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关于照明节能中需澄清的几个问题
许昌清华控制系统工程有限公司 侯国轩
目 录
一、 高效光源与降压调亮节能
二、 功率因数、浪涌、谐波与节能
三、 关于照明产品“节电率”问题
四、 “以人为本”节能和“情景照明”节能的重要性
五、 三相平衡，零线电流与节能
六、 照明节能中的单相、两相、三相、四相、五相等多相或多路概念以及220V与380V表达的对错
七、 道路照明节能中的路灯控制柜与节能柜
八、 照明系统中有动力，办公设备及其它负载的节能
九、 照明节能中照度损失、电压与节电率
十、 电压突变、闪断、电流切断与设备安全和灯具安全
十一、 降压照明节能与灯具寿命问题
随着节能的深入，节能作为科学或科学技术的应用，必将被越来越多的人所认识。经过短短几年的发展，利用节能题材招商“圈钱”，“洗钱”，利用虚假技术，玩弄或包装“节能”抽象概念，已被越来越多的行业内外人所识破，节能正越来越走向科学，理性和务实，实际且有成效的节能技术越来越被大家所追捧。
但节能毕竟是一门科学，因此也就存在对节能技术概念，或观念的种种错误理解，通过几年的节能实践，在查看各节能公司网站，节能产品技术资料，公众媒体，用户以及与行业人事的交流中，发现一些比较混乱的措词或对技术的误解，在此加以阐述，以便大家对节能有更好的认识，在节能事业上少走弯路。
同时，建议用户和经销商，对采用的节能技术，必须要求厂家或经营公司，准确提供科学的节电机理，用户对使用的技术必须有知情权，这样也可避免上虚假技术的当，也有利于节能事业的发展。
一、 高效光源与降压调亮节能
高效节能灯和LED灯，是我们发展的主要方向，高效光源的驱动在节能中也是十分重要的，这在我国的一些政策中，已十分明显地表露出来，比如早在96年的绿色照明节能推广，2004年的绿色照明示范工作中，明确指出，节能是指采用高效节能灯具，我国也和其它发达国家一样，划拨巨资近8亿，扶持企业进行LED高效光源的开发，显然，高效光源以及高效光源驱动，对节能意义十分重大。
这样给行业人事和大家有个错觉：“高效光源才是节能，降压节能，影响照度，那算什么节能（那算什么本事）？”
我们要澄清的是，照明是与人感受相关的概念，如果在适当的时间，人不需要，或不影响人的感受时，还要那么亮干嘛？即使已经全部采用高效光源，按人的需要，降压调亮，还是可以节约许多能源。
另外，照明降压调亮节能，也是新发展起来的技术，这几年也逐步被认可。比如在2004年的绿色照明示范工程文件中，出现高效照明节能系统，而不是象以往，单纯提及高效光源，并提出具体的需要控制的照度指标要求，在后来的国家发改委的文件，以及许多社会活动中，已经将“照明节电器”独立列出，随着时间的推移，照明节电器和高效光源一样，并列成为照明节能的主要技术，被社会认可。

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如果“闲杂人员”太多,总是在发电机和储能设备间，象幽灵一样游荡，我们可以想象，沿途的通道导线都要加宽，设备都要选大，发电机要发出更多的电力，以便储存在这些“小金库”中，发电机有效容量的不到使用，导致电力更加紧张。
提高功率因数，就是减少“闲杂人员”。通过就地补偿电容，对感性负载进行补偿，电感设备需要储存电能是，不向电网要，向就地电容要，当电感在下一个时刻向电网馈电时，不直接馈送倒电网，而是临时储存在就地电容中，这样“闲杂人员”没有了，电流急剧下降，原有的导线也不发热，配电系统容量和变小，也不需要那么大容量的发电机。对容性负载，同上，需要电感进行就地补偿。
电网补偿对缓解能源紧张和电网稳定有十分重要的意义，能非常高效快速低成本地增加发电机有效容量，无功功率是电网十分重要的参数。但无功补偿不能节约有功功率，对小用户来说，只有节约有功功率，才能使电表慢走。但同样具有节电意义，因为对用电大户，电力部门是按功率因数收费的，提高功率因数，就是省钱，就是节能。
在照明节能中，由于无功补偿能大大降低视在电流，通过无功补偿，可大大降低设备的采购成本，比如说，某照明系统中，视在电流为100A，功率因数为0.70,则有功电流为100×0.70=70A,理论上，我们可以通过补偿，使视在电流降为70A，因此补偿后，我们可以采购70A的节能设备，节电率以及节电效果不变，供电系统更安全，设备回收期更短。
三、 关于照明产品“节电率”问题
