城市道路照明電氣設計常見問題及優化策略

李竟誠

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西西安 710075）

城市道路照明系統是夜間行人和車輛行駛的安全保障，是城市化建設過程中的重要基礎設施。在經濟與社會迅速發展的大背景下，人們對城市中的基礎設施建設提出了更高的要求，提倡將節能、環保、經濟等理念融入具體的設計中，做到能源節約，提高環境質量。

1 案例概況

哈密市是進入新疆的東大門，是我國西部旅游大環線的必經之路，有新疆縮影之稱，是連接西部地區其他旅游城市的重要節點，是古絲綢之路南、中、北線的必經之路。本項目位于哈密市區南部，南湖水庫東側，北與南湖工業區相鄰，東與老哈密河遺址相接，距市區20 km左右，行車時間約20～30 min，全長約3.5 km。需開展該段路的道路照明電氣設計工作，以保證過往車輛的安全駕駛。

2 城市道路照明電氣設計常見問題

2.1 電纜選擇的問題

（1）在本項目的道路照明電氣設計中，由于配電線路長、零序阻抗大，引起電壓偏移和單相接地短路這兩個問題。其中，電壓偏移會給道路照明的質量產生直接的影響。根據《城市道路照明電氣設計規范》（CJJ 45—2006）規定：燈具端電壓不得超過電壓偏值額定電壓的105%；低壓照明線路末端不應低于額定電壓的90%～95%；對于單相接地短路電流較小的問題，現有的熱磁自動開關瞬時過電流脫扣器整定電流值，已經難以滿足開關可靠動作的靈敏度要求。當前我國單相電流短路主要由于短路電流小，因此，電氣保護元件不能切斷短路電流，會造成電纜發熱，產生局部電弧放電，引發火災，嚴重危害電氣系統的正常運行[1]。

（2）曾使用電流長延時脫扣器作為電纜后備保護，易導致電纜長時間過電流，輕則燒斷電纜，重則引發火災。

（3）道路照明屬于單相配電，配電已經實現三相平衡，但零序電流仍較大，不能通過另加零序方式保護裝置[2]。在本項目3.5 km的長距離的道路照明電氣設計中，由于電壓下降引起的照明質量下降對電纜截面選擇有較大的影響。如果使用高壓鈉燈，再將電容接在每盞燈上，可以減小高壓鈉燈的無功電流，但單相短路靈敏度的問題會更加突出。

2.2 電路短路的問題

現階段，隨著經濟與社會的不斷發展，城市道路照明工程的數量不斷增多，規模不斷壯大，給電氣設計帶來了很多問題。在本項目中，會由于大風的原因導致道路照明電路出現短路問題，嚴重的情況下可能會造成保護裝置動作出現誤操作。由于受到環境、照明時間、電壓與電流等因素的影響，電路會出現各種各樣的短路現象，給夜間行人和車輛的通行留下較大的安全隱患[3]。

2.3 相互分離的問題

在當前的城市道路電氣照明設計中，存在許多客觀因素影響電氣設計的合理性。通過實地考察得出：在本項目的道路照明電氣設計中，大部分技術工作人員較為重視建設規模的問題，過分追求大規模，忽視了照明的質量和效果。

在本項目的道路照明電氣設計中，由于線路長、設計人員壓力大等，為了按照計劃完成施工任務，施工方案與項目的實際建設情況出現了相互分離的現象，花費了大量的建設資金，且達不到預期的照明效果，造成了嚴重的資源浪費。設計人員在具體的電氣設計中，忽視了燈具光分布的問題，影響了道路照明的均勻性，進一步呈現了閃爍與模糊的現象，給車輛的安全運行留下較大安全隱患[4]。

2.4 路燈眩光的問題

路燈炫光實物圖如圖1所示。

圖1 路燈眩光實物圖

在城市道路中，路燈照明是保證行人、行車安全的重要設施。如果城市道路照明電氣設計不具科學性與合理性，會引起駕駛員瞳孔收窄、產生光斑現象，導致駕駛員的視覺感官無法在短時間內對周圍的環境進行準確判斷。由于駕駛員在夜間行駛中主要依靠燈光照射，如果設計不合理，路燈會出現眩光的問題。因此，在本項目中，應對這一問題進行綜合考慮，不能由于周圍的環境已被路燈照亮，忽略路燈眩光的問題[5]。

