小时;光衰小,使用3000小时,光通量仅衰减10%。显色性好,是节能、舒适、环保、二十一世纪绿色照明最理想的光源之一。
        3、T5直管型稀土三基色粉荧光灯:高光效,以28W为准,光通量约2600,平均寿命8000—10000小时;
    光衰小,使用3000小时,光通量仅衰减10%。显色性好,是节能、舒适、环保、二十一世纪绿色照明最理想的光源之一。
        4、紧凑型节能灯:电子一体化节能灯;PLC灯管;PLL灯管。

         (二)镇流器:

         点亮荧光灯的有电感式镇流器和电子式镇流器两种方式。
         1、电感镇流器:
         2、电子镇流器: 高性能电子镇流器(符合国家相关认证)

         以下分别将高性能电子镇流器与电感镇流器使用功耗情况做一比较:
         1 、理论计算:
         配置比较对象:
         设:电感镇流器T8 ,36W ,1只/ 1套灯具(国标)。
         电子镇流器T8, 1×36W , 1只/ 1套灯具(3AAA)。
         电子镇流器T5 ,1×28W , 1只/ 1套灯具(3AAA)。
         电感镇流器为工频50HZ频率点灯;电子镇流器为高频20KHZ—50KHZ频率点灯;灯管在高频下发光效率
    比工频高10%以上,因此,在同等亮度下,采用电子镇器比电感镇流器整体节电20%以上,其中电感镇流器工作时增加的室内温升,夏季需要用空调降温的电费在此未计算在内。

         节电及运行费用比较:
         以工业照明为例。
        例1:T8高性能电子镇流器替代T8电感镇流器
         如需设置T8直管三基色荧光灯管36W 4000只;每年按300天;每天两班,工作21.5小时;电费0.69元
    /KW预算:电感镇流器/只:自身耗电10W (国标电感镇流器),输入总功率  36W+10W (国标电感镇流器),电子镇流器/只:自身耗电4W (3AAA电子镇流器),输入总功率32.00W+4W(3AAA电子镇流器)。
         电感镇流器年总耗电量(国标电感镇流器):(36+10)W/1000(KW)×4000(只)×300(天)×21.5(小
    时)=1186800(度)
         电子镇流器年总耗电量(3AAA):(32+4)W/1000(KW)×4000(只)×300(天)×21.5(小时)=928800
    (度)
         电感镇流器年电费(国标电感镇流器): 0.69元/KW×1186800=81.89万元
         电子镇流器年电费:(3AAA):0.69元/KW×928800=64.09万元

         对比结果:
         1)在标准工作电压下,3AAA节电率:21.74%;     
         2)采用3AAA电子镇流器比采用国标电感镇流器每年节电最少 258000度电,节约电费17.8万元。每只
    灯管年度节电64.5度电,节约电费:44.51元。
         3)如装修周期按五年测算:可节电129万度电 , 节约电费89.01万元。除收回投资成本外可大大节约
    电费。每只灯管节电322.5度电, 节约电费:222.53元。
         4)三基色替换普通灯管,照度提高25%,灯管光衰小,寿命长,色彩鲜艳、逼真。如不增加照度,在
    同等照度下可减少灯具的使用数量从而更节能。
         如将以上案例改为长明灯,节电效果则更突显。     

        例2:T5高性能电子镇流器替代T8电感镇流器 
         如需设置T5直管三基色荧光灯管28W 4000只;每年按300天;每天工作21.5小时;电费0.69元/KW预算

         电感镇流器/只:自身耗电10W (国标电感镇流器),输入总功率:36W+10W (国标电感镇流器),电子
    镇流器/只:自身耗电4W (3AAA电子镇流器),输入总功率28W+4W(3AAA电子镇流器)。
         电感镇流器年总耗电量(国标电感镇流器):(36+10)W/1000(KW)×4000(只)×300(天)×21.5(小时
    )=1186800(度)。
         电子镇流器年总耗电量(3AAA):(28+4)W/1000(KW)×4000(只)×300(天)×21.5(小时)=825600
    (度)。
         电感镇流器年电费(国标电感镇流器): 0.69元/KW×1186800=81.89万元。
         电子镇流器年电费:(3AAA):0.69元/KW×825600=56.97万元。

         对比结果:
         1)在标准工作电压下,3AAA节电率:30.43%;    
         2)采用3AAA T5电子镇流器比采用T8国标电感镇流器每年节电最少 361200度电,节约电费24.92万元
    。每只灯管年度节电90.3度电,节约电费:62.31元。
         3)如装修周期按五年测算:可节电180.6万度电 , 节约电费124.61万元。除收回投资成本外可大大
    节约电费。每只灯管节电451.5度电。节约电费:311.5元。
         4)T5三基色替换T8普通灯管,照度不变, 但灯管光衰小,寿命长,色彩鲜艳、逼真。

