城市道路照明與節能問題初探

羅軼洲

(南方電網綜合能源(云南)有限責任公司，云南昆明650011)

0 引言

在提高我國城市道路照明質量的前提下，要對城市道路照明采取節能設計，提升城市道路照明質量，同時，更好地響應國家節能減排的號召。筆者結合我國城市道路的照明情況，就提升我國城市道路照明設計進行系統分析，同時就節能問題提出了有效的應對措施，希望能夠提升城市道路照明質量，實現城市道路照明控制系統的優化，從而最終實現按需照明，使資源得到最大程度利用，推進我國社會更好推進節能減排的生態環境理念。筆者主要分析了城市道路照明和節能問題，希望能夠引起相關人員的重視，同時也希望社會能夠提高對照明設計的認識，增加社會對電氣工程施工以及工作人員的關注，共同為節能減排做貢獻，不斷完善與優化國家新規范和新標準。

1 我國城市道路照明的設置研究

1.1 城市道路的照度計算

城市道路設置的照明用具M 對某一點的照度P 計算公式為:

在上式中，EPM 為城市道路的照度值，Lγβ則為垂直角度和水平角度下配光角度和光強中對應的值，H 為照明用具的高度，照度可以用圖1 表示。

圖1 城市道路照度計算

在城市道路中對應的某一點，都有眾多光源在這一點投有光通量，而城市道路設計照明度時，通常計算3 ～4 盞照明用具光照度的疊加，并將照度值作為這點的亮度值，計算如下:

1.2 城市道路照明的均勻度與平均照度

在道路照明照度的計算時，依據道路的路面寬度和燈桿寬度進行有代表性的點的確定，借助選擇點，進行極小值與極大值的計算，在進行參照點的選擇時，確定的點越多，準確性與可參考性就越強，同時，證明精確值也就越高。

1.3 城市道路照明亮度指標的計算

城市道路照明亮度計算由亮度系數、照度換算系數進行計算，計算公式為:

其中，Q0=L/E，P0=E/L，Q0與 P0成倒數關系

Q0為道路亮度系數，P0為路面照度系數，L 為路面單位亮度值，亮度系數最終取決為道路材料的性質以及光源位置，觀察者與光環境以及相對觀察的單元位置都有聯系。

2 城市道路照明的節能對策分析

城市道路照明設計與節能的方法有很多種，從節點效果來看，合理地進行城市道路照明設計、合理選擇光源、有效控制城市路燈設計、降低照明線路損耗和定期進行路燈維護都是比較有效的措施。

2.1 合理設計城市道路的照明

城市道路照明設計要依據我國行業規范和標準進行，在進行照明設計時要做好前期的調研與準備工作，進行城市道路設計要考慮道路的形式、路面的平剖度、路面的反射率以及交通設計等，區分主干路與支道路，對行車速度與交通量進行推算，尤其注重重要道路交叉點，同時，對道路周邊的情況以及氣象條件進行考慮，在設計時進行綜合考慮。此外，道路照明用的供電電源也要考慮，對設計照明圖紙要進行綜合評估，如果設計圖紙存在設備選用不當或者缺陷，要在實施前及時進行調整與設計更換，避免由于設計不當而造成損失和浪費。

2.2 科學合理地選擇城市道路光源

合理進行節約電能的照明用具與光源的選擇，這是節能問題的重要環節，進行照明用具的選擇時，要選擇能耗低、經濟性強、維護費用低的設備，在確保照明用具發光效率高的前提下，盡量保證照明用具的顯色性與光色性好，合理使用照明用具，延長其使用壽命。同時，對配套設施的選擇也要合理，選擇與氣體放電配套的鎮流器，保證啟動設備的性能。選擇合理的燈具和光源能夠最大限度節約電能，如果選擇不當，則會造成大量的電能損耗，有的電能損失可以高達30% ～40%，由此可見，合理的光能與燈具的選擇至關重要。目前應用比較廣泛的LED 燈具有較強的發光效率和使用壽命，相比于白熾燈而言，能夠節約高達80%的能耗。同時，LED 燈具有良好的節能效果，而且光通維持性好，技術性能比較穩定，除了前期的更換費用，后期的使用成本與維護成本比較低，現在各行各業被廣泛應用，尤其在城市道路照明中已經得到普及與推廣。