“节电率”对照明节能，当然是一个十分敏感的指标，节能产品不节能，或节电率过低，就失去节能产品的主要功能。如果节电率过低，也将延长产品的成本回收期。但一味追求节电率，亮度太低，影响正常照明，也是得不偿失的，目前，大家对照明节能产品不满意的主要原因就在这里。
四、 “以人为本”节能和“情景照明”节能的重要性
如果照明节能使学生视力下降，工厂次品增加，产量下降，商场销售下滑，道路交通事故增加，社会治安变坏，节能带来的一点点收益，将远远抵消不了它的负面作用，其它成本在不知不觉中猛增，甚至是更大的浪费。
因此，我们必须清醒，节能必须是在不影响正常照明的同时，极大限度地节约能源，保护灯具和延长灯具使用寿命。
对不同场合，制定出相应“以人为本”，“按需调亮”，“情景控制”的节能模式，节能技术要保证实现的可行性，这样，才能消除照明节能的负面影响或使影响极小化。
既然照明是以人的感受为目的，根据生物效应，傍晚人眼瞳孔还没张开，所以需要高亮照明，商场人少时可以降低亮度，人多的晚上和节假日，需要保照度，路灯是城市文明的象征，同时也要保交通安全和社会治安，但人少的前半夜和没人的后半夜，还有必要那么亮吗？路灯隔盏亮和半夜灯，将导致40多米的阴影，难以保障交通安全和社会治安，是得不偿失的节能方法。
总之，照明节能大有可为，我们的节能人和用户，可以想出许多好的节能控制模式，既能保障照明，又能极大限度地节能。

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五、 三相平衡，零线电流与节能
我们到过许多工厂，发现，工厂电力布线时，三相线比较粗，而零线很小，其理由是当三相平衡时，即三相负载理论一致时，中线电流为零（中线也叫零线，就是这样来的），既然电流为零，剪断零线，不影响设备正常工作，在基本平衡时，零线电流是比较小。
在现有的三相变压器中，三个独立单相变压器中心柱子，相隔120度背靠背，由于中心柱中瞬时磁力线总为零，因此将中心柱去掉，然后再等效压平变形，就是现在的日字型，这种变压器，要求工作时，三相负载基本平衡。
以上两种情况均是基于理想情况下，为了降低成本而做出的。这就导致了现在的有些公司有意夸大，三相不平衡以及零线电流，可能导致的危害。
在后期的三相四线制布线中，将中性线采用和相线一样粗，问题就解决了，因为即使在极端情况下，中性线电流总是小于等于任一相线电流。这时零线电流根本就不产生危害。
变压器“偷工省料”的问题就不那么好解决，由于去掉了中心柱，轻载的那相，由于没有足够的反电动势，所以这相电压被“顶起”，电压偏高，而重载的相，电压跌落严重。有些公司采用三相平衡技术，结构类似移相变压器，试图将重载的相转移一些负荷到轻载的相，由于结构的对称性，工作时的静态性和实际工况时那些相重载比例的不确定性，实现起来真是不容易。
要解决三相平衡问题，只要简单将省掉的中心柱补上，成本也增加不了多少，但就整个电网而言，必须要求变压器负荷配电就近基本平衡，要不，大家都可以不平衡，整个电网将崩溃，发电机寿命也将大大缩短。
在实际工程中，最重要的是设计时做到基本平衡，只要轻载相的电压不要离谱的高就行。
三相平衡技术，对照明节能没有太大贡献。
六、 照明节能中的单相、两相、三相、四相、五相等多相或多路概念以及220V与380V表达的对错
有许多人，对单相220V供电与三相380V供电不了解，认为是两套供电系统。对马达，大家容易理解，必须是三相380V。而对照明，由于工况中有三相，也有单相，就容易混淆，甚至专业节能生产厂家都错误使用这些概念（可上网查看，看看谁还没改正过来，告诉他们，过期不改，要罚款的）。
事实上，全球照明规范中，灯具均采用单相供电，我国是220V供电，美国等采用110V供电，根本就没有三相照明设备或灯具。但在供电中，为了保障三相基本平衡，将照明负载均衡分配到三个单相线路中，即照明采用三相四线制。
因此，可以明确，照明设备以及工程中应采用220V表达，节能设备规格以及技术指标使用380V概念是错误的，工况调查中应采集220V各相电压。
在复杂的照明工程中，可能出现多路控制，比如1路、2路、3路…,6路、7路等，这些多路，要基本平衡地分配到三相供电中，这样复杂的工程就要求我们必须提供多路或多相照明节能设备。

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七、 道路照明节能中的路灯控制柜与节能柜
