隨著時代的發展，現代化建設步伐的不斷加快，能源的供需矛盾越來越突出，節電節能、綠色照明的要求也越來越迫切，越來越高。能源的節約成了我們迫在眉睫的重要任務，各地府也在政府工作報告中明確年度的節能降耗指標。隨著電力電子技術的快速發展，在不斷淘汰一些舊技術后，很多擁有自己節能技術的公司正如雨后春筍般的成長起來。

  目前在照明節能技術上，在照明控制回路中可采取好多方式，很多節能廠商也“神秘”地表達了其產品技術路線，產品性能，比如半夜燈隔盞亮控制、傳統電磁按時段換擋控制、傳統電磁固定降壓控制等，不管他們是否出于商業目的，是否客觀、理性、正確地表達，毋庸置疑，大家都開始感受到了能源的危機，紛紛對此投入經費、研究技術、開發產品。

  此次，虹橋機場西區建設中高桿燈照明的設計也是件很大的工程。由于高桿燈數量多、亮燈功率大、亮燈時間長，對于電能的消耗是一個十分龐大的數據，因而對于在不影響機坪照明亮度的情況下，減少高桿燈對電能的消耗是必不可少的，應該引起足夠的重視和思考。

2 控制回路系統分析

  如圖 1 所示，這個高桿燈控制回路系統共有三個方式控制高桿燈，即 ：手動控制方式、微機遙控控制方式、時鐘控制方式，并可通過SA 轉換開關選擇高桿燈亮燈的控制方式。

  此次虹橋機場西區的每基高桿燈上的燈具都分為兩個回路，稱之為半夜回路和全夜回

路，即半夜回路上的燈在點亮一段時間后需要關閉，全夜回路上的燈則在晚上保持常亮狀態。每基高桿燈上的燈數量有多種，分為 7 盞、9盞、12 盞，全夜回路上的燈就 3 盞，其余的均在半夜回路。這兩個回路的開關分別為通過繼電器的線圈 K M 1 和 K M 2 得失電來控制觸點 K M 1 和 K M 2 的吸合和分開，即控制開關K M 1 和 K M 2 的分和合。

2.1 手動控制

  當 SA 轉換開關打到本地控制檔時，圖 1中 5、6 兩點導通，指示燈 H L1 點亮，說明此時高桿燈控制是手動控制。當按手動按鈕 SB1和 SB2 使線圈 K M 1 和 K M 2 得電，接著觸點

K M 1 和 K M 2 合上，通過走 02 → 04 → 18 →05 和 02 → 06 → 19 → 07 線路，半夜模式和全夜模式一起亮起來，同時指示燈 H L2、H L3也亮起來 ；當按 SBS1 和 SBS2 按鈕時，原先斷開回路線圈失電，觸點分開，半全夜回路的燈一起滅。

圖 1　高桿燈二次回路控制接線圖

2.2 時鐘控制

  當 SA 轉換開關打到時鐘控制時，圖中 7、8 兩點導通，指示燈 H L6 點亮，此時高桿燈

由時鐘控制。在這個控制方式中，有個定時鐘來控制開關 1H 的導通和斷開。當定時鐘按設定的時間閉合 1H ，接觸器 K A 和延時繼電器SJ 的線圈同時得電，則 K A 觸點閉合。通過走 13 → 15 → 05 → K M 1 線圈→ N 線，線圈K M 1 得電后使接觸器 K M 1 的觸點吸合，于是半夜回路的燈就亮起來了 ；同理，全夜回路的也一同亮起來。由于延時繼電器 SJ 是延時斷開的，經過延時時間后 SJ觸點會自動斷開，則 K M 1 線圈就失電了，于是 K M 接觸器的觸點也隨之斷開，半夜回路的燈就相應的斷開，只剩下一個全夜回路的燈亮著。

2.3 微機遙控控制

  SA 有兩檔是遙控控制，遙控 1 可導通 3、4 和 1、2 兩個回路，遙控 2 只能導通 1、2 回路。微機控制主要通過遠程遙控發送命令控制觸點 M M 1 和 M M 2 的吸合和斷開使線圈 K M 1和 K M 2 得電和失電，隨之控制半夜回路和全夜回路的燈。