         2、实际测试:
        电感镇流器受电压波动的影响较大,功耗随着电压的升高加大,夜间较明显。在实际测试中,实际节
    电率要高于理论计算值,T8 36W高性能电子镇流器替换T8 36W国标电感镇流器大量改造案例均可节电25%。如只采用高性能电子镇流器替换国标电感镇流器,每年最少节约3个月电费,可回收灯具成本,降低物业运行费用。

         二、荧光灯节能方案比较

         用于照明方面的节能改造,从产品技术原理上可分为以下几种方式:
         (一)节电器:对场所照度过高,进行适时降压调整,减少不必要的供电功率,以降低照度,实现节
    电;但并没有提高电→光的转换效率。

         1、以降低供给照明电器的电压,达到节能的目的,以下说明节电器工作的几种工况。
         (1)将照明电器的供电电压、稳定在一个合理的电压值上,用以限制电网电压上升,控制灯具照度
    超过原设计照度的水平,而节省多余照度所耗费的电力。
         (2)用自然光等、对室内进行补光时室内照度提高,适时减小对灯具供电的电压,供电功率下降,
    使照度与原设计照度相当,这种情况可适应路灯,户外广告与自然光融合的环境下使用。
        (3)原建筑照度设计过高时,认为室内的光照度,不需要那么高时,可以降低灯具供电电压,使输入
    的功率降低,照度下降,达到节能的目的。以降低电压方式的节电器,早期有采用晶闸管(SCR)作为功率控制器件,它是以控制正弦波的导电角的开通时间达到控制供电电压,减小灯功率,但在工作过程中,会使供电波形严重畸变;使供电功率因数变低,降低电网的供电能力,并且生产过大的谐波分量,破坏电网及网内电器的正常工作;当在电源中串入电抗器,谐波会有一定的好转,但要耗费一定的电能。

        2、采用场控器件(如IGBT)作为功率控制器件、采用高频化脉宽调制技术,控制供电电压。这种控制方法与电机类电器节电采用的变频调速相仿。它有较为成熟的技术,使之做到高功率因数和低谐波含量。

         (二)提高电→光的转换效率,进行照明节电改造。

         1、节能灯:也称自镇流荧光灯,也就是灯管与电子镇流器合为一体的光源。

         (1)灯管在其他条件不变的情况下,将灯管直径变细,与粗管相比在同等电耗下亮度增加。
         (2)灯管内壁荧光粉,采用涂敷稀土三基色荧光粉,取代低光效的卤磷酸钙荧光粉,会将灯产生的
    紫外光转换成可见光,亮度提高25%。
         (3)节能灯内装的电子镇流器,将50赫兹工频逆变到2万赫兹以上的频率点灯。发光量增加10%以上

         (4)高频化的电子镇流器,自身耗电很少,不足电感镇流器自身耗电的一半。优秀的节能灯具有以
    上4个方面的特性,  电→光的转换效率高达70lm/w,而白炽灯只有121m/w。可见节电效果非常明显。

        但问题是小型节能灯内装的电子镇流器一般未进行功率因数修正,功率因数较低,并产生非常大的谐波含量,大量群灯使用,会破坏三相平衡,造成零线电流过大,严重时引发火灾,并对电网内的仪器产生不利影响。没有抑制电磁骚扰(EMI)和射频(RFI)的措施,不仅对仪器产生不利影响,也会造成人身伤害。

        如需要大面积群装时,应注重考核高功率因数和低谐波含量。

         2、电子镇流器替代电感镇流器:可节电25%-30%(详见本文一(二)使用功耗情况比较)。

        此外,在节电的同时,还会带来如下好处:
        (1)发光效率高,产生热能小,空调房等用电量相对减少。
        (2)功率因数高,输入电流减少,电力配线安装要求及成本降低,并且可减少供电设备的增容,减少
    线路和变压器损耗;电感镇流器安装补偿电容后,加大了谐波电流,因而对电网及网内其他仪器设备造成干扰和危害。
        (3)不需要启辉器,省去更换时间和费用。
        (4)无频闪,有益保护视力,并可提高工作效率。
        (5)启动快,不出现反复启辉、闪烁现象;可延长灯管使用寿命,降低物业运行成本,既经济又环保

        (6)工作宁静,无噪声,提高照明环境质量。
        (7) 适应宽电压工作范围,而电感镇流器电压过高、过低都会缩短灯管寿命,废弃灯管回收不利将
    会引起汞泄露,带来二次污染。
        (8)电感镇流器温升高,尤其在电网波动较大时,存在火灾隐患。
        (9)电感镇流器由于使用机械启辉器,会产生瞬时高压脉冲,对家电和仪器产生干扰。
     