路灯控制柜已经是比较成熟的行业，其中的空气开关，时控与RTU,电能计量，保护装置已经完善，如果将其纳入节电控制柜中，势必增加设备的复杂程度，降低可维护性，同时对节能控制产品，也缺乏清晰的定位，“无条件保障照明”将无法实现。
因此，照明节能控制产品，是一个可以实现“无条件保障照明”的，根据不同使用场合，能自动节能调光器，其介于路灯控制柜之后和路灯之前。
八、 照明系统中有动力，办公设备及其它负载的节能
各种电气产品或设备的节电理论不同，采用的技术当然也不同，如果说包罗万象的节电产品，那肯定是在骗人！
目前所知，照明采用高效光源，高效电子镇流器，降压调亮，电机采用降压提升功率因数节能，变频节能，加热通过保温节能，精确控制温度节能，改进生产工艺节能。说不出理由或不想说明理由，或将节能机理说得玄乎的节能技术，都是值得怀疑的。
集中控制降压调亮照明节能，由于采用降压技术，因此只能对电压－功耗敏感的设备进行能量控制，据我们了解，目前市场中几乎所有灯具，调节电压都能控制灯光亮度，唯独内置APFC的节能等，节能效果比较差，但市场调查却发现，没有一款节能灯，内置APFC,主要原因是，一来成本高，二来国家没有强制要求。
电机动力负载，通过降压调节电机转差率，导致电机速度降低非常有限，电压降低，为维持输出功率不变，电机电流自动增加。电机是频率敏感设备，电压升高许多同时频率轻微降低，结果是转速下降，而电机输出功率是转速的平方，速度不变，有功功率不变。因此电机不适合通过降压技术达到节能目的，或降压节能效果很差。
对电脑设备，由于内置开关电源，内部有稳压作用，外部降压内部升压，结果输出功率不变，因此对内部有稳压电路的设备（包括内置APFC），降压是不能节能的。
对后端不能节能的设备进行降压，在一定范围可能不影响这些设备的正常工作，但这些电流通过节能设备，势必占用设备有效容量，增加采购节能设备的成本，使综合节电率降低，延长设备的回收周期。
因此如果有可能，尽量将非照明设备从线路中分离，这样可以降低节能设备的采购成本，特别是非照明设备所占比重较大时，更是有必要。
由于照明节能技术的特点，在今后的照明工程设计时，一定要强调，尽量提供纯照明线路方式的设计，这也是今后节电人需要努力的地方。
九、 照明节能中照度损失、电压与节电率
采用降压调亮节能的技术中，节能是以降低照明输出功率为代价的，因此照度必然会有损失。
在工程实际中，经测量以及人工观测，当电压在220V附近小范围下降时（220V－195V），电压下降，功率成平方快速下降，此时照度只是轻微下降，节电率在15％以内。在195V继续下降，照度出现比较大的下降幅度。因此建议对照度要求比较高的场所，控制电压在195V以上，如果对照度没有要求，可以将电压控制在195V－170V的程度，节电率可达30％或更高。
另外，要记住，照明是与人感受相关的概念，一味机械地强调照度是没有实际意义的，也是不科学的，需要将人眼的生物效应，心理效应，实际工况对照明分时段的需求等结合起来考虑。比如人的瞳孔会根据外界光线自动调节，人瞳孔生物调节是需要时间的，也是有一定范围的，在暗环境下会自适应，路灯半夜人少甚至没人，商场不同时间人流量不同等等。

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十、 电压突变、闪断、电流切断与设备安全和灯具安全
学过电子电路的人都知道，电路在稳态和暂态下，工作情况是不同的，在建立稳态工作前有个通电的暂态过程，在此过程，往往导致不可预知的结果，设备的损毁常在这时发生。
最容易理解的是，电路中有大量电容，在合闸瞬间，电容瞬时短路，出现无穷大电流，烧毁供电设备和用电设备。因此电路中往往设置启动保护电路，但即使有启动保护电路，也是假设通电不是频繁发生的，如果经常发生，这种电路也不能保障设备安全。
如果电路中有电感或变压器等，断电和通电冲击也是致命的，为了降低成本，在设计时，电磁材料的饱和磁通密度，往往取得较大，断电再来电时，由于无法预知剩磁的方向，很容易使铁芯饱和，线圈如同导线一样失去电感特性，产生过流烧毁设备。
从理论上讲，电感电流的切断(突变)导致高压，即V＝L×dI/dt,电容电压的合闸（突变）导致过流，即I＝C×dV/dt,因此，电感电流的切断和电容电压的合闸，对节电器以及节电器后面的灯光等负载，都是致命的损伤。
从一般人的角度理解，有些照明节电器，本身就是电源故障发生器，这种电源故障发生器，也导致自身变压器的击穿和接触器触点的粘结烧毁。
十一、 降压照明节能与灯具寿命问题