2.5 能源浪費的問題

相關數據顯示，新疆哈密市凌晨后，道路上的車輛和行人逐漸減少，冬季由于氣溫下降，這一現象更會提前發生。城市道路照明作為一項基礎性設施，在道路上沒有行人和車輛的前提下，應始終保持交通要道和偏僻路段的照明任務，通常會亮到次日凌晨，造成了嚴重的資源浪費，會縮短燈具的使用壽命。因此，能源浪費的問題是當下相關部門亟待解決的問題之一，應有效解決以上問題，不斷優化城市道路照明電氣設計[6]。

3 城市道路照明電氣設計優化策略

3.1 加大電纜截面，縮短配電距離

（1）加大電纜截面，降低配電線路的零序電阻和阻抗。在城市道路照明電氣設計中，線路電壓基本可以滿足規范要求，因此，本項目在施工條件允許的情況下，可以將此作為解決辦法。

（2）縮短配電距離，以此滿足電氣保護的安全性與可靠性。

3.2 確定導體流量，避免電路短路

為了有效避免城市道路照明短路情況的頻繁發生，本項目的照明電氣設計應采取以下防范措施：

（1）結合實際情況確定導體流量且不得低于計算電流；

（2）導體電流應滿足線路保護裝置的基本要求；

（3）導體應分別滿足動穩定和熱穩定的相關要求；

（4）線路電壓應滿足道路照明正常工作以及啟動時的所有要求；

（5）導體的最小截面應滿足基本的機械強度要求；

（6）在短路電流對導體和連接處產生的熱作用和機械作用下，給道路照明系統造成危害前應及時切斷電源；

（7）在短路保護電氣為斷路器的情況下，被保護線路的末端電流不得小于斷路器瞬時電流或電子式脫扣器整定電流的1.3倍[7]。

3.3 結合照明需求，優化施工方案

城市道路照明電氣設計應結合本項目實際的照明需求，不斷優化施工方案，并在此基礎上綜合分析本項目，按照本項目經濟性與合理性的相關要求，進一步優化電氣設計施工方案。以合理解決施工方案與實際建設情況出現的相互分離現象，降低投資成本，達到預期照明效果。比如，將箱式變壓器運用到城市道路照明中，降低電氣系統變壓器總體容量的需求；可以利用節能變壓器滿足城市道路照明的節能需求；從城市道路照明高耗量角度來說，應結合本項目的實際情況，合理選擇變壓器，因地制宜，減少資源浪費的問題。

3.4 合理選擇燈具，減少眩光問題

相關研究表明，合理選擇燈具可以有效減少眩光的問題。因此，在保證燈具間距與安裝高度合理的基礎上，可使用大功率因素的照明燈具，減少資源浪費，達到節約成本的目的，經濟且合理。對道路照明電氣設計人員提出了更高要求，需要設計人員結合本項目的實際情況，合理確定燈具的間距和安裝高度[8]。

3.5 利用現代技術，降低能源浪費

光源降壓、穩壓以及調壓技術是一項可以有效降低能源浪費的技術，其在不影響行人和車輛照明的情況下，按照標準實現最低水平照度，可減少能源浪費，延長燈具照明的使用壽命。該項技術的應用需要充分結合本項目照明的實際情況，通過降低、穩定和調節電壓三個關鍵性的步驟方可實現。因此，相關人員需要將該技術理念與實際情況相結合，并不斷進行實踐：當道路上的行人和車輛較多時，采用高亮度照明；當行人和車輛逐漸減少時，可以啟動自動調光技術降低亮度，減少和降低能源浪費是智能化道路照明的體現。

4 結語

綜上所述，城市道路照明給人們的生活質量提供了有力的保障。因此，除了做好相應的設計工作外，應注重、加強對其設施設備的日常維護，在具體的設計工作中不斷探索和創新，總結出更加科學與合理的電氣設計方案，在節約能源的同時，提升城市道路照明系統的效能。