        3. 高性能电子镇流器与普通高功率因数电子镇流器比较:

        以3AAA高性能电子镇流器为例,与普通高功率因数电子镇流器比较具有以下特点:
         (1)电磁兼容性设计:不对电网产生有害的畸形波,将对高灵敏度的精密仪
    器、医疗设备的骚扰及对人身的辐射降至最低;护脑护眼。高功率因数不使电网线路及变压器发热,无火灾事故隐患。更重要的是,如果电磁兼容性不足够良好,所产生的干扰不能抑制,将干扰高灵敏度的精密仪器设备的正常运转,降低网上其它设备的使用寿命,甚至造成严重的不良后果。

         (2)高效节能:3AAA高性能电子镇流器自有知识产权,电路原理设计独特,比国外优质高性能电子镇流器自身功耗少2W,因而更节电;对比国标电感镇流器,可节省电费25%。每年可节省约3个月的电费。

         (3)安全:3AAA高性能电子镇流器采用美国独资厂家生产的电子镇流器专用胶进行封灌,防水、均热、抗腐蚀,并在电源端设有保险管及可靠的电子保护装置,在灯管寿命终止时产生的异常状态下,仍不损坏镇流器。

         (4)高可靠耐用:3AAA高性能电子镇流器由于线路经典,元器件少,全封灌,表面温升10ºC-15ºC;具有低壳温及输入端超压、超流、防雷击安全装置,所以防火性能及其他的安全性非常可靠。故障率小于5‰远远低于北京市两年1%损坏率的标准;尤其适用大面积群灯使用,安全可靠。

         (5)绿色环保:保证电网洁净供电,对电网无污染;可减少供电能力,零线电流小,因而电网更安全。

         (6)保证灯管的标称寿命,并能适当延长其使用寿命1.3-1.5倍,节省频繁更换劳务和财力。

         (7)3AAA高性能电子镇流器平均寿命长达32000小时以上,每天工作24小时,约5年,可在180V—265V电压下正常工作,运行费用极低。 

         (8)灯具亮度高,电子镇流器输出满功率。

         (9)节约投入成本,降低运行费用,提高照明质量。

         (10)3AAA灯具配备高性能电子镇流器和三基色灯管,在达到同等照度设计要求的情况下,可减少灯具的使用数量15%-44%以上,在不增加投入成本(或可适当降低成本)的基础上,可带来如下好处:

         1)照明质量提高:显色指数提高、辨色能力增强,色彩鲜艳,视觉感观舒适度提高。      
         2)节约能源,电功率降低15%。    
         3)三基色灯管使用寿命比普通灯管提高50%,降低了维修费用。
         4)生活、办公环境舒适,色彩鲜艳逼真,无频闪、噪音。提高工作人员的工作效率和工作质量。
         5)三基色灯管比普通灯管光衰小,使用3000小时后,普通灯管亮度衰减30%,而三基色灯管亮度仅衰
    减10%;用户不必担心因灯具亮度降低,影响照明质量。
        综上所述,对新建和改造工程,在项目资金运作条件允许情况下,应予以全面否定电感镇流器。

         4、三基色灯管替代卤粉普通灯管:

          (1) T8 36W三基色灯管替代T8 36W卤粉普通灯管,可使照度提高25%,灯管光衰小,寿命长,色彩鲜艳、逼真。在现有能耗的基础上并没有进一步节约电能。反过来说:对比替换后提高25%照度而言节省了电能。如不增加照度,在同等照度下可减少灯具的使用数量进一步节能。
          (2) T5 28W三基色灯管替代T8 36W卤粉普通灯管,照度基本不变,灯管光衰小,寿命长,色彩鲜艳
    、逼真。可节约电能。但必须配套T5电子镇流器。

        5、电子转换头装置:    
        电子转换头方式是将T5 28W的灯座插入灯具T8 36W灯座上,从而转换使用T5 28W灯管,并借用电感镇
    流器作为电源滤波,同时会带来一定电能损耗;照度相同,可节能30%左右。从投入市场部分产品了解:为解决安装方便,均采用将灯丝直接对灯管进行冷击穿点亮,开关次数会使灯管的寿命降低,明显影响灯管使用寿命。产品的特点安装极为便捷;节电。此类产品应重点考核CCC认证:谐波含量;电磁兼容性;可靠性。

         三、荧光灯节能照明电器选择的安全性

         目前,照明节能产品纷杂,不少消费者在新建改建项目中,面对市场众多节能照明产品及来自厂家及经销人员的宣传曾一度感到困惑和茫然,怎样选择才能做到节电省钱,怎样选择才能做到在节电的同时消除安全隐患,既高效节能、安全可靠、又环保舒适、经济耐用、买到真正意义的绿色照明产品,尤其对如何选择在高灵敏度仪器设备较集中的A类工业环境和场所使用,其选择的安全性就显得尤为重要。


