城市道路照明電氣設(shè)計(jì)節(jié)能問題探究

楊超

摘要：道路照明對(duì)于城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及居民出行安全有著極大的作用，對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)能夠使城市形象以及功能更加的良好與完善，雖然技術(shù)法規(guī)對(duì)照明標(biāo)準(zhǔn)、照明設(shè)計(jì)、燈具與光源選擇等方面均有著詳細(xì)的規(guī)定，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中依舊存在一定的問題，對(duì)此通過對(duì)其中的問題加以一定的總結(jié)，對(duì)今后的技術(shù)法規(guī)進(jìn)一步的修訂與完善有著一定的借鑒作用，能夠促使我國的路燈設(shè)計(jì)更為科學(xué)合理。

關(guān)鍵詞：城市道路；照明電氣；設(shè)計(jì)節(jié)能；問題探究

1簡(jiǎn)要概述

我國城市道路照明現(xiàn)狀就我國城市道路照明系統(tǒng)展開調(diào)研可知，小城市在21點(diǎn)之后，大中城市在凌晨之后，各種類型道路上已基本沒有行人及車輛，到了秋季和冬季，道路上的行人和車輛會(huì)變得更少，但無論是交通要道，還是偏僻路段，都始終保持較高的亮度，直至第二天早晨。總體而言，我國城市道路照明現(xiàn)狀令人堪憂，存在縮短道路燈具壽命、浪費(fèi)電能資源及耗費(fèi)市政用電資金的現(xiàn)象，這與我國“綠色照明，節(jié)約能源”的城市道路照明理念是相悖的，不利于城市的可持續(xù)發(fā)展。

2城市道路照明電氣設(shè)計(jì)探討

2.1電纜選擇

在道路照明配電中，由于配電線路較長(zhǎng)，配電線路零序阻抗較大，同時(shí)引起電壓偏移和單相接地（零）短路電流相對(duì)較小兩個(gè)問題。電壓偏移將對(duì)照明質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，燈具的端電壓允許電壓偏移值不超過額定電壓的105%，對(duì)于道路照明，低壓照明線路的末端電壓不應(yīng)低于額定電壓的90%或不應(yīng)低于始端電壓的95%。而對(duì)于單相接地（零）短路電流相對(duì)較小的問題，現(xiàn)有的熱磁式自動(dòng)開關(guān)瞬時(shí)過電流脫扣器的整定電流值一般較難滿足開關(guān)可靠動(dòng)作的靈敏性要求。單相電流短路危害電流危害，主要在于短路電流小，使得電氣保護(hù)元件不能技術(shù)切斷短路電流，從而造成電纜發(fā)熱燃燒，甚至產(chǎn)生局部電弧放電引起火災(zāi)，嚴(yán)重危害電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行。所以合理選擇電纜配電長(zhǎng)度和電纜截面，對(duì)于路燈照明供電設(shè)計(jì)至關(guān)重要。由于單相接地電流較小，現(xiàn)有的熱磁式斷路器瞬時(shí)過電流脫扣器的整定電流值最小為3倍脫扣器額定電流，一般較難滿足靈敏性的要求。如用過電流長(zhǎng)延時(shí)脫扣器做后備保護(hù)，容易使電纜長(zhǎng)時(shí)間過電流，輕則燒毀電纜，重則引起火災(zāi)。由于道路配電屬于單相配電，即使配電中盡量使三相平衡，零序電流仍較大，也不能使用另加零序保護(hù)裝置的措施。按“JBl284-73”的規(guī)定，非選擇型配電用斷路器的瞬時(shí)過電流脫扣器的整定電流值為10倍脫扣器額定電流（可調(diào)式為3～10倍），只具有瞬時(shí)過電流脫扣器的斷路器，其脫扣器整定電流值為1～3倍或3～8倍脫扣器額定電流。遺憾的是，至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時(shí)過電流脫扣器的熱磁式斷路器產(chǎn)品，包括像ABB，Schneider，Moeller等國外大公司也無此類產(chǎn)品。目前解決這個(gè)問題的辦法：（1）加大電纜截面，降低配電線路的零序電阻和電抗，一般道路照明設(shè)計(jì)中，線路電壓降都能滿足規(guī)范要求，在不影響投資和施工難度的情況下，這不失為一個(gè)好辦法。（2）使用電子式脫扣器，其保護(hù)短路時(shí)磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。能滿足保護(hù)要求。（3）減小配電距離，以滿足電氣保護(hù)可靠性，具體做法可參照根據(jù)單相短路電流確定配電最小距離的相關(guān)資料。（2）電壓降計(jì)算。在長(zhǎng)距離配電設(shè)計(jì)中，電壓降引起的照明質(zhì)量下降與單相短路電流電氣保護(hù)靈敏度要求相比，對(duì)電纜截面選擇決定性的影響也較大。如果考慮高壓鈉燈加裝電容器進(jìn)行無功功率就地補(bǔ)償，單相短路電流電氣保護(hù)靈敏度要求的問題尤其突出。所以，二者統(tǒng)籌合理，才能做到設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理。

