淺談路燈系統(tǒng)節(jié)能措施

摘 要：本文從設(shè)計的角度出發(fā)，提出了在路燈系統(tǒng)節(jié)能方面的現(xiàn)狀與問題，以及解決路燈系統(tǒng)節(jié)能的措施，其主要是電容補償、關(guān)閉部分光源、加裝專用節(jié)電器。

關(guān)鍵詞：LPD 電容補償 關(guān)閉部分光源 智能降壓節(jié)電器 附加變功率鎮(zhèn)流器

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速的發(fā)展，人們生活質(zhì)量的提高，我國全社會的總用電量也在逐年遞增：2002年約為16386億千瓦時，2006年約為28248億千瓦時，2012年約為49591億千瓦時。由以上簡單的數(shù)據(jù)可看出我國近十年用電量增長是十分迅速的。因此，節(jié)能降耗將越來越受到政府及各界的廣泛重視。

作為一個現(xiàn)代化城市建設(shè)不可或缺的路燈，其節(jié)能措施必然成為節(jié)能降耗中的一個課題。國家發(fā)改委已于2004年11月，發(fā)布了《關(guān)于加強城市照明管理促進節(jié)約用電工作的意見》（建城【2004】204號），文件中對目前國內(nèi)城市照明亮燈率的現(xiàn)狀及今后建設(shè)城市路燈系統(tǒng)的工作任務(wù)做了明確的規(guī)定。文中指出“大力推廣節(jié)能技術(shù)，提高系統(tǒng)電能利用率。嚴(yán)格按照照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進行路燈系統(tǒng)的建設(shè)，不得超規(guī)范建設(shè)；新建和改建項目必須采用科學(xué)的設(shè)計方法，同時推廣采用高效節(jié)能的照明電器產(chǎn)品。”以上指導(dǎo)思想在對城市路燈系統(tǒng)設(shè)計中有著重要的意義。針對發(fā)改委的文件，各級地方政府及主管部門也制定了相應(yīng)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在實施強制節(jié)能措施外，更需要提高大家的節(jié)能意識，得到全社會民眾的積極配合。作為一名電氣工程師，在參與設(shè)計每一條道路的路燈時，都應(yīng)首先考慮的是在照度滿足本專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而不增加額外建設(shè)成本的前提下做到節(jié)能，同時從長期運行考慮也應(yīng)該節(jié)省后期使用維護費用，做到真正意義上的既節(jié)能又節(jié)省。一個工程的路燈設(shè)計是否節(jié)能可依據(jù)《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45-2006）中表7.1.2的照明功率密度（LPD）作為照明節(jié)能的直觀數(shù)據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)。

個人認(rèn)為城市路燈供電系統(tǒng)可分為由人工發(fā)電供電系統(tǒng)和采用太陽能為其供電的系統(tǒng)。由此可見是太陽能路燈系統(tǒng)比較節(jié)能，但是到目前為止尚未得到大面積推廣，原因是：其一技術(shù)相對于傳統(tǒng)供電系統(tǒng)有缺陷，是否值得大范圍使用還需要經(jīng)過一番經(jīng)濟技術(shù)比較，其二在高樓林立的城市中采集太陽光有一定的局限性。所以本文僅對目前應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)路燈供電系統(tǒng)進行探討。

首先考慮采用高效節(jié)能型光源，也就是使用發(fā)光效率高的光源，如：高效節(jié)能高壓鈉燈、LED燈。采用節(jié)能型光源適用于新建路燈、剛好需更換燈頭的已建路燈工程。但是對于投入使用時間比較短的路燈來說更換成節(jié)能型光源，不僅需重新投入大量資金和人力。同時淘汰下來使用過的光源也毫無利用價值，這樣就造成建設(shè)單位出現(xiàn)重復(fù)投資、浪費資源的不正?，F(xiàn)象。這樣只能對需要新建、剛好更換燈頭的路燈系統(tǒng)加以改造使其達到節(jié)能的目的。

1、從路燈光源自身的特性入手，若采用的光源是高壓鈉燈，即使采用高效節(jié)能光源其功率因數(shù)也很難達到標(biāo)準(zhǔn)中要求的不小于0.85，這樣就會使配電回路電流增大，導(dǎo)致在配電回路電纜上產(chǎn)生的損耗也相應(yīng)增大，不符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。所以要求高壓鈉燈應(yīng)加電容補償。但標(biāo)準(zhǔn)中并沒有明文規(guī)定是在路燈專用箱變中做集中補償，還是在每基路燈處做分散補償。個人認(rèn)為，由于路燈的配電回路較長并是布設(shè)道路兩側(cè)或一側(cè)的，若采用集中補償方式，并不能改變高壓鈉燈的功率因數(shù)，回路電流仍很大，配電回路的大量損耗依然存在。而在每基路燈分別作電容補償，顯然從根本上解決了發(fā)生損耗的原因；若采用的光源是LED燈，自身功率因數(shù)可達到0.95，無需做電容補償。LED燈的優(yōu)點是在滿足對路面照度要求的條件下采用的光源功率約是高壓鈉燈的0.5倍，即LPD值小?？扇秉c是成本也比高壓鈉燈要高出2-3倍，且透霧性差。