3　節能方案分析

  由于每基高桿燈上有兩路，即半夜回路和全夜回路，因而在運行高桿燈時可以通過關閉一個回路來達到節能的效果，減少對電能的消耗。

  高桿燈控制系統總共有三個回路，其中手動控制部分一般都用于維護單基高桿燈、檢查電路的情況下。平時正常運行時，若放手動位置，由于手動控制下高桿燈之間都是獨立的，要到現場一基一基去開和關，則是一項十分勞累而又繁瑣的工作。因而下面只分析定時鐘控

制和微機控制這兩個回路。

3.1 采用定時鐘控制節能

  該模式的控制方式就是主要通過定時鐘在案設定的時間內導通半全夜回路的燈，經過延時繼電器一段延時時間后斷開半夜回路的燈，最后通過按定時鐘設定好的關閉時間再關閉全夜回路的燈。

  起初定時鐘控制的模式在虹橋機場西區剛剛建設好的時候運行過一段時間。在運行幾個月后，能做到節能，而且投入的成本較低，當出現故障時也是個別不亮，不會出現大面積不亮。但是，同時也出現了很多問題，例如 ：

（1）延時繼電器的延時時間不夠長，提早關閉半夜回路稍微影響機坪照明。由于最大延時時間為 6h，在傍晚 5 ：30 亮起后，11 ：30就關閉了 ；然而機場航班在這個時候還有很多，還需要較強光照亮度，在夏天還好點，開啟時間比較晚。這個控制回路比較適合路燈照

明。

（2）每基高桿燈都是單獨的、分散的，比較獨立。由于定時鐘是安裝在每基高桿燈上，它們只受自己的定時鐘控制，每個定時鐘的時間不一樣而導致亮燈情況不一致。

（3）不能集中控制或者隨時控制。當碰到一些惡劣天氣時，需要即時開啟或者關閉時，則無法做到，只能到現場一基一基手動開啟。

3.2 微機遙控控制節能方案

1） 微機遙控控制系統現狀

在使用定時鐘控制模式出現一些小問題后，便開始使用遙控控制。通過微機遠程控制，發送 M M 1 和 M M 2 觸點吸合、斷開的命令來控制半夜回路和全夜回路。雖然做到了集中控制和單燈監控，然而在使用微機遙控控制模式時發現按照原先的控制原理圖是無法達到關閉半夜回路后的節能效果。它只能控制同時開啟或關閉半全夜回路。

2） 控制回路優化

通過研究高桿燈二次控制回路，發現在微機發送同時開啟半全夜回路的命令后，交流接觸器 K M 1 和 K M 2 的觸點都閉合。當經過一段時間后發送關閉半夜回路的命令，即打開M M 1 觸點，需打開 K M 1 觸點。然而在 M M 1斷開的瞬間，雖然 08 → 05 → N 線路不導通，K M 1 線圈失電，觸點的打開有短暫的延時，但根據控制回路圖，回路可以通過走 10 → 07→ 19 → 06 → 02 → 04 → 18 → 05 → N 線路，線圈K M 1又得電，這樣觸點K M 1就無法打開，也就無法關閉半夜回路。同理也無法關閉全夜回路，只能同時開和關兩個回路。

  如果在SBS1 和 SBS2 之間斷開就可達到隨時關閉一個回路的功能，根據圖 1 控制圖，安裝了一個手動開關（如圖 2 深粗色虛線方框內），當高桿燈控制方式在微機遙控模式下，斷開該開關 ；在本地控制或者定時鐘控制模式下，合上該開關。另外由于圖 1 遙控 2 模式沒用，因而該指示燈也就沒用，把其卸下來安裝帶有燈源指示的 3 對觸點（常開，常閉，電源指示燈）的手動開關。這樣既經濟、節省成本，又簡單，只增加了一個開關。

  使用微機遙控控制模式后，在操作方面十分簡單，控制高桿燈也就很容易。還能實時監控高桿燈的亮燈狀態，既可群組控制，又可單燈控制，還可隨時控制，真正實現自動化遙控。不過它存在著一些不足之處，使用這套設備投入的成本相比于定時鐘控制比較高。