照明灯具设计的额定工作电压为220V，当工作电压太高是，灯阴极高温过渡发射电子，容易引起阴极老化烧伤，灯寿命缩短。
当电压过低时，灯启动困难或导致多次熄灭点火，灯点火过程中，高压点火冲击容易引起电极损伤。另外，点灯到稳定照明必须经过弧光放电过渡，而弧光放电是导致灯老化的主要原因。因此电压过低，导致灯频繁点火，灯寿命会大大缩短。常压使用，理想照明电压再195左右。
但需要说明的是，以上是常压使用下的情况，如果采用照明节电器控制，保证点灯电压在正常电压，充分点灯后，将电压降低到不会熄灭的程度，这样灯温降低，又不会引起再次点火，灯具寿命将大大延长，使用这种模式的节电产品，对保护和延长灯具使用寿命，其这方面的经济价值也是巨大的。
有关照明节能的技术在不断发展，新技术新概念会不断出现，照明节能也会朝着科学规范的道路前进，本文阐述观点不一定正确，但至少提出了一些问题，让大家讨论，如果错误请大家指正。

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二、 功率因数、浪涌、谐波与节能
功率因数，浪涌电压、电流，谐波这些概念，许多人都觉得陌生，正是这些概念比较抽象，才被一些人用来“蒙人”。我们不想说他们是骗钱，是因为股票中“题材”，“概念”往往得到合理合法的解释，“纳米”，“生物科技”股让人产生美好的幻觉，梦醒了才觉得上当，但对知情的操作者来说，这些都是早已定下的结局，有人欢喜有人忧。
事实上，我们发现，利用这些抽象概念的人，他们本身对浪涌，谐波，功率因数都不熟悉，这和街头利用伪科学骗人的行为一样，如果它懂了，反而不敢胡说八道。我们也许看到，在菜场或路边，有些骗子在摆弄一些节电产品，说在家插座上插上，就可节电，这就是所谓“并联节电”。
我们并不是说，这些抽象概念与节电无关，事实上，这些概念与节电密切相关，但到底是什么关系，需要说清楚，这样才有利于节能企业的发展，有利于行业的发展，要不，只要有骗子存在，人家就不分青红皂白，说我们也是骗子。
谐波，通俗来讲，是电流电压波形的接近正弦波的程度，而功率因数，是电压波形与电流波形在时间轴上的重合或移位程度。浪涌是指电压或电流波形上的干扰毛刺。
浪涌电压和浪涌电流，通过欧姆定律，有时会相互转换，浪涌电流，对前端电网以及设备，是有伤害，浪涌电压对后端设备安全有影响。浪涌电压直接产生的原因主要是雷电，电网自激振荡，间接产生的原因是，浪涌电流在线路上的浪涌压降。
对电网的稳定，是电力系统需要关注和研究的问题，节能行业对电流谐波的产生设备，减少谐波对电网的危害以及本地供电安全更为关心。电流谐波是允许存在的，也是没有必要彻底清除的，不要夸大谐波的危害，同时谐波也是不容易清除的，目前还没有一项简单技术，能处理谐波，利用有源APFC技术，能很好处理谐波，但代价是大家都不能接受的。解决问题的方法是，减少谐波的产生。
需要说明的是，谐波与节能没有必然的联系，除非谐波引起导线或设备发热，但消除后产生的节能也是非常少的，更重要的是，谐波导致前端配电设备的过载或不安全，比如，平均电流100A，如果谐波严重，峰值电流可能高达400A或更多，你说前端设备该配多大容量？
就浪涌而言，电网在稳定情况下，浪涌几乎不存在，或不可能存在，特别是电压浪涌，电网内阻几乎是0欧姆，电压浪涌怎么可能发生？，需要多大能量才可能制造出电压浪涌！反过来说，如果电网不稳定，出现电压浪涌，任何设备都将烧毁，能找到如此大功率的吸收元件吗？
另外，我们的电压浪涌吸收元件在电表的用户侧，任何吸收元件都将使有功表正转，何谈能节能？
更实际的电压浪涌吸收电路，只能吸收如感应雷电的感应过压，这类干扰能量非常小，非常窄，以至于电网分布参数和内阻无法吸收。但这类感应过压，只要非常的成本就可解决，如产品中的输入输出口加TVS管，防雷管，压敏电阻，高频电容等，在一般产品内都会有这些元件，由于突发高频，布线要十分讲究，要不就如同虚有。
但对雷电直击的过压，任何人都无法解决，如果碰到，任何设备都将烧毁，不是人力所能解决的，属天灾情况。
倒是功率因数与节能密切相关，我们知道，由于储能原件，如电感，电容的存在，它们不象电阻需要多少电就用多少电。在交流电中，电感和电容在交流电的一些时刻储存电能，而在另一些时刻向电网“发电”，即在隧道中有“闲杂”人员，一会儿来，一会儿去，一会儿使电表正转，一会儿使电表反转，我们把这些能量叫“无功能量”或“无功电流”，而真正有来无去的电流才是有功电流，总是使电表正转。