探讨市政路灯照明电气系统无功补偿技术

2018-11-30李以则

科技与创新 2018年7期

李以则

（宁波市市政管理处，浙江宁波 315000）

随着经济和社会不断发展以及科学技术的不断进步，人们对电能的需求越来越大。电能在生产、传输的过程中不可避免地会产生阻耗。与此同时，各种电器元件的谐波也对电力系统的供电质量造成了一定的影响。为了减少市政路灯照明系统的电能损耗，提高电能供应的质量，本文对市政路灯照明电气系统无功补偿技术进行了分析和探讨，并提出了在其应用无功补偿技术的策略措施，希望能有效减少电能损耗。

1 无功补偿技术的发展概述

1.1 无功功率的内涵

众所周知，电网所产生的功率可以分为有功功率和无功功率。有功功率是指通过对电能的直接消耗而将电能转化成机械能、化学能、热能或声能，并利用这些能做功。只将电能转化为另一种形式的能，且在这个过程不消耗电能，同时，所转化成的这种能也是电气设备之所以可以做功的必备条件，并在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率就是无功功率。电磁元件建立磁场占用的电能，电容器建立电场所占的电能等都属于无功功率。

1.2 无功补偿的内涵

在电气系统中，系统中的电动机、变压器等电力负荷大部分都属于感性负荷的范畴，在电气系统运行的实际过程中，需要向这些设备提供相应的无功功率。通过将并联电容器等无功补偿设备设置安装在电气系统中，能够有效提供感性负载所消耗的无功功率，从而使得电气系统系统中的电源向感性负荷所提供的经由电气线路所输送的无功功率有所减少。正是因为减少了无功功率在电网中的流动，所以，能使得系统线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗大大减少，这就是无功补偿。

1.3 无功补偿的基本原理

在物理学中，电感元件经由电流进行做功时，电流会滞后电压90°；而电容元件经由电流进行做功时，电压则落后电流90°。与此同时，电感电流与电容电流这二者的方向相反，互差180°。在同一个电气系统中，通过在电感元件电路中有比例地安装电容元件，由于二者所产生的电流方向相反从而可以相互抵消二者所产生的电流。一般而言，在具有感性功率负荷的电路中并联具有容性功率负荷的装置，由于能量在两种负荷之间相互交换，因此，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿，这就是无功补偿的基本原理。在电力系统中，无功补偿技术在自动化的电气设备中得到了广泛应用，这样可以有效减少电气系统中的电能损耗，并实现对电压、电流等重要系统参数的有效控制。

2 我国市政路灯照明的发展状况

在我国市政路灯照明系统中，光感控制是被广泛采用的一种控制技术。通过在路灯照明电气系统中安装光感原件并结合实际设置光感数值，从而实现路灯的自动开启或关闭。当外界环境的光线低于所设置的光感数值时，路灯就会自动开启；当外界环境中的光线高于所设置的光线时，路灯就会自动关闭。与此同时，像光感传感器这样的感性原件安装在市政路灯的电气系统中，也会不可避免地产生电能损耗。在我国的电气系统中，主要应用并联电容器的方式来吸收系统的容性无功补偿并提升局部电压，但是其却存在着一个明显的技术缺陷，即电容器安装以后，其电容量也就固定了，不能实现动态补偿。如果采用机械开关投切来满足动态补偿的需求，便缺乏连续性，响应速度也相对较慢。也有一些市政路灯电气系统中采用了可以实现动态补偿的静止无功补偿装置（SVC），但其设备的容量相对较小，电压等级偏低时制约了其进一步发展和应用。

3 无功补偿技术的应用措施

3.1 市政路灯的单灯补偿

通过在市政路灯的灯具内安装与灯具规格相匹配的400 V耐压的CBB60系列电容器，能够有效降低配电线路中的电流，进而使得线路功率因素获得很大程度的提高。以市政道路中应用广泛的400 W高压钠灯为例，如果不安装单灯补偿电容器，其运行电流为4.6A，其功率因数则为0.46.按照其规格，选择与之匹配的容量为50 μF的单灯补偿电容器以后，其运行电流降低为2.29A，其功率因素也提升至0.91.由此可见，对市政路灯电气系统进行无功补偿以后，能够有效降低电能的损耗。

3.2 配电线路的无功补偿

在市政路灯线路电气系统的配电线路的实际运行中，可以采用分支线路补偿法来减少分支线路对电气系统主线路的无功索取，从而降低电能的无功损耗。其具体做法是在分支线路电杆的适当位置安装部分电容器，从而减少无功功率的电能损耗。而在使用电容器进行无功补偿时，选择合适的补偿点是补偿关键。单点补偿选取在线路末端的1/3处，补偿容量为无功负荷的2/3.

3.3 不断革新和应用先进的技术

在市政路灯电气系统的应用发展中，不断革新和应用更加先进的无功补偿技术是其发展的必然趋势。比如，在市政路灯电气系统中应用静止无功发生器（SVG），将电气系统设置为自换相变流电路。SVG能够有效捕捉到容性整个范围内的无极调节，实现对无功损耗的连续动态补偿。比如可以采用光触发晶闸管（LTT），其能够在对市政路灯电气系统有效进行无功补偿的同时，还能够有效降低触发电路的故障概率，提升电气系统的稳定性。