Анализ влияния пусковых токов газоразрядных натриевых ламп на систему уличного освещения и качество электрической сети
Аннотация
Количество потребляемой электрической энергии на нужды освещения стремительно растет, несмотря на развитие энергоэффективных технологий систем освещения. По многочисленным прогнозам, в ближайшие десятилетие доля мирового потребления электрической энергии на освещение достигнет значений до 40% от общего потребления на бытовые и административные нужды. Общая тенденция технологического развития на снижение потребления энергии и повышение эффективности ее использования дополнительно подчеркивает актуальность и необходимость исследования различных сценариев реконструкции существующих сетей освещения, повышения их эффективности за счет перехода на более высокотехнологичные решения.
Газоразрядные натриевые лампы обычно используют для уличного освещения, поскольку они имеют относительно длительный срок службы и довольно универсальны в эксплуатации.
Пусковой ток газоразрядных натриевых ламп, используемых в сетях уличного освещения, является важным параметром, поскольку напрямую влияет на производительность и срок службы ламп, а также общую эффективность системы освещения с использованием данных типов источников света. Для воспламенения газа внутри лампы и генерации света требуется высокий пусковой ток. Если он слишком мал, то лампа может вообще не включаться или включаться очень медленно, что приводит к мерцанию и снижению яркости. С другой стороны, если пусковой ток слишком высок, это приводит к повреждению лампы или даже системы освещения.
Цель настоящей работы заключается в исследовании эффективности использования натриевых газоразрядных ламп в качестве основных источников света в сетях уличного освещения и определении целесообразности перехода на более высокотехнологичные светодиодные осветительные технологии. Представлены результаты измерений пусковых токов светильников уличного освещения с натриевыми газоразрядными лампами действующего административного здания. Использованы методы структурного, математического, инструментального анализа электрических параметров сети уличного освещения. Результаты исследований и проведенный анализ подтверждают необходимость учета пусковых токов систем уличного освещения, указывают на ощутимые негативные воздействия пускорегулирующей аппаратуры, которые приводят к росту тока в нулевом проводе даже при полностью симметричном характере нагрузки, а также на заметные искажения формы кривых тока, что несет за собой проблемы, следствием которых может являться ухудшение качества параметров электрической сети.
Литература
2. Кузьменко В.П., Солёный С.В., Шишлаков В.Ф., Солёная О.Я. Измерение качества электроэнергии в системе электроснабжения со светодиодными осветительными устройствами // Научный вестник Новосибирского гос. техн. ун-та. 2019. № 1(74). С. 197—212.
3. Кузьменко В.П., Солёный С.В. Исследование влияния светодиодных прожекторов на процессы управления качеством электрической энергии и энергоэффективностью // Омский научный вестник. 2021. № 2(176). С. 15—19.
4. Kilic T., Goknar I.C., Sakar M.E. Investigation of Inrush Currents in High Intensity Discharge Lamps for Smart Lighting Systems // IEEE Trans. Industrial Electronics. 2020. V. 67(11).
5. Li S.Y., Li X.Z., Li X.C. Soft-start Control for High-pressure Sodium Lamps Based on High-frequency Switching in Parallel Resonant Circuit // IET Power Electronics. 2021. Vol. 14(11).
6. Zhao Y. e. a. Modeling and Analysis of High-intensity Discharge Lamps for Power System Studies // IEEE Trans. Power Delivery. 2012. V. 27(2). Pp. 835—844.
7. Hu J., Li H. Voltage Fluctuation Analysis for Power System with Nonlinear Loads // Proc. IEEE Power & Energy Soc. General Meeting. Portland, 2018. Pp. 1—5.
8. Muttaqi K.M., Sutanto D. Power Quality Issues in Low Voltage Networks: Voltage Fluctuations, Flicker and Harmonics // Energies. 2016. V. 9(4). P. 234.
9. ГОСТ IEC 61010-1—2014. Безопасность электрических контрольно-измерительных приборов и лабораторного оборудования.
10. ГОСТ IEC 61000-3-2—2017. Электромагнитная совместимость (ЭМС).
11. Алферов А.А., Якимов Е.А., Широков О.Г., Алферова Т.В. Влияние светодиодных источников света на содержание гармоник тока и напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. 2016. № 3. С. 67—73.
12. Кудряшев Г.С., Третьяков А.Н., Шпак О.Н. Оценка влияния высших гармоник на показатели надежности коммутационной аппаратуры // Актуальные вопросы аграрной науки. 2019. № 31. С. 5—13.
13. Дмитриев П. Переходные процессы в электрических сетях при коммутации светодиодных светильников // Полупроводниковая светотехника. 2021. № 3(71). С. 12—17.
14. Калечиц В.Н. Особенности моделирования режимов работы линий наружного освещения // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Серия «Энергетика». 2022. № 65(6). С. 499—510.
