城市道路夜间照明节能技术管理

2011-08-15陆丽芳

科学之友 2011年12期

陆丽芳

（重庆中设工程设计有限公司南宁分公司，广西南宁 530022）

随着经济发展和人民生活水平的提高，能源日趋紧张，城市道路照明的能耗问题日益突出，因而照明节能意义重大。道路照明系统已成为一个城市现代化水平的重要标志，人们对城市道路照明的要求越来越高。道路照明在提高城市形象、改善城市环境的同时，不可避免地带来电费的大幅度增加以及能源的巨大消耗。采用高效节能灯具的城市道路照明，在控制节能方面，由于新技术与传统路灯控制需要科学衔接，实际工程中也存在许多观念的冲突，需要参与各方从发展角度出发，协商合理的解决方案。本文收集来自路灯照明节能工程中的技术信息，包括许多城市道路照明技术细节理念、观点，以便理清节能思路。提倡路灯的节能设计，结合路灯的运行现状有针对应用不同的节能技术，如半夜灯控制节能、电压（电流）调节节能等。

1 路灯供电现状和用电环境

目前，路灯系统大多采用专用变压器和公用变压器两种供电方式。在新建路灯工程中同步实施安装的专用变压器供电稳定，气体放电灯经单灯电容补偿后功率因数基本能达到设计参数，即大于或等于0.85的标准。而在老城区主干道，特别是老街巷中采用公用变压器供电则电压情况有很大变化，主要反应在当夜晚用电高峰来临时，负荷增大，电压相对较低，高压汞灯、高压钠灯和卤素灯等所发光线较为昏暗，照度较低，甚至出现频闪现象，易造成交通事故；当下半夜用电低谷时，负荷减少，电压骤升，路灯运行需承受220 V以上的电压，甚至达到230～245 V的过电压，此时灯泡极易损坏，降低了光源电器的使用寿命，浪费了大量电能和财力，也严重影响了线路的正常运行。

另外，路灯用电环境、用电秩序常遭人为破坏，路灯架空线路、地下电缆、箱式变压器内电器件等被盗现象极其严重，造成大批正常运行线路瞬间断路或短路，熄灯故障较多，严重影响了运行质量。

2 城市照明节能管理

2.1 安全管理

在保证规范要求的照度前提下，选择IP防护等级高的绿色环保、安全节能的灯具和电器设备。施工中，保证路灯基础、灯杆、变压器、控制箱等接地达标，及时处理线路突发性故障，确保路灯正常运行。加强巡逻防范，保障用电质量和用电秩序。

2.2 组织管理

建立一套完整的组织管理体系，认真贯彻落实节约资源和保护环境的要求，加快制订详尽的节能计划和实施方案，明确责任到人。强化、完善城市照明法规、绿色照明标准体系，有效地推进城市绿色照明工程。

2.3 技术管理

坚持科技创新，大力推进技术进步。按照城市道路照明标准规范科学设计、科学施工，逐步把现有无线智能监控管理系统的软硬件升级完善，使其始终趋于智能监控前沿。做好与智能型节能设备的有机结合，优化配套方案，最大地发挥社会效益和经济效益。

2.4 经济管理

根据道路使用等级、功能、路形和路幅宽度，通过科学计算，合理选择线路线径截面、灯具灯型、光源和电功率，特别要注重限制使用大功率耗能的灯泡及多头灯具。加强节能成本核算、成本考核，要用最少的投入达到最大的经济效益。

2.5 信息管理

充分利用先进的网络技术、多媒体技术、自控技术和无线通讯技术的集成，促进信息管理。实时掌握照明系统的运行状况，迅速发现运行故障，有效解决人工巡检的不足，提高节能信息管理水平。

3 照明节能技术

3.1 突变、闪断调压对灯具的影响

目前大部分路灯是HD金卤灯、钠灯，电流的切断使设备易受拉弧损坏，灯具熄灭，再次点火，严重缩短灯具寿命。钠灯在不切断电流时电压突变5 V以上将引起电弧漂移而熄灭，金卤灯在3 V突变时电弧不稳熄灭。因此，早期的电磁换档的商业运作，已产生了严重的不良后果。为了解决闪断突变，目前国内有几个节能公司，推出“进口”碳刷的自藕调压器，但面对大电流和感性负载以及灰尘潮湿，产品存在安全问题。采用“高频 PWM交流稳压调压器”技术的路灯节电器，由于使用高频化电力电子控制，无触点连续精密调节稳定输出电压，是目前较理想的城市道路照明控制节能产品。

3.2 电磁固定降压节能的危害

（1）固定降压节电器，节电不节钱，灯具寿命缩短，换灯成本和工程费用较高。固定降压产品节能产品，如果固定降5 V，节电率太低，固定降10 V，节电率也不高，如果开灯就降20 V，开灯时就有许多灯亮不起来。即使全部换上新灯，用上3个月就变成旧灯，这些灯在200 V下难以点燃，为了节能就得换下，其实这些灯在正常电压可继续使用。

（2）开灯就降压，会带来一系列社会问题。傍晚需要高亮度照明时，灯光昏暗，交通事故增加，恶性事件频发，同时影响城市形象和居民生活，群众投诉严重。

（3）无法按需照明，浪费严重。上半夜电网负荷重，需要照明时灯光暗；下半夜电压高，不需要照明时，灯光反而更亮。

（4）不符合环保和可持续发展。耗用大量高能耗且稀有铜材和矽钢，被盗和破坏严重，同时大量使用，将导致更大的环境污染和能源浪费。

3.3 碳刷调节补偿调压及SCR数控补偿调压面临的挑战

对于照明节能，尤其是路灯节能，固定降压目前已表现出许多弊端，如有时新灯在低压下也无法启动，电磁换档也出现灯灭和设备的损毁。因此，有些节能企业将碳刷补偿无级调压用于照明节能，用伺服电机带动链式碳刷，实现调压稳压，但专家对其可靠性存在质疑。这是不现实的。可控硅代替接触器，实现无触点补偿调压，这种技术称为“数控式调压”，在通讯和电台等行业有应用，但在路灯方面，由于负载为感性，电流电压相位复杂，容易换相失败，需要大功率电阻吸收短路电流，电阻功耗大，设计困难，功率难做大，档位调节还存在电压突变现象。尽管经过十多年的发展，目前国内数控式调压稳压在路灯方面的应用还不成熟。

4 自动化路灯节能系统

在道路照明工程中，照度受电网电压影响，而电网电压受负荷影响，在负荷高峰时，电压偏低，在负荷低谷时电压偏高。在负荷不变的情况下，电能的消耗与电压的平方成正比，节电器就是将电压调低，达到节能的目的。其方式一般有两种，即可控硅调压技术和电磁调压技术。可控硅因其元器件可靠性差，解决不了对电网的谐波干扰，得不到广泛应用和供电部门的认可。目前得到广泛应用的主要是电磁调压系统，其核心是一种特殊的变压装置，现阶段的节电器已成为集电磁技术、智能技术、数据控制技术于一体的高科技节电产品，具有较好的节电效果，也不影响照度均匀度，而且能够避免光源过压运行，延长了路灯寿命。需要注意的是，这种方式是对配电回路降压，回路内所有灯具都将在低电压运行。①随着使用时间的增加，光源端电压及电流等电气参数发生变化，同时光源本身质量上又具有离散性，降电压运行时就可能出现同一回路中一些灯具灭灯的现象。②路灯配电回路供电半径长达800 m，随着灯具与供电端距离的增加，电压逐渐下降，若线路设计不当，有可能出现远端电压不能满足光源所需正常维持电压。