城市道路照明电气设计节能问题探究

杨超

摘要：道路照明对于城市正常运转以及居民出行安全有着极大的作用，对其进行合理的设计能够使城市形象以及功能更加的良好与完善，虽然技术法规对照明标准、照明设计、灯具与光源选择等方面均有着详细的规定，但是在实际设计过程中依旧存在一定的问题，对此通过对其中的问题加以一定的总结，对今后的技术法规进一步的修订与完善有着一定的借鉴作用，能够促使我国的路灯设计更为科学合理。

关键词：城市道路；照明电气；设计节能；问题探究

1简要概述

我国城市道路照明现状就我国城市道路照明系统展开调研可知，小城市在21点之后，大中城市在凌晨之后，各种类型道路上已基本没有行人及车辆，到了秋季和冬季，道路上的行人和车辆会变得更少，但无论是交通要道，还是偏僻路段，都始终保持较高的亮度，直至第二天早晨。总体而言，我国城市道路照明现状令人堪忧，存在缩短道路灯具寿命、浪费电能资源及耗费市政用电资金的现象，这与我国“绿色照明，节约能源”的城市道路照明理念是相悖的，不利于城市的可持续发展。

2城市道路照明电气设计探讨

2.1电缆选择

在道路照明配电中，由于配电线路较长，配电线路零序阻抗较大，同时引起电压偏移和单相接地（零）短路电流相对较小两个问题。电压偏移将对照明质量产生直接影响，根据有关设计规范规定，灯具的端电压允许电压偏移值不超过额定电压的105%，对于道路照明，低压照明线路的末端电压不应低于额定电压的90%或不应低于始端电压的95%。而对于单相接地（零）短路电流相对较小的问题，现有的热磁式自动开关瞬时过电流脱扣器的整定电流值一般较难满足开关可靠动作的灵敏性要求。单相电流短路危害电流危害，主要在于短路电流小，使得电气保护元件不能技术切断短路电流，从而造成电缆发热燃烧，甚至产生局部电弧放电引起火灾，严重危害电气系统正常运行。所以合理选择电缆配电长度和电缆截面，对于路灯照明供电设计至关重要。由于单相接地电流较小，现有的热磁式断路器瞬时过电流脱扣器的整定电流值最小为3倍脱扣器额定电流，一般较难满足灵敏性的要求。如用过电流长延时脱扣器做后备保护，容易使电缆长时间过电流，轻则烧毁电缆，重则引起火灾。由于道路配电属于单相配电，即使配电中尽量使三相平衡，零序电流仍较大，也不能使用另加零序保护装置的措施。按“JBl284-73”的规定，非选择型配电用断路器的瞬时过电流脱扣器的整定电流值为10倍脱扣器额定电流（可调式为3～10倍），只具有瞬时过电流脱扣器的断路器，其脱扣器整定电流值为1～3倍或3～8倍脱扣器额定电流。遗憾的是，至今尚未查到如上面规定提到的只具有瞬时过电流脱扣器的热磁式断路器产品，包括像ABB，Schneider，Moeller等国外大公司也无此类产品。目前解决这个问题的办法：（1）加大电缆截面，降低配电线路的零序电阻和电抗，一般道路照明设计中，线路电压降都能满足规范要求，在不影响投资和施工难度的情况下，这不失为一个好办法。（2）使用电子式脱扣器，其保护短路时磁脱扣可最小做到1.5倍脱扣器额定电流。能满足保护要求。（3）减小配电距离，以满足电气保护可靠性，具体做法可参照根据单相短路电流确定配电最小距离的相关资料。（2）电压降计算。在长距离配电设计中，电压降引起的照明质量下降与单相短路电流电气保护灵敏度要求相比，对电缆截面选择决定性的影响也较大。如果考虑高压钠灯加装电容器进行无功功率就地补偿，单相短路电流电气保护灵敏度要求的问题尤其突出。所以，二者统筹合理，才能做到设计经济合理。