        工业照明设计及照明产品的选择是以确保产业功能的安全性,直接或间接服务于研发、生产为目的。在充
    分考虑企业环境、工作面对照明要求特点的情况下,注重照明节电产品及照明电器核心部件镇流器的科学选定,对企业节能改造后的照明质量、运行费用、楼宇(厂区)安全、人员工作效率、仪器设备检测数据、计算机系统运转以及对电网的污染、人身伤害等有着至关重要的影响和作用;因此,应引起高度重视。

        选择照明节能产品的时候,首先应考虑其照明环境功能的安全性,并要兼顾环保等重要因素。在相当工业企业中,有很多对电磁骚扰敏感度很高的仪器设备,电磁环境属于A类工业环境,因而在照明电器(节电器、镇流器)的选择上必须具备良好的电磁兼容性设计。原通过长城认证的H级普通高功率因数电子镇流器因无电磁兼容设计,谐波含量高,致使高频信号外泄,经过电源线路传导并辐射,将对高灵敏度精密仪器设备造成干扰,直接影响企业的研发生产和检测,甚至造成人身伤害;此类事故已有发生,因而不宜选用。对工业企业使用节电器及电子镇流器的选择应在注重其功能和可靠性的基础上,着重考察是否通过EMC认证,具有良好的电磁兼容性。高谐波含量:主要破坏电力系统的正常工作。

        各种气体放电灯及配套电子镇流器是照明系统谐波的主要来源。一般性能节电器及电子镇流器,由于没有相应的谐波抑制措施,其谐波含量较大。其危害如下:

         1.过大的谐波电流在照明线路及变压器中产生附加损耗,不利节能。
         2.各相的三次谐波及各奇次波,在配电线路的中性线上叠加,导致中性线的电流过大,使中性线过
    热,易造成火灾事故。
         3.谐波使供电线路变压器过热,并使同一电力系统中接入的设备,尤其对空调电机等感性设备产生
    高热、降低使用寿命,产生噪音。
         4.谐波过大,会降低照明系统的功率因数。                      
         5.对电网和通信、信息系统带来干扰和危害,如电话杂音、计算机误动、误显、电视图象变坏、某
    些保护装置误动等。

        在大面积群灯使用节电器及电子镇流器时尤其要注意谐波含量。可见节电器和电子镇流器在造福人类的同时,如未设计电磁兼容:高频滤波器和谐波抑制措施等,也会给人类和环境带来危害。  
          
        (二)新建和改扩建项目荧光灯节能电器推荐方案:

         1、推荐采用高性能电子镇流器与三基色灯管配套使用:高效节能、安全、高可靠、经济、环保、舒适、色彩鲜艳、灯管长寿命、光衰小,照明质量整体提升,是一举多得的最优选的方案。
         (1)T5三基色直管型荧光灯配套T5高性能电子镇流器:既节能又有利于环保和社会效益。
         (2)T8三基色直管型荧光灯配套T8高性能电子镇流器:高效节能、经济、舒适、环保,应积极推广
    使用。

          2、紧凑型节能灯:适宜家装和小面积使用,大面积群装推荐使用PLC灯管配合高性能电子镇流器的筒灯,在节省电力的前提下保护电网及人身安全。
     
         3、对现有照度过高,希望降低灯具亮度,推荐使用节电器,选择时注重考核谐波含量。

         4、在新建和改扩建项目中,对需要增容的单位,应首先考虑对正在使用中的电感镇流器进行改造,如替换相当两倍照明面积的电感镇流器,即可在原有供电需求的基础上,满足新建和改扩建项目的照明需求,如合理测算,可做到新建扩建项目在增加供电需求的情况下不增容或少增容。

        由于人类现代文明对精神生活和物质生活质量的完美追求,现代照明已不仅仅是维系人类社会持续发展的关键所在;现代照明技术装点生活、演绎精彩世界乃是现代文明赋予现代照明技术的诠释。照明在当今社会已作为衡量一座城市和地区的现代化的重要标志之一。

        椐了解,荧光灯电感镇流器在全国工业企业照明电器中仍占相当大的比重;如在新建和改建项目中用积极推荐使用高效节能、环保的绿色照明产品,用高性能电子镇流器替代电感镇流器, 可有效提高能源利用率;节省运行费用, 大大缓解我国目前电力紧缺状况;减少环境污染,如经济条件允许配套三基色灯管,可进一步提高照明质量,改善工业企业工作生活条件;与现代化、国际化接轨;在创造良好的科研、生产、生活环境的同时;既节约了资源,又保护了环境。是一举多得,利国利民利己,造福人类的善举。应积极宣传,大力推广。