城市道路照明工程电气设计研究

曾海宁

山东华邦建设集团有限公司，山东 潍坊 262500

0 引言

为了使城市交通安全运行，需要加强城市道路基础设施建设。路灯作为城市道路的基础设施，不仅起照明作用，还会对环境起到一定的美化作用。因此，城市道路照明工程在城市基础设施建设中具有重要作用。优质的道路照明设计需要路灯的照度眩光限制度和亮度均能满足要求，并且具有高度诱导性，同时其建设投资需相对较少，在运行过程中的耗电量需较低，能够实现安全可靠运行，并且方便维修管理。但是，目前我国部分城市的道路照明设计不够规范，导致道路照明效果受到影响，使夜间交通存在诸多安全隐患。因此，亟须对其进行改进。

1 城市道路照明存在的问题

1.1 路灯设计不合理

部分路灯设计得不够合理，并且路灯设计与周围环境的照明设备匹配性较低，这样容易产生眩光的问题。眩光会使驾驶员眼内出现光斑，破坏视觉系统对周边物理空间的适应能力，使驾驶员产生不适感，在短时间之内会出现视力下降。路灯强光若直射驾驶员，还可能引发交通事故。虽然对建筑进行亮化能够在一定程度上降低不舒适眩光感，但建筑立面照明在后半夜会处于关闭状态，由此使后半夜的照明眩光问题无法解决。

1.2 幕墙反光产生眩光

目前，大型玻璃幕墙被广泛应用于建筑外墙，而部分玻璃幕墙在构建过程中由于设计人员没有充分考虑光污染问题，如果建筑泛光灯以及相应的车灯或其他光源射入相应的玻璃幕墙上，则会形成二次光源。较强的二次光源会形成强烈的反射光，从而使临近道路的交通参与者产生不适感，并对行人与驾驶员的视线产生影响，导致发生交通事故。

1.3 部分装饰性照明影响驾驶员视线

在城市发展中会存在诸多装饰性照明，装饰性照明同样会影响驾驶员的视线。装饰照明的种类主要包含环境的各类亮化工程以及广告灯光。部分城市在进行量化工程的建设中，往往没有有效分析灯光与驾驶员视线的关系，使用多种灯光频繁变换的视觉表达方式。此外，装饰性照明会应用多样化灯光表现方法，过于繁杂的灯光色彩也会对驾驶辨认物体能力产生影响。

1.4 道路照明光源有待升级

在主干道路照明的过程中会应用金卤灯或者其他各类白色光源来补偿高压钠灯显色偏黄的不足性，但高压钠灯在实际应用过程仍然存在局限性。虽然诸多厂家在生产中所生产的各类产品，已经能够在路灯之上设置近路灯及高压钠灯双光源，使显色与照度的要求符合相关标准，但基于当前LED光源的发展，应用传统的高压钠灯作为主光源，仍然使得道路照明光源有待优化升级[1]。

1.5 节能设计意识有待强化

当前市场经济不断发展，城市大幅度开展亮化工程以及道路照明工程。在实际照明中所应用的灯具数量不断增加。根据统计，我国城市道路照明的总耗电量是国内总耗电量的4%以上。由此可见，需要对照明的电力消耗予以充分重视，但实际照明设计中，无法融合节能意识，致使亮化及照明工程浪费问题严重。针对该问题需要依照《城市道路照明设计标准》的具体要求，在各项城市道路设计中，提出能够与当前照明施工要求相符的设计方案，并且比较技术经济性，选取更加先进优质的技术。

2 城市道路照明工程的电气设计

2.1 电缆

在城市道路照明工作中，对道路照明进行配电时，由于其配电线路相对较长，会存在较高的配电线路连续阻抗问题，而且会使单相接地电流存在短路，容易发生电压偏移等问题[2]。电压一旦发生偏移，会对照明的质量产生不利影响。依照道路路灯设计的各类规范标准，照明灯的端电压允许的电压偏移，其整体数值不能超过额定电压的105%，对其末端电缆而言，不可使其低于整体额定电压的90%，并且需要使其高于始端电压的95%。