15. Xiaoyan Guo, Shuqian Liu, Linlin Huang. Optimal Design of Soft Start Circuit for High-pressure Sodium Lamps Used in Street Lighting Systems. N.-Y.: Springer, 2020.
16. Shukla E. e.a. Inrush Current Reduction and Power Factor Correction in High-pressure Sodium Lamp Circuits using a Single Stage Electronic. N.-Y.: Springer, 2019.
---
Для цитирования: Кузьменко В.П., Солёный С.В., Кузьменко Ю.П. Анализ влияния пусковых токов газоразрядных натриевых ламп на систему уличного освещения и качество электрической сети // Вестник МЭИ. 2024. № 1. С. 118—127. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-1-118-127
#
1. Postanovlenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii № 321 ot 15 Aprelya 2014 g. « Ob Utverzhdenii Gosudarstvennoy Programmy Rossiyskoy Federatsii «Razvitie Energetiki».(in Russian).
2. Kuz'menko V.P., Solenyy S.V., Shishlakov V.F., Solenaya O.Ya. Izmerenie Kachestva Elektroenergii v Sisteme Elektrosnabzheniya so Svetodiodnymi Osvetitel'nymi Ustroystvami. Nauchnyy Vestnik Novosibirskogo Gos. Tekhn. Un-ta. 2019;1(74):197—212. (in Russian).
3. Kuz'menko V.P., Solenyy S.V. Issledovanie Vliyaniya Svetodiodnykh Prozhektorov na Protsessy Upravleniya Kachestvom Elektricheskoy Energii i Energoeffektivnost'yu. Omskiy Nauchnyy Vestnik. 2021;2(176):15—19. (in Russian).
4. Kilic T., Goknar I.C., Sakar M.E. Investigation of Inrush Currents in High Intensity Discharge Lamps for Smart Lighting Systems. IEEE Trans. Industrial Electronics. 2020;67(11).
5. Li S.Y., Li X.Z., Li X.C. Soft-start Control for High-pressure Sodium Lamps Based on High-frequency Switching in Parallel Resonant Circuit. IET Power Electronics. 2021;14(11).
6. Zhao Y. e. a. Modeling and Analysis of High-intensity Discharge Lamps for Power System Studies. IEEE Trans. Power Delivery. 2012;27(2):835—844.
7. Hu J., Li H. Voltage Fluctuation Analysis for Power System with Nonlinear Loads. Proc. IEEE Power & Energy Soc. General Meeting. Portland, 2018:1—5.
8. Muttaqi K.M., Sutanto D. Power Quality Issues in Low Voltage Networks: Voltage Fluctuations, Flicker and Harmonics. Energies. 2016;9(4):234.
9. GOST IEC 61010-1—2014. Bezopasnost' Elektricheskikh Kontrol'no-izmeritel'nykh Priborov i Laboratornogo Oborudovaniya. (in Russian).
10. GOST IEC 61000-3-2—2017. Elektromagnitnaya Sovmestimost' (EMS). (in Russian).
11. Alferov A.A., Yakimov E.A., Shirokov O.G., Alferova T.V. Vliyanie Svetodiodnykh Istochnikov Sveta na Soderzhanie Garmonik Toka i Napryazheniya v Sistemakh Elektrosnabzheniya Promyshlennykh Predpriyatiy. Vestnik GGTU im. P.O. Sukhogo. 2016;3:67—73. (in Russian).
12. Kudryashev G.S., Tret'yakov A.N., Shpak O.N. Otsenka Vliyaniya Vysshikh Garmonik na Pokazateli Nadezhnosti Kommutatsionnoy Apparatury. Aktual'nye Voprosy Agrarnoy Nauki. 2019;31:5—13. (in Russian).
13. Dmitriev P. Perekhodnye Protsessy v Elektricheskikh Setyakh pri Kommutatsii Svetodiodnykh Svetil'nikov. Poluprovodnikovaya Svetotekhnika. 2021;3(71):12—17. (in Russian).
14. Kalechits V.N. Osobennosti Modelirovaniya Rezhimov Raboty Liniy Naruzhnogo Osveshcheniya. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy i Energeticheskikh Ob'edineniy SNG. Seriya «Energetika». 2022;65(6):499—510. (in Russian).
15. Xiaoyan Guo, Shuqian Liu, Linlin Huang. Optimal Design of Soft Start Circuit for High-pressure Sodium Lamps Used in Street Lighting Systems. N.-Y.: Springer, 2020.
16. Shukla E. e. a. Inrush Current Reduction and Power Factor Correction in High-pressure Sodium Lamp Circuits using a Single Stage Electronic. N.-Y.: Springer, 2019
---
For citation: Kuz’menko V.P., Solenyi S.V., Kuz’menko Yu.P. Analyzing the Impact of Sodium Discharge Lamps Inrush Currents on the Street Lighting System and Electric Network Quality. Bulletin of MPEI. 2024;1:118—127. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-1-118-127