2.3 合理設置路燈開關

進行城市道路路燈控制開關的設置，要確保控制開關方便、安全合理，無論是時鐘自控還是光電自控以及微機控制，都要保證開關的時間準確，這是保證路燈使用方便與安全節能的基礎。例如，某城市裝燈容量到13 年年底統計為700 kV，如果控制開關的時間不規范，提前開啟或者延遲關閉都會浪費能源，以每天提前或者延遲5 s 來計算，一年將會浪費2 180 kV電量。在城市道路控制開關設計時，可以采用自動時間控制開關，當夜深時車輛以及行人稀少時，可以選擇性熄滅部分開關，可以間隔熄滅，照度適當降低些，對于道路照明并沒有太大影響，也能夠節約電能。在部分老城區或者老路段受當時經濟水平的制約，在路燈安裝時考慮得不是很全面，存在大量浪費能源的情況，對于這些路段可以加裝節能裝置，加裝節能裝置的路段能節能20%左右。此外，在部分電壓波動較大的地段，當道路照明設備較少時，電壓升高也會帶來能源浪費，為此可以增加穩壓器控制電源電壓來實現電源穩定，也能夠實現節能的目的。

2.4 減少電源照明供電半徑和線路無功損耗

在城市道路照明用電中，很大一部分都是感性負荷，電源在保證有效功率之外，還有一部分供給無功功率損耗。因為無功電流通過線路系統則使電阻造成大量的電能損失，并且還會造成一些損害，功率因數越小，電壓降低越低，能量損耗則越大。如果電力損耗增大，感性負荷則會導致無功電流產生電力損失和降低電壓，當電壓降低的同時也會降低路燈的亮度，從而降低路燈照明的質量。為此，有關部門則規定有用功率要控制在規定標準以上，同時裝設必要的電容補償，在電源側接入電容器組，最大程度上降低無功功率損耗，提升功率因數，實現對電量負荷的有效控制，采用不用容量移相電容組補償來改善功率因數。用三角形接法進行電容組接入電源補償的效果良好。對功率因數補償進行自動控制，采用指令分步投合進行控制，以感性負載功率因數進行分步組合投入控制，同時選擇合理的電容器數量，從而保證功率因數處于正常狀態。如果照明變壓器容量選擇不合理，則會影響變壓器的負荷率，不利于電壓的穩定，同時浪費電源和縮短照明用具的適應壽命。為了控制照明質量，可以安裝節能設備，節能設備在節能的同時可以調整電壓，維護燈具的額定電壓，實現節能，同時使供電半徑縮短，減少管線的截面積，實現節能與節約資金雙重效果。

2.5 定期對城市道路的燈具和路燈系統進行維護

城市道路路燈照明系統經常在風吹雨淋以及粉塵的條件下使用，這種環境下對路燈照明系統提出了很高要求，如果不對路燈系統進行定期檢查，很容易引起安全隱患。尤其是對于經久失修的路燈系統，不進行檢查會引起嚴重隱患。一旦遭受強風或者暴風雨襲擊后，會出現桿體斷落的情況，如果有車輛或者路人經過則后果不堪設想。由此可見，定期對路燈系統進行檢查與維修是非常重要的。在城市道路的路燈系統檢查中，首先要對絕緣電阻進行檢測，仔細查看系統是否存在安全問題，在進行照明設備或者周邊控件更換時，要盡量選用安全節能的產品，選用合理的維修施工工藝，嚴格確保維修的施工質量。有的城市路段為了提高燈具的發光效率，選用燈具時常選用安裝反光板的燈具，這種燈具在使用過程中出現銹蝕，反而使亮度降低。由于燈具暴露在室外，容易沾染油污或者粉塵，使玻璃透明度降低，在進行檢測與維修時也要注意，確保燈具的正常發光，使光源產生的光能夠通過玻璃燈罩照射到需要的地方。總之，選用高效的城市道路照明用具，實現燈具的高亮度，并對路燈系統進行定期保養與維修，在實現節能的同時，保證城市道路照明質量，保證道路車輛運行的方便。

3 結語

眾所周知，節約能源對于我國社會經濟的發展至關重要，節能減排現在已是一項重要的國策，因此在城市道路照明設計中要提高對照明設計的重視力度，充分考慮到節能，實現資源的高效利用，同時保護環境，這是一項利國利民的重要內容。在路燈系統的設計與維護中，選用高效的電光源和燈具，在減少成本的前提下，確保顯著的節電效果，設計出合理的照明設計方案，采用先進節能的產品，實現城市道路照明系統的良好運轉具有重要的現實意義。

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［2］劉景華. 道路照明的布燈方案設計［J］. 價值工程，2010(2).

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