摘 要：近年来，我国的路灯建设取得了飞速的发展，道路照明质量不断提高，对改善我国的投资环境，促进经济快速发展，方便群众生活，美化城市和作为一个外向型现代化城市的建设起了很大作用，但是伴随而来的是能耗的大幅度提高，特别是近年来能源价格大幅度提升，使电力耗费成为负担，因此，有必要加强技术改进，以期减缓能耗上升的趋势。在全球都在提倡绿色照明的时代，路灯的节能必然成为一种趋势。本文介绍了城市照明节电设备的现状，提出了调压节电方案（解决了调压过程中的‘闪断’问题）及其应用前景。
关键词：城市照明 降压节电 ‘闪断’问题 有载调压
随着国民经济的快速发展，城市照明扩容也在急速扩展，城市照明用电量也在急剧增加。在我国电力供应紧张情况下，城市照明节能工作可从以下3个方面着手：一是认真贯彻城市道路照明设计标准，而不是越亮越好；二是选用高效电光源和灯具，确定合理的照明节能方案；三是使用恰当的智能控制方式，既保证了道路照明的功能性（路面平均照度、路面照度均匀度、功率密度值等），又达到了节能效果。
一、城市照明实际运行情况及对策
城市照明供电线路设计时，为了降低送电过程中的线路损耗，以及避免出现用电高峰时因末端供电电压过低而造成路灯不能点亮等情况，变压器的输出电压一般高于额定值的5%以上。随着电网电压的波动，特别是午夜用电低谷时，电网电压会更高，往往超出正常电压的15%以上，高达245V左右。
而此时道路上的交通流量已降到低谷，行人也稀少，由于电网电压的升高，必然导致路灯的光通量增大，使路面照度明显升高，这不仅浪费电能，也是对路灯建设资金投入的浪费。同时光源电器因电压过高寿命大大缩短，电压每升高10%,光源电器的寿命缩短一半。由于电压升高，还造成了光污染。
我们根据时间（Time）、地点（Place）和应用场合（Occasion）的不同，实现对路灯输出功率及照度的动态智能化管理，即TPO控制管理（Time/Place/Occasion）。其基本思路就是：根据每天照度变化规律及车流量变化，通过智能化动态控制的方法，及时调整系统照明模式，满足预定的照度标准要求，避免不必要的照明浪费，以节约照明能源。如某条道路上半夜车流、人流量很大，控制照明光源按设计的满功率照明；而在下半夜，车流、人流量有所下降，就可控制照明光源按降功率方式照明，控制路灯保持适当的照度要求。
采用TPO动态控制管理道路照明照度方法的主要优点就是：在满足道路照明的各项标准要求的前提下，通过对照明设备的控制管理，实现路灯系统的动态调光控制，避免不必要的照明浪费，大幅度降低耗电量，节约道路照明用电。
根据气体放电灯耗电功率特性，耗电功率与电压成二次方特性曲线，也就是耗电功率与供电电压近似成二次方关系，所以适当降低供电压，不但延长了光源电器寿命，而且大幅度降低消耗的有功功率，其节能效果好，成本低。
二、城市照明节能调压设备分析
目前社会上有关照明节能调压设备有一哄而起之势，鱼龙混杂，良莠不分，有些设备进入线路运行，不但不能节能，而且频繁发生故障，这些都为推广应用照明节能设置了障碍，产生了很坏的影响。
1、晶闸管（SCR）照明节能控制方式：
晶闸管调压控制系统，其主要是采用斩波调压。其致命缺陷：过流、过电压能力低，不能用于大容量、大电流、带有电容性负载的照明系统的控制；由于晶闸管输出电压由导通角控制，对正弦波斩波，是非正弦波，含有高次谐波，高次谐波对供电电网和无线通讯造成危害，并对人体产生电磁污染。由于晶闸管照明节能控制系统存在诸多严重缺陷，属淘汰产品。
2、滤波节能
目前在市场上有一种滤波节能产品，以消除电路中的浪涌和高次谐波。在大容量电路中，要滤波消除浪涌，需在电路中串联大容量电抗器，仅靠并联电容器是不可能消除高次谐波和浪涌；况且，由浪涌和高次谐波所造成的附加损耗微乎其微，最多也不超过5%.所以滤波方式，如采用大电感尚能改善波形，但不可能节能，在市场上所推行的仅是一种并联电容器，没有节能效果，其节电率和相关概念纯属商业炒作。
3、降压、消除零序分量节能
在市场上，用三相变压器降压，并将变压器线圈接成Z接线以使三相电路电流平衡。因Z接线可降低零序分量电流但仅用Z接线节能不会超过5%,而在城市道路照明中，三相不平衡是经常发生的，有时用单相或两相运行，用Z接线实无多大意义。
4、自耦变压器照明节能控制
目前许多电磁结构照明节能控制系统，大多采用这种方式，在自耦变压器主线圈抽头，固定电压，这种方式最大优点是输出为正弦波，抗干扰、过载能力强，结构简单、故障率低，缺点是不能随着电网电压升高而调压。如果调压，则在切换过程中会引起供电电压的瞬时中断，即‘闪断',这样的断电会导致HID灯熄灭。在切换中du/dt不为零，对光源产生电流冲击。由于在主电路中切换，环流大，容易导致自身
