镇流器在照明系统中的应用

’2008全国电子镇流器技术及应用研讨会镇流器在照明系统中的应用中国航空工业规划设计研究院任元会报告的主要内容：（一）镇流器在照明系统中的地位（二）镇流器的发展以及照明设计标准提出的要求和规定（三）电子镇流器的主要优点（四）电子镇流器存在的主要问题（五）电子镇流器在照明工程中的应用（六）对有关镇流器标准及推广应用的意见及建议（一）镇流器在照明系统中的地位镇流器是气体放电灯不可缺少的电器附件镇流器品质的优劣，照明工程中合理选择镇流器的类型和技术参数，对照明系统的节能和质量均有重大影响。期望研究、生产出品质更优、能效更高的各类镇流器；在照明工程中正确、合理地选择镇流器的类型和参数。镇流器对照明系统能效及质量的影响：不同镇流器对照明系统能效的影响各不相同：电子式的能效高于电感式；节能电感式高于普通电感式；高频电子式（频率在３０～６０ｋＨｚ）高于低频电子式。配用高效电子镇流器的系统能效比配用普通电感镇流器高２０％～５０%。不同镇流器的谐波大小不同，将对照明配电系统产生污染；谐波会加大配电线路电流，特别是中性线电流，不利于节能，导致中性线过热而引起火灾。不同类型、不同功率的镇流器，线路功率因数大不相同：电感型镇流器由于电感的特性，其功率因数很低，一般为０．４～０．５；大功率气体放电灯（＞２５W）的电子镇流器，其功率因数很高，可达０．９５以上；而小功率气体放电灯（≤２５W）的电子镇流器，其谐波含量很高，会导致线路功率因数下降，可低至０．５５～０．６０左右。高频电子镇流器可大大降低频闪深度，改善视觉条件。应按工作场所条件，合理选择镇流器，以求更高的系统能效和照明质量以及配电网络品质。（二）镇流器的发展以及照明设计标准提出的要求和规定1、镇流器的发展几十年来，气体放电灯主要使用电感型镇流器，具有简单、可靠、寿命长、价格低廉等优点，但存在自身功耗大的缺点。１９７３年发生世界能源危机，正是微电子技术的飞速发展时代，因而很快研制出用半导体电路组成的高频（约几十千赫兹频率）电子镇流器，用于荧光灯管，于20世纪70年代末进入市场，自身功耗降低，用高频电流点灯，能使荧光灯光效提高近１０％，节能效果明显。同时，采用改进电感镇流器铁芯和线圈材料、尺寸及制造工艺等手段，研制出能降低自身功耗的高效（或节能型）电感镇流器，也获得了较好的节能效果。在我国，这两类镇流器发展都很快，荧光灯电子镇流器技术已经成熟，但由于受到价格的制约，采用电子元器件品质的差异和电路完善程度的不同，这类产品的水平和质量有很大差异，价格也相差较大。2、《建筑照明设计标准》对镇流器应用的要求和规定国家标准《建筑照明设计标准》GB50034－2004对镇流器类型的规定：自镇流荧光灯应配用电子镇流器；直管型荧光灯应配用电子式或节能电感式镇流器；ＨＩＤ灯宜配用节能电感式镇流器。对于功率较小的ＨＩＤ灯可配用电子镇流器；对于电压偏差较大的场所的ＨＩＤ灯，宜选用恒功率型镇流器。（三）电子镇流器的主要优点能效高：以节能效果好的Ｔ８型３６Ｗ荧光灯为例，使用高效电子镇流器比用普通电感镇流器的照明系统能效提高约２０％，比超级节能型电感镇流器提高９％，而与Ｔ８型１８Ｗ荧光灯的差距则更大，上述能效分别提高达３０％和１５％。高频电子镇流器使灯的频闪效应大大降低；起动可靠。重量轻，节省铜、钢等金属材料。噪声小。可以调光：在需要调光的场所，使用荧光灯取代低效白炽光源成为可能。在合理控制谐波的条件下，可达到很高的功率因数。（三）电子镇流器的主要优点（四）电子镇流器存在的主要问题荧光灯电子镇流器的水平和质量参差不齐，存在的主要问题是：使用寿命短(和电感镇流器相比)。谐波含量比较大：这也是不如节能电感镇流器之处。谐波最大允许限值应符合国家标准《电磁兼容限值谐波电流发射限值》GB17625.1-2003。该标准中的Ｃ类设备，即照明设备的谐波电流限值如下表所示：谐波次数基本频率下输入电流以百分数表示的最大允许谐波电流量（%）22530λ7109710511~393注:①功率不大于25W的放电灯，3次谐波不应超过86%，5次谐波不应超过61%②λ--电路功率因数Ｃ类设备（照明）的谐波电流限值（四）电子镇流器存在的主要问题上表中规定的谐波电流限值比较大，特别是功率小于或等于25Ｗ的放电灯。