摘 要 本文通过对高压气体放电灯的两种镇流器（电子式镇流器和电感式镇流器）的分类，补偿电容在供电线路中的作用，如何提高电感式高压气体放电灯功率因数及补偿电容器容量的设计与选配的阐述，进一步体现了补偿电容在电感式高压气体放电灯电路中的作用。说明补偿电容在高压气体放电灯电路中，不仅可减小供电线路的工作电流，提高线路负载能力；降低线路电压损耗，提高线路末端电压；减小线路电缆设计规格，提高控制设备因电流大而引起接点发热和使用寿命短的问题，同时提高线路的功率因数和变压器的工作效率。
关键词 镇流器分类 补偿电容作用 提高功率因数 补偿设计
一、高压气体放电灯镇流器的分类：
高压气体放电灯的镇流器分两种：一种是电子式镇流器；另一种是电感式镇流器。
电子镇流式高压气体放电灯是阻性负载，其镇流器由电子元件组成，这种灯具不用进行补偿，其功率因数COSθ接近1（大于95%）。
电感镇流式高压气体放电灯是感性负载，在无补偿情况下，一般功率因数只有45%左右，因此必需通过补偿，才能提高线路的功率因数和变压器的工作效率。
二、补偿电容在供电线路中的作用：
电感式高压气体放电灯是感性负载，在无补偿情况下电路工作电流大，线路电压、功率损耗大，从而引起电路末端电压低，导致线路设计电缆要求大，并影响线路控制设备的使用寿命、变压器的工作效率及供电线路的功率因数。加装补偿电容后可减小供电线路的工作电流，提高线路负载能力；降低线路电压损耗，提高线路末端电压，从而减小线路电缆设计规格，改善控制设备因电流大而引起接点发热和使用寿命短的问题，同时提高了线路的功率因数和变压器的工作效率。
三、如何提高电感式高压气体放电灯功率因数
电感式高压气体放电灯，提高功率因数的方法是并联电容器。
并联电容器提高功率因数的方式一般有两种：
一是采用集中补偿，将补偿电容安装于路灯电源控制箱内。这种补偿其优点是安装简单，方便，利用率高，缺点是不能减小控制箱输出线路上的工作电流，不能减小线路线损压降及电能损耗，只能对电网进行无功补偿，同时这种补偿方式要在电源控制箱内增加设备。
二是采用分散式补偿方式，即使用单灯并联电容进行补偿。这种补偿方法是我们所普遍采用的一种补偿方法，即在每盏路灯上并联一个合适的电容器进行补偿，以减小照明线路的工作电流，减小照明线路的无功功率并降低线路上的电压损耗和电能损耗。因此采用该方式，能够减小电缆电流，降低线路损耗，同时可减少电源控制系统设备故障的出现率。
四、补偿电容器容量的设计与选配
通过采用对灯具镇流器两端电压、灯泡两侧电压以及输入电压的实际测量，经过实际计算，即可设计出并联补偿电容器的容量。
现对某厂的一款250W高压钠灯进行功率因数补偿和设计：首先用万用表交流电压档，对无补偿电容的250W高压钠灯电路进行实测
如图1所示
图1高压钠灯线路图
实测参数为：
线路输入交流电压U输入=220V
电感（即镇流器）两端交流电压UL=199V
灯泡两端交流电压UR=94V
U输入、UL、UR三个参数的关系按照三角形法即矢量和,而不是简单的代数和。
即220V≠199V+94V(如图2所示)
图2输入、UL及UR关系示意图
这个三角形画法是根据电感线圈电压超前电流90°(电感所加电压最大时流经的电流最小,电流最小时电压最大)。对于电容来说电流超前电压90°。经计算在无补偿电容时功率因数
COSθ=UR/U输入=94/220=0.427
tgθ= UL/UR=199/94=2.12
增加补偿电容后,我们要求功率因数COSθ提高到0.9。根据电流矢量和
I合=Ic+IL(如图3所示)
图3高压钠灯电流流向示意图
Ic= IL sinθ1- I合sinθ
∵ sinθ=tgθ×cosθ
∴ Ic= IL tgθ1×cosθ1- I合tgθ×cosθ
(如图4所示)
图4电压、电流矢量图
分路有功功率P=U 输入IL cosθ1
——总电路有功功率P=U输入I合 cosθ
ILcosθ1=P有/ U输入
→ IL= P有/( U输入cosθ1）…①
I合cosθ= P有/ U输入
→ I合= P有/( U输入cosθ）…②
将①、②代入Ic= IL tgθ1×cosθ1- I合tgθ×cosθ
得： I c= P有/ U合（tgθ1- tgθ）
现在要求功率因数COSθ提高到0.9时
sinθ=
(1- cos2θ)1/2=0.191/2
∴ tgθ= sinθ/ cosθ=0.487
对于欧姆定律I=U/R，同样适用于容抗电路 I=U/XC
根据电容容抗
XC=1/2πfC 得
P有/ U合（tgθ- tgθ1）=U合/2πfC
∴ C= P有（tgθ- tgθ1）/2πfU2合
=2.7×10-5（法拉）=27微法
(P有=250W tgθ=2.12 tgθ1=0.487 π=
由此可以算计得到这款250W高压钠灯其补偿电容应选用30μf/500V
同样，通过这种方法我们可以设计选配其它各种款式电感式高压气体放电灯补偿电容器的大小。