一、前言

　　以全國(guó)1%的土地和6%的人口實(shí)現(xiàn)全國(guó)20% 的GDP、30%的進(jìn)出口總額和40%的 外資的長(zhǎng)江三角洲地區(qū)，近年來(lái)遭遇愈來(lái)愈嚴(yán)重的“電荒”和環(huán)境壓力。2005年浙江GDP達(dá)到13365億元，經(jīng)濟(jì)總量列居全國(guó)第4位，浙江省依托“長(zhǎng)三角” 的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，建設(shè)環(huán)杭州灣產(chǎn)業(yè)帶，培育建設(shè)先進(jìn)制造業(yè)基地，對(duì)電力的需求將繼續(xù)保持兩位數(shù)的增長(zhǎng)率。而近幾年電力供應(yīng)總體偏緊，缺電已經(jīng)從部分地區(qū)夏季高峰或枯水期電力短缺轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓿掷m(xù)性缺電和隨機(jī)性缺電，電力供應(yīng)緊張已重新成為制約社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。2005年浙江全省用電量比上年增長(zhǎng)18.7%，累計(jì)拉電損失電量15.8億千瓦時(shí)，成為全國(guó)最缺電的省份之一。

　　為了努力創(chuàng)建資源節(jié)約型社會(huì)，著力緩解浙江省能源瓶頸制約，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，浙江省人民政府發(fā)布的浙政發(fā)[2006]35號(hào)文《浙江省人民政府關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能降耗工作的通知》明確了節(jié)能降耗的重點(diǎn)，照明節(jié)能是九大重點(diǎn)之一。

　　二、浙江省高速公路照明現(xiàn)狀分析

　　《JTG B01-2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：高速公路、一級(jí)公路的隧道長(zhǎng)度大于100米時(shí)應(yīng)設(shè)置照明設(shè)施;公路收費(fèi)廣場(chǎng)、服務(wù)區(qū)應(yīng)設(shè)置照明設(shè)施;位于城市出入口路段的互通式立體交叉、特大橋等宜設(shè)置照明設(shè)施。目前浙江省已經(jīng)通車(chē)的高速公路總里程為1866公里，所有長(zhǎng)度大于100米的高速公路隧道均按照《JTJ 026.1-1999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定配置了隧道照明燈具，光源一般采用100W~400W高壓鈉燈;收費(fèi)廣場(chǎng)、服務(wù)區(qū)也根據(jù)相應(yīng)的交通量配置了照明設(shè)施，根據(jù)所照廣場(chǎng)的大小分別配置高桿照明燈具和低桿道路燈，大部分互通立交均設(shè)置了高桿照明設(shè)施，跨越具有代表性河流如錢(qián)塘江、富春江、新安江、甌江等的特大橋也配置了道路照明設(shè)施，高桿照明光源一般為400W~1000W高壓鈉燈和高壓汞燈混光;低桿道路燈光源一般采用250W~400W高壓鈉燈。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，一個(gè)單洞長(zhǎng)度為3000km隧道照明每年電費(fèi)約49.2萬(wàn)元，一個(gè)單喇叭或苜蓿葉型互通每年約用電7.6萬(wàn)元，一個(gè)雙喇叭或樞紐型互通每年約用電15.1萬(wàn)元。目前高速公路營(yíng)運(yùn)公司一般為了節(jié)省營(yíng)運(yùn)費(fèi)用，采取以下幾種措施：

　　1.設(shè)置照明的互通晚上基本上不開(kāi)燈;

　　2.設(shè)置照明的互通晚上24點(diǎn)之前全開(kāi)，24點(diǎn)之后關(guān)閉1/3，2點(diǎn)之后僅開(kāi)1/3;

　　3.設(shè)置照明的隧道白天僅開(kāi)1/2照明，晚上基本段也僅開(kāi)1/2照明。

　　目前我國(guó)高速公路仍然是收費(fèi)公路，在道路上設(shè)置照明等附屬設(shè)施，就是為了更好的為道路使用者提供安全、優(yōu)質(zhì)、舒適的行車(chē)環(huán)境。以上幾種措施雖然在用電費(fèi)用上是節(jié)省了，但以犧牲道路使用者服務(wù)質(zhì)量為代價(jià)的，在人們法律意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)的今天，是不足為取的。

　　三、新型的高速公路照明節(jié)能設(shè)備

　　原有路燈的控制只考慮開(kāi)、關(guān)及一些保護(hù)，目前國(guó)家正在提倡節(jié)約型社會(huì)，因此在高速公路照明上也要采取節(jié)能設(shè)備。目前普遍使用的氣體放電燈在允許范圍內(nèi)降低電壓時(shí)照度并不成比例下降，即具有降低電壓而照度變化不大的特點(diǎn)，因此適度降低電壓使用即能保證照明質(zhì)量，又能大幅度節(jié)約電能消耗，節(jié)省可觀的電費(fèi)開(kāi)支。

　　目前為了節(jié)能得目的，市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種類(lèi)型的照明節(jié)能裝置，其中有一種新型的智能照明調(diào)控節(jié)能裝置，該裝置的單相原理詳見(jiàn)圖1。其是在主回路中串聯(lián)一套補(bǔ)償變壓器繞組，用其所產(chǎn)生的電勢(shì)與主電源疊加，來(lái)改變輸出電壓值。由于變壓器不是直接用來(lái)供電，而僅是起補(bǔ)償作用(約是總電源電壓的30%)，因此變壓器的功率和體積也可縮小為30%，可節(jié)省大量的銅線(xiàn)、鐵心等材料。