圖2　增加指數燈開關后的二次控制回路圖

4 半全夜亮燈模式的分析

4.1 半全夜亮燈的效果

  虹橋機場西區高桿燈的亮燈采用半全夜模式的方式。通過微機發送開關信號控制高桿燈，在后半夜關閉每基高桿燈上的部分燈，來起到節能效果。每基高桿燈上的高壓鈉燈均為 1000W ，至少 7 盞，有的有 9 盞、12 盞燈，每盞燈回路中的鎮流器、電容、觸發器的消耗可忽略不計，如圖 3 所示。每基高桿燈亮燈時間為晚上 6 時至第二天早上 6 時，共 12h，每晚會消耗很大的電能。在半夜凌晨 1 時后關閉半夜回路上的燈，即每基高桿燈上只亮 3盞燈。粗略的計算，假設所有高桿燈上平均每基有 ：（7+9+12）/3=9 盞 ，則有 6 盞燈每晚只亮 7h，5h 是關閉的，于是(6/9)×(5/12)≈ 0.28，便可以得出節約近有 28% 的電能，這將是一個很可觀的數字。

  在后半夜只開啟全夜回路的燈，經過現場選取幾基高桿燈對其進行光照亮度的測試后得到下表的數據。根據上述數據，可以計算到光照強度的平均值為 21.3lx，均勻度（平均值 / 最小值）為 1.72。根據民航附件十四機場第四版規定，高桿燈在機坪上的光照強度不小于 20lx，均勻度不大于 4。因而采用半夜燈模式的節能方案很有效地滿足了規定和要求。

276機位上高桿燈的光照強度表

4.2 半全夜亮燈的不足

  由于高桿燈是三相線路對其供電（見圖4），在半夜后關閉部分燈后（見圖 3）每盞燈是由一相供電的，使得每相功率因燈熄滅而有不同程度的下降，但是在配電網中完全做到三相平衡是不可能的，這是因為 ：

（1）由于三相電壓不平衡，在輕載的相線上的電壓會高于額定電壓，因而對高桿燈將會有不同程度的損害。在實際運行中，經過2011 年 3 月至 8 月半年的維修統計，共有 16盞 1000W 燈具、一只鎮流器、一個觸發器損壞，其損壞情況還是很小的。

（2）三相總功率不平衡降低了上級供電系統的供電效率。三相不平衡會導致中性線上有電壓，即會產生電流通過中性線，增加傳輸線路的功率損耗，即 P=3I2 R，零序電流 I 越大，線路損耗 P 越大。由于半夜之后每基只剩 3 盞1000W 與 2 盞 400W （照射服務車道），平均分配至每相后，零序電流不會很大，其線路損耗也不是很明顯。

圖 3　帶觸發器高壓鈉燈接線圖

圖 4　高桿燈一次回路接線圖

4.3 半全夜亮燈的優勢

  由于半全夜控制只是通過對兩個回路的觸點進行吸合和斷開的控制，不需要調壓、移相等技術，只要反饋兩回路接觸器觸點斷開或閉合的信號，就能了解到現場高桿燈的亮燈狀態，

而且由于電路十分簡單，因而控制起來比較簡單，維修也十分方便，可靠性較高，成本較低。另外經粗略地計算，該方式的亮燈節能效率十分可觀，大大降低了對電能的消耗。使用半全夜亮燈模式在后半夜高桿燈對機坪照明的光照強度也滿足規定，不存在照度不夠或不均現象。

5 結論與展望

  本文通過對虹橋機場高桿燈控制系統的分析和研究，介紹了高桿燈系統的三個控制回路，分析了各個控制回路的優劣處。該照明系統采用了半全夜燈的節能模式，雖然存在些不足之處，但在滿足光照強度要求下實現了節能效果，有效地降低了機場運行時在后半夜對電能的消耗。同時由于該控制回路簡單而成本低，可靠性強，是一套既經濟又實用的照明系統。

  現在對于照明系統節電的客觀要求和呼聲越來越高，國家對此的政策也十分明朗，雖然目前由于節能技術條件的限制，并沒有全面實施節能技術，沒有達到最佳的節能效果，但是在電力電子技術的快速發展下，希望并相信在技術上將會探索出更加可行的路線，更加適合照明節能長久發展的道路。