2、從路燈系統(tǒng)的基本特性來分析，可關(guān)閉部分光源這樣直接而有效地達到節(jié)能的效果。在機動車道較寬的快速路、主干路上，對照度要求較高，在布設(shè)路燈時會采用每基路燈雙光源的方案（此雙光源可等功率或不等功率），此時在每隔一燈桿內(nèi)安裝一組中間繼電器、時間繼電器的控制器（中間繼電器起到斷開電流的作用，時間繼電器起到延時斷電的作用。根據(jù)各地經(jīng)緯度不同，可調(diào)整延時時間長短）。前半夜開始路燈全部點亮，后半夜安裝有中間繼電器、時間繼電器的控制器的路燈則持續(xù)到天亮后由微電腦時控開關(guān)關(guān)閉光源。這樣在對照度均勻度沒有過大影響的前提下實現(xiàn)了降低LPD值。但是此方法不完全的適用于所有路燈系統(tǒng)。若對于機動車道較窄的次干路、支路來說，照度要求較低，通常在布設(shè)路燈時都是每基路燈單光源照明，若前半夜路燈全部點亮，后半夜采用“間隔亮燈”，則嚴(yán)重影響了照度均勻度。這樣對行人、交通安全帶來了隱患，對維護社會治安也增加了不穩(wěn)定因素。所以關(guān)閉部分光源在此情況下不適用。

另外，業(yè)內(nèi)有一種節(jié)能方式是同一電纜溝敷設(shè)兩根路燈電纜，借此實現(xiàn)關(guān)閉部分光源。此方法表面上看是實現(xiàn)了“間隔亮燈”，但也增加了一回路電纜，相應(yīng)地增加了建設(shè)成本。比較加裝中間繼電器、時間繼電器的控制器的方法不節(jié)約，不提倡采用。

3、還有一種業(yè)內(nèi)普遍采用的節(jié)能方式，通過外加專用節(jié)電器實現(xiàn)節(jié)能。

智能降壓節(jié)電器，是將節(jié)電器安裝在路燈配電回路的輸入端，前半夜配電回路為正常電壓，而后半夜因用戶少負(fù)荷低，則電網(wǎng)電壓會高于220V。電壓過高將影響光源使用壽命，并額外消耗電能，采用該節(jié)電器使輸出電壓維持在低于正常電壓的10%，采用這種裝置在不影響照度均勻度的前提下既節(jié)能，又能夠延長路燈使用壽命。但也有不足之處，這種方式是配電回路的光源都在低于正常工作電壓下運行，因為路燈配電回路較長，回路末端壓降較大，就有可能出現(xiàn)末端電壓不能滿足光源所需正常工作電壓。另外，燈桿上會外接廣告牌，而這些光源一般采用節(jié)能燈，會因電壓不足導(dǎo)致其不能正常工作。鑒于這些缺點，本人認(rèn)為可采用另一種技術(shù)：附加變功率鎮(zhèn)流器。

附加變功率鎮(zhèn)流器可改變光源功率，達到路燈系統(tǒng)節(jié)能的目的。對于已建路燈工程，可采用此方法進行改造，其特點是對原光源配套的鎮(zhèn)流器無需更換，方便快捷、低成本的對系統(tǒng)進行了改造。

例如：一基路燈每天照明12小時，前6小時處于正常工作狀態(tài)，后6小時處于節(jié)能狀態(tài)，光源功率由初態(tài)400W調(diào)至250W。（鎮(zhèn)流器損耗暫不計），這樣LPD值明顯降低，照度均勻度受影響不大。

節(jié)電效率={6*（400-250）/（12*400）}*100%=18.75%

可見附加變功率鎮(zhèn)流器方式，具有智能降壓節(jié)電器的優(yōu)點，也避免了它的缺點，值得采納推廣。

結(jié)論：以上是我的一些粗淺認(rèn)識，從設(shè)計的角度對路燈系統(tǒng)的節(jié)能方式進行了考慮，希望有助于路燈系統(tǒng)的改進，使其既能滿足功能性要求，又能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度的節(jié)能。

參考文獻

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【2】 照明技術(shù)與設(shè)計 中國照明學(xué)會

【3】《室外照明工程設(shè)計手冊》 中國電力出版社

【4】 中國照明網(wǎng) www.lightingchina.com