　　補(bǔ)償變壓器的一次繞組由電子功率部件(固態(tài)開(kāi)關(guān))與抽頭變壓器的各抽頭連接，電子功率部件擔(dān)負(fù)兩個(gè)任務(wù)：①按微處理器的指令通、斷與抽頭的連接②按微處理器的指令細(xì)分電壓——即調(diào)節(jié)導(dǎo)通程度，改變疊加電壓的幅值，以增加電壓級(jí)數(shù)和每級(jí)精度。如每級(jí)抽頭為5V，并在5V范圍內(nèi)，可再把它分為1V檔5級(jí)。由于是靠改變電子部件的導(dǎo)通程度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，相位等參數(shù)沒(méi)有改變，所以波形畸變很小。

　　電源允許波動(dòng)范圍設(shè)定184~244V。當(dāng)采樣輸入電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，微處理器立即指令電子功率部件進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)過(guò)零切換到合適的抽頭處，以保證輸出電壓穩(wěn)定在標(biāo)稱(chēng)電壓的±2%(5V)之內(nèi)。

　　整個(gè)裝置除變壓器的參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)得合理是關(guān)鍵技術(shù)外，微處理器對(duì)采樣來(lái)的輸出信號(hào)進(jìn)行分析、判斷，立即作出開(kāi)、關(guān)電子開(kāi)關(guān)的指令，電子開(kāi)關(guān)又隨著微處理器的指令，與電源同步(同相位)連續(xù)導(dǎo)通、截止。

　　該智能照明調(diào)控節(jié)能裝置是一種經(jīng)濟(jì)可靠，無(wú)諧波的節(jié)能設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)照明燈具工作在最佳狀態(tài)和滿(mǎn)足人們對(duì)照明節(jié)能的要求。根據(jù)不同時(shí)段燈具工作在最佳運(yùn)行狀態(tài)和滿(mǎn)足照度標(biāo)準(zhǔn)且大幅度節(jié)能要求等條件編制的運(yùn)行曲線(xiàn)，如圖2。其工作過(guò)程為：軟啟動(dòng)→穩(wěn)壓→降壓節(jié)能→穩(wěn)壓。路燈電源開(kāi)關(guān)的控制可以根據(jù)日照曲線(xiàn)并結(jié)合天文鐘、光控、PLC、遙控裝置等很成熟的常用方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　注：

　　① t0~t1：從200V開(kāi)始軟啟動(dòng)，這個(gè)電壓持續(xù)2min30s，可以消除40%的燈具啟動(dòng)浪涌。

　?、?t1~t2：以慢斜坡方式升到220V，這個(gè)過(guò)程歷時(shí)5min。

　　③ t2~t3：額定電壓運(yùn)行。

　　④ t3~t4：發(fā)出節(jié)能指令，以慢斜坡方式降到節(jié)能電壓，這個(gè)過(guò)程歷時(shí)10min。依據(jù)燈具不同節(jié)能

　　電壓有所不同，高壓汞燈電壓在200V左右，高壓鈉燈電壓在190V左右(保證末端高壓汞燈電壓190V，高壓鈉燈電壓180V)。

　　⑤ t4~t5：節(jié)能電壓運(yùn)行，時(shí)間可根據(jù)各地情況，如浙江地區(qū)一般為23時(shí)至5時(shí)。

　?、?t5~t6：解除節(jié)能命令，以慢斜坡方式升到220V，這個(gè)過(guò)程歷時(shí)10min。

　　⑦ t6~t7：額定電壓運(yùn)行，黎明前光線(xiàn)更暗，車(chē)流又多起來(lái)，恢復(fù)較亮的光線(xiàn)。

　　智能照明調(diào)控節(jié)能裝置與低壓配電設(shè)備一起組成完整的照明控制裝置，其分為開(kāi)、關(guān)燈及節(jié)能時(shí)間控制、主電路保護(hù)和自動(dòng)、手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)和維修插座部分。圖3為智能照明調(diào)控節(jié)能裝置配電系統(tǒng)圖。工作過(guò)程是PLC1或光控或手動(dòng)使J1吸合，進(jìn)而KM吸合，接通全部照明回路，調(diào)控裝置開(kāi)始按圖2的t1~t3曲線(xiàn)段工作。到PLC2給調(diào)控裝置中的“節(jié)能端子”一個(gè)短接信號(hào)，調(diào)控裝置按圖2的t3~t5曲線(xiàn)段工作直到該短路信號(hào)撤離，此時(shí)再按圖2的t5~t7曲線(xiàn)段工作直到PLC或光控或手動(dòng)使J1關(guān)斷失電為止，一個(gè)循環(huán)結(jié)束。另外，如需要PLC3使J2吸合，進(jìn)而KM1、KM3、KM5、KM7失電，即24點(diǎn)后可關(guān)閉1/3照明燈，至凌晨2點(diǎn)PLC4使J3吸合，進(jìn)而KM2、KM4、KM6、KM8失電，又關(guān)閉1/3照明燈。

　　四、節(jié)能效果實(shí)測(cè)

　　采用智能補(bǔ)償穩(wěn)壓節(jié)能裝置在甬臺(tái)溫高速公路的貓貍嶺隧道二號(hào)變電所內(nèi)也進(jìn)行了實(shí)測(cè)，控制隧道燈線(xiàn)路以變電所為界，左洞、右洞各為1.2公里，電壓、電流數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1~表4。

　　注：共選取 9 個(gè)測(cè)試點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)測(cè)兩個(gè)數(shù)據(jù)，第一個(gè)數(shù)據(jù)為隧道燈正下方光線(xiàn)最強(qiáng)處，第二個(gè)數(shù)據(jù)為兩隧道燈之間光線(xiàn)最弱處。