2.2选用节能性光源和照明器

2.2.1照明光源选择方面

从节能角度而言，应综合考虑电光源的显色指数、调光性能、点燃特性、使用周期等因素，尽量选用高光效的光源。近年来，城市道路照明设计已经淘汰了白炽灯，更多地选用节能光源，如荧光灯、高压钠灯和金卤灯等。高压钠灯和金卤灯各有特色，如在相同电功率情况下，高压钠灯的通光量高出金卤灯40%，具有良好的透雾性，在照明要求相同的情况下，高压钠灯比金卤灯电耗更低。但在低照度情况下，金卤灯能给人更好的视觉效果，由此可知，电气设计者应根据实际情况来选择光源和照明器，从而获得更好的节能效果。如对于受雾霾影响较小的城市和道路照明水平偏低的道路，可以适当选用金卤灯作为照明光源来改善视觉环境。

2.2.2各项照明参数方面

一是灯具光通利用系数上，城市道路照明电气设计需要有效提高灯具光通利用系数，尽可能地使灯光照到被照路面上，而这与灯具安装高度、配光方式、倾斜角度及灯具效率密切相关；二是眩光系数上，依据道路照明标准相关规定来选择照明灯具，从而达到城市具体道路照明的眩光要求；三是灯具安装高度上，若是气体放电灯，如金卤灯和高压钠灯，则以光通量大小为依据来确定安装高度，若存在安装困难，则采取遮挡或调节角度的方法来予以改进；四是灯具安装间距上，出于美观和节能因素考虑，一般采取3：1-4：1的安装间距；五是灯具倾斜角度上，一般以5-10°为宜。

2.3配电设备选择方面

计算电流和短路电流进行结合，并对设计规范加以考虑，合理选取配电断路器。目前道路照明普遍使用的是利用断路器实现保护，本文便对断路器保护方面进行主要的分析，对于短路器选取方面，应该根据计算电流和短路电流相结合的方式对其进行选择。一般情况下道路照明所需的电源是由电力公网中的高压电源经过照明专用变压设备对其变压后进行使用，变压设备通常选择容量在50k VA～200k VA范围内的，即便配电系统发生短路时，其容量变为无限大时，变压设备低压端短路电流也不会过大。参照短路电流大小，在符合电器保护方面的有关要求下，进行断续器类型的科学选取，若能够适当的选取微型断路器，能够有效地降低设备投资。

第二，美式箱变和欧式箱变在选择时应注意的问题。照明配电中心通常选用的是箱式变电站，其具有投资少、体积小、便于安装、占地小、成套性强、地质灵活、线损少、供电质量高、送电周期短、适应能力强以及运行可靠等诸多的优势，因此，组合式变压器拥有着非常广阔的应用空間，是目前城市建设中的必备设备，目前箱式变电站有一体型的美式箱变以及组合装置型的欧式箱变。由于美式箱变结构简单、占地面积与体积均比欧式箱变更小，且国产的美式箱变在其低压端增设低压配电柜，实现了计量功能以及低压保护等方面的功能，可以更高的满足我国的需求，因此在设计过程中要对美式箱变进行重点考虑。此外，箱式变电站将长时间受到太阳照射，对塑壳断路器进行散热时有着一定的影响，导致断路器无法正常对短路电流以及负载进行开断，极易发生高压端发生故障，因此在设计时对室外箱式变电站安装位置加以注意。

结束语

科学合理的城市道路照明设计是解决该领域节能问题的关键步骤，主要通过合理确定照度水平、亮度水平、照明光源、高效节能灯具等，优化照明控制系统，有效控制城市道路照明质量，达到大幅节约能源的目的。但也应该看到，城市道路照明节能举措是一项系统性的工程，除了做好节能电气设计外，还需要做好施工、维护、管理等诸多配套工作，实现对城市道路照明的科学化和规范化管理，这需要政府与相关部门的支持和帮助，真正实现“绿色照明，节约能源”的目的，推动我国城市道路照明系统建设的有序开展。