变压器的击穿和接触器触点的粘结烧毁。所用接触器容量也大，体积大，制造成本高。
5、电磁自耦变压器无级碳刷节能控制
人们为了解决自耦变压器调压问题，采用电刷移动调压。利用电机拖动传动机构，带动电刷上下移动调压，虽然解决了自耦变压器可自由调压问题，但由于电刷接触面有限，不能制造成大容量产品，而且电刷磨损，传动机构等需经常维护，故障率高。
6、特种电磁结构照明节能自动控制系统：
特种电磁结构照明节能自动控制系统，既具有电磁结构和各种优点，又可自动调压。产品采用电磁结构，调压元件为有源电抗器和电磁有载自动调压系统，主回路无触点，所以在调压过程中不断开、无’闪断‘、电压电流连续，调压时使电压变化率du/dt=0（有载调压），对光源电器无电压、电流冲击，对于HID灯不存在重新起辉，频闪和自熄等现象。在调压回路中，调压范围宽，完全可以调压到灯具的熄灭极限电压，但实际应用时，无需调到极限电压。
在城市照明节能控制系统中，不需要精密调压。因此设计成分级调压。电压可向上调，也可向下调。设计了有载调压系统，有载调压系统体积小，动作可靠，在调压切换过程中，达到完全无电弧，无电蚀。有源电抗器采用优质硅钢片（或非晶合金）和耐高温材料设计，有源电抗器体积小，重量轻，其重量仅为普通电力变压器器身重量的1/5~1/6,造价相对较低。该系统的主要特点是：
1、本装置采用了电磁结构设计，采用高导磁、低损耗导磁材料和耐高温材料。
2、主电路中电流、电压连续调节时不间断，设有软起动装置，避免了调压时瞬间过电压和瞬间断路，使电压变化率为零，避免了对光源电器的瞬间冲击。
3、对大中型控制装置采用了PLC编程控制。并留有接口与城市道路照明计算机控制系统对接非常方便。
4、可用于照明为电阻性、电感性、电容性负载，对照明线路、光源电器不作任何调整。
三、城市道路照明的照度或亮度水平问题
据笔者调查，北京、上海、广州、太原、大连、烟台与呼和浩特等城市，一些新建的主要道路（主干道）照明的路面平均照度，几乎都比国内或国际标准规定的照度值高出不少，路面平均照度的平均值达到51lx多，个别路面平均照度竟然高达105lx!另据道路照明标准修编组的同志介绍，无论是北京、上海、常州、扬州、武汉、长春、成都、无锡、宝鸡、杭州、银川等城市都有一些道路照明的平均照度在45lx（即亮度在3cd/m2）以上，甚至有道路的路面平均照度达140lx.还有全国道路照明总站调查的双条道路的平均照度高达66lx,最亮的达109lx.
大量的试验研究表明，驾驶员评价为“好”的道路照明所对应的平均亮度约为1.5cd/m2,并非越亮越好！另外多高的亮度或照度，国家和国际上是有标准的，CIE95年最新标准中规定M1级路为2cd/m2.M5级路才0.5cd/m2美国标准才1.2cd/m2,澳大利亚标准1-1.5cd/m2.99年北京路灯处赴美考察报告，介绍美国主要道路照明的照度一般为10-20lx之间，著名的法国巴黎香榭丽舍大街的平均照度也只有17lx,澳大利亚道路照明的路面照度约10-20lx,路面亮度约1cd/m2.
对照我国城市道路照明设计标准（CJJ45-2006）规定一级快速路、主干道、迎宾路、通向政府机关和大型公共建筑的主要道路、市中心或商业中心道路的路面平均亮度的维持值为1.5/2.0cd/m2,对应的沥青路面平均照度维持值为20/30lx.
道路照明太亮的危害：①浪费能源和资金；②破坏空气质量、不利环保；③加重光污染和光干扰；④加大照明设施维修管理的工作量，道路照明太暗不好，太亮也不好！
我国目前道路照明的路面亮度或照度严重超标的原因，一是盲目比亮，误认为道路照明越亮越好，二是法制观念淡薄，一味听取长官意志，国家有标准不依，不按国家道路照明标准进行设计和建设道路照明工程；三是部分路灯管理或技术人员不能科学地进行道路照明工程的设计和建设；四是管理不善，目前除一些大城市的路灯设计部门有设计资质外，还有相当多的路灯设计部门或技术人员无设计资质，往往是随意选灯、装灯和布灯，以致严重超标或不能达标。
为了防止以上问题的再出现，一是不能攀比，纠正道路照明越亮越好的错误观念，二是严格认真地贯彻执行国家道路照明设计标准；三是提高工程技术人员的技术水平，科学设计每一条道路的照明方案；四是加强管理，主管领导部门严格把关，设计超标的道路工程不批，不准建设。