按上表注①规定，其谐波大得让人难以接受；这类小功率灯的电子镇流器在建筑中大量应用，必将导致对配电系统的污染和中性线过热。小于或等于２５Ｗ放电灯的电子镇流器，由于谐波限值太宽，使线路功率因数大大下降。按上表规定的谐波限值，根据计算和产品的实际数据，可降低至０.５５～０.６０。（四）电子镇流器存在的主要问题（五）电子镇流器在照明工程中的应用荧光灯电子镇流器应用：首先用于长时期连续作业场所、精细作业场所，如设计室，绘图室，阅览室，教室，书房，精细加工线，电子及仪表生产线等场所。HID灯电子镇流器应用：光源功率在150Ｗ及以下的高压钠灯、金属卤化物灯，产品技术成熟的可以应用。功率小于或等于２５Ｗ的放电灯用电子镇流器时，在设计中应充分考虑谐波的影响，由于３次谐波电流限值为８６％，该电流在中性线（Ｎ）上相互叠加，致使Ｎ线出现严重过电流，以致引起导线过热而损坏，甚至会引起火灾。因此，如果在工程设计中大量使用这种小功率灯的电子镇流器时，应该提出特殊订货，即要求订购比国家标准规定的谐波电流限值低的产品；否则，对配电线路的导体及Ｎ线截面，应特别设计。（五）电子镇流器在照明工程中的应用计入谐波时的线路电流计算：采用明敷线路时：相导体截面应按计算电流值（未计谐波的）与各次谐波电流值的几何和选择截面，其计算公式如下：（1)式中：I—计入谐波后的相导体计算电流（Ａ）；—未计入谐波的基波算电流（Ａ）；、、—各次谐波的电流值（Ａ）........2523222IIIIcIICI3I2I5当３次谐波电流为基波电流的８６％（最大允许值）时，Ｎ线应按３次谐波叠加电流选择截面，Ｎ线电流计算公式如式（2）：IN=86%×3×IC=2.58IC…(2)式中：IN—N线通过的电流（A）采用电缆或绝缘导线穿管时，Ｎ线和相线为等截面，按ＩＥＣ的规定，将相线与Ｎ线在一起视为一个综合发热体的原则来确定线路截面。当３次谐波电流超过基波电流的３３％时，应按Ｎ线电流选择截面（包括相线和Ｎ线）。而且３次谐波电流为基波电流的３３％～４５％的，应按Ｎ线电流除以０．８６的系数；当大于４５％时，则按Ｎ线电流选择。当３次谐波电流达８６％时，按式（２），整个配电线路截面应按线路计算电流的２.５８倍选择，这样使整个线路截面为无谐波时的３～５倍。（六）对有关镇流标准及推广应用的意见和建议1、关于国标《电磁兼容限值谐波电流发射限值》GB17625.1-2003中Ｃ类设备，功率小于或等于２５Ｗ放电灯的谐波电流限值（见上表注①）规定过宽，有些建筑大量采用了这类荧光灯配电子镇流器，导致了以上分析的配电线路的Ｎ线电流过大等不良后果。为此建议，在标准修订时应考虑降低３次谐波电流限值，或者参照原GB15144－94的方法，按谐波大小分为Ｌ级和Ｈ级两类，以满足不同应用场所的需要。2、建议尽早修订国标《管形荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值》GB17896－1999，该标准规定的能效值既不合理，又不直观，甚至还有错误，不符合实际情况，也不利于提高镇流器能效，也难以按此标准进行节能认证。（六）对有关镇流标准及推广应用的意见及建议3、建议给不同能效等级的镇流器赋予不同的能效标志，以明确界定一般电感镇流器和节能型电感镇流器的差别。建议参考欧盟CELMA组织对Ｔ８荧光灯能效等级的规定方法，明确给出系统输入功率限值，又赋予“超低损耗”、“低损耗”等标志和代码，达到既合理又直观的目的，这样对推广应用比较有利。（六）对有关镇流标准及推广应用的意见及建议（七）结束语镇流器和其它产品一样，研究者、生产制造者和使用者、工程设计者之间应互相沟通，彼此渗透，增进了解，按照使用要求，进一步提高、完善产品标准，明确和提供推广应用渠道，以便更有利地提高照明系统的质量，节约能源。谢谢!THANKS！