2.2 配电设备

在进行配电设备选择的过程中，需要对设计规范进行综合考量，并且需合理选择配电断路器。一般而言，道路照明电源主要由电力供网引出的高压电源供电，并且在输电过程中会应用专业的变压器。变压器的容量相对较小，因此，虽然高压之下的电力系统短路容量能够对其进行无限大的综合考量，而在实际应用过程，变电器低压侧短路之后，电流并不会增大。

2.3 灯具光源

道路照明灯具以高压钠灯为主，该种灯具在应用过程中，其视觉敏锐度相对较高，并且能够拥有较为优质的透光性以及高光效。在整体城市道路照明工程开展的过程中，城市道路照明所具有的亮度为1～2 cd/m2，与人体眼睛的视觉需求相符。如果在道路照明中应用白色金卤灯则能够进一步强化视觉边缘，提升驾驶员对周围环境的视觉灵敏以。在当前社会的发展中，随着金卤灯制造业得到充分的发展，其使用寿命得到延长，同时在应用中具有高显色性。当前大部分产品已经能够将金卤灯以及高压钠灯进行联合使用，不断优化道路照明。

2.4 保护与接地系统

道路照明系统的电源电压主要为220 V，并且在建设过程中，其低压线路为二线制和相应的三相四线制，电源、控制箱灯杆等设施使用金属外壳，其整体电压为220 V，由此需要采用人身安全防护措施，使得整体路灯设施能够处于较为安全且高效的运行状态。为此，建议应用三线制以及三相主线截面积的保护性接地线，以保护接地线以及每个路灯灯杆进行综合性的连接。在连接过程中，以螺丝压接式的焊接方式，增强焊接可靠性，并且需要在保护接地的末端与中间进行重复接地，使其接地电阻小于或等于15 Ω。另外，在灯具之内的镇流器静电前端，需要对与当前电源功率具有高匹配性的断路器与熔断器进行设置，使直流器存在故障时能够更及时断电，防止出现漏电事故，以保障相关人员的人身安全[3]。熔丝截面积需要依照当前光源所存在的实际功率予以确定，对于150 W的高压钠灯，可以应用4 A熔丝；对于250 W的高压钠灯，则需要应用6 A熔丝；对于400 W的高压钠灯，需要应用10 A熔丝；对于1000 W的高压钠灯，在熔丝选用中需要使其达到15 A。

2.5 光源的降压、稳压、调光综合技术

在进行城市道路照明电气设计的过程中，需要综合考量节能问题，其中，通过应用光源的降压、稳压、调光综合技术，能够使城市道路照明系统既满足光量需求，又能够节约电能。该技术具有高度的自动化特性，其可适当降低照明灯具的电压以及照度，不影响行人视觉，且对电能问题予以解决，并由此使得灯具使用寿命延长。通过降压、稳压、调光三个步骤达到降压节电的效果[4]。具体内容如下：在道路照明系统的设计中，置入各类信息传感器，有效监测周边环境亮度、行车的实际速度以及路灯的实际光源亮度；连接传感器与道路照明控制系统，评估道路照明需求，对系统运行稳定性进行判断。当满足机制触发条件时，系统可执行降压、稳压以及调光三大步骤，由此，以更智能化的方式，对系统行行负荷及照明亮度调整。

2.6 控制道路照明水平

首先，选择合适的照度。设计人员在设计中需要分析道路等级以及道路的实际车道数量，汇总各类工程信息，遵照城市道路工程设计规范，以及设计标准等诸多文件，对道路照明系统的实际照度水平以及平均照度值进行选择。举例说明，针对主干道路网以及快速道路的工程，其照明系统的照度水平需达到规范标准内平均照度的1.5～2.5倍。其次，需要设定合理的照明参数。为了使照明光源的实际利用系数得到提升，需要在初步方案设计中进行优化，合理配置灯具安装的高度所具有的眩光系数以及安装的倾斜角度等参数，选取更加合理的配光方式。

3 结束语

为了促进城市道路照明设计工作的发展，需要提高设计的科学性，综合考量亮度水平、照度水平以及灯具节能性，优化照明控制系统，从而控制当前城市道路照明的综合质量，同时达到节约能源的目的。目前，我国部分城市道路照明设计规范性仍然存在一定的问题，而在城市道路照明优化的过程中，需要对其电气设计工作进行细化，使照明设计的科学性得到提升。道路照明工程的电气设计技术在发展中需要具备多元化的绿色环保理念，从而有效节约资源，促进其可持续发展。