2.2選用節(jié)能性光源和照明器

2.2.1照明光源選擇方面

從節(jié)能角度而言，應(yīng)綜合考慮電光源的顯色指數(shù)、調(diào)光性能、點(diǎn)燃特性、使用周期等因素，盡量選用高光效的光源。近年來，城市道路照明設(shè)計(jì)已經(jīng)淘汰了白熾燈，更多地選用節(jié)能光源，如熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等。高壓鈉燈和金鹵燈各有特色，如在相同電功率情況下，高壓鈉燈的通光量高出金鹵燈40%，具有良好的透霧性，在照明要求相同的情況下，高壓鈉燈比金鹵燈電耗更低。但在低照度情況下，金鹵燈能給人更好的視覺效果，由此可知，電氣設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來選擇光源和照明器，從而獲得更好的節(jié)能效果。如對(duì)于受霧霾影響較小的城市和道路照明水平偏低的道路，可以適當(dāng)選用金鹵燈作為照明光源來改善視覺環(huán)境。

2.2.2各項(xiàng)照明參數(shù)方面

一是燈具光通利用系數(shù)上，城市道路照明電氣設(shè)計(jì)需要有效提高燈具光通利用系數(shù)，盡可能地使燈光照到被照路面上，而這與燈具安裝高度、配光方式、傾斜角度及燈具效率密切相關(guān)；二是眩光系數(shù)上，依據(jù)道路照明標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定來選擇照明燈具，從而達(dá)到城市具體道路照明的眩光要求；三是燈具安裝高度上，若是氣體放電燈，如金鹵燈和高壓鈉燈，則以光通量大小為依據(jù)來確定安裝高度，若存在安裝困難，則采取遮擋或調(diào)節(jié)角度的方法來予以改進(jìn)；四是燈具安裝間距上，出于美觀和節(jié)能因素考慮，一般采取3：1-4：1的安裝間距；五是燈具傾斜角度上，一般以5-10°為宜。

2.3配電設(shè)備選擇方面

計(jì)算電流和短路電流進(jìn)行結(jié)合，并對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范加以考慮，合理選取配電斷路器。目前道路照明普遍使用的是利用斷路器實(shí)現(xiàn)保護(hù)，本文便對(duì)斷路器保護(hù)方面進(jìn)行主要的分析，對(duì)于短路器選取方面，應(yīng)該根據(jù)計(jì)算電流和短路電流相結(jié)合的方式對(duì)其進(jìn)行選擇。一般情況下道路照明所需的電源是由電力公網(wǎng)中的高壓電源經(jīng)過照明專用變壓設(shè)備對(duì)其變壓后進(jìn)行使用，變壓設(shè)備通常選擇容量在50k VA～200k VA范圍內(nèi)的，即便配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，其容量變?yōu)闊o限大時(shí)，變壓設(shè)備低壓端短路電流也不會(huì)過大。參照短路電流大小，在符合電器保護(hù)方面的有關(guān)要求下，進(jìn)行斷續(xù)器類型的科學(xué)選取，若能夠適當(dāng)?shù)倪x取微型斷路器，能夠有效地降低設(shè)備投資。

第二，美式箱變和歐式箱變?cè)谶x擇時(shí)應(yīng)注意的問題。照明配電中心通常選用的是箱式變電站，其具有投資少、體積小、便于安裝、占地小、成套性強(qiáng)、地質(zhì)靈活、線損少、供電質(zhì)量高、送電周期短、適應(yīng)能力強(qiáng)以及運(yùn)行可靠等諸多的優(yōu)勢(shì)，因此，組合式變壓器擁有著非常廣闊的應(yīng)用空間，是目前城市建設(shè)中的必備設(shè)備，目前箱式變電站有一體型的美式箱變以及組合裝置型的歐式箱變。由于美式箱變結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積與體積均比歐式箱變更小，且國產(chǎn)的美式箱變?cè)谄涞蛪憾嗽鲈O(shè)低壓配電柜，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量功能以及低壓保護(hù)等方面的功能，可以更高的滿足我國的需求，因此在設(shè)計(jì)過程中要對(duì)美式箱變進(jìn)行重點(diǎn)考慮。此外，箱式變電站將長(zhǎng)時(shí)間受到太陽照射，對(duì)塑殼斷路器進(jìn)行散熱時(shí)有著一定的影響，導(dǎo)致斷路器無法正常對(duì)短路電流以及負(fù)載進(jìn)行開斷，極易發(fā)生高壓端發(fā)生故障，因此在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)室外箱式變電站安裝位置加以注意。

結(jié)束語

科學(xué)合理的城市道路照明設(shè)計(jì)是解決該領(lǐng)域節(jié)能問題的關(guān)鍵步驟，主要通過合理確定照度水平、亮度水平、照明光源、高效節(jié)能燈具等，優(yōu)化照明控制系統(tǒng)，有效控制城市道路照明質(zhì)量，達(dá)到大幅節(jié)約能源的目的。但也應(yīng)該看到，城市道路照明節(jié)能舉措是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，除了做好節(jié)能電氣設(shè)計(jì)外，還需要做好施工、維護(hù)、管理等諸多配套工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路照明的科學(xué)化和規(guī)范化管理，這需要政府與相關(guān)部門的支持和幫助，真正實(shí)現(xiàn)“綠色照明，節(jié)約能源”的目的，推動(dòng)我國城市道路照明系統(tǒng)建設(shè)的有序開展。