寇潤生

摘要：隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，市政道路的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市電能消耗不斷增長，電力資源短缺也日趨嚴(yán)重。因此，在市政道路照明設(shè)計中，不僅要從照明配電系統(tǒng)設(shè)計入手，還需從綠色、環(huán)保、節(jié)能的角度進(jìn)行設(shè)計。本文結(jié)合自己的工作實踐，闡述了市政道路照明設(shè)計要求及相關(guān)內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上，深入分析了市政道路照明設(shè)計的重點及難點。

關(guān)鍵詞：市政道路;照明設(shè)計;重點及難點

1市政道路照明設(shè)計概述

按照《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》CJJ45-2015規(guī)定，將城市道路分為快速路與主干道、次干道、支路三級，并對路面的照度、亮度、眩光限制閾值等照明指標(biāo)作出一定的要求。為了滿足不同道路的需要，在照明光源選擇時，設(shè)計人員宜選用LED路燈、高壓鈉燈或金屬鹵化燈。同時，應(yīng)結(jié)合道路的實際情況選擇布燈方式，并控制好燈桿間距和高度。對于交叉路口、拐彎處，其照明設(shè)計的重點是提供良好的誘導(dǎo)照明，尤其是對于復(fù)雜的路段，需要增強(qiáng)照明照度。

2道路照明配電系統(tǒng)設(shè)計

2.1配電系統(tǒng)的供電方式

根據(jù)《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：道路照明配電系統(tǒng)的接地形式應(yīng)采用TT系統(tǒng)或TN-S系統(tǒng)。如果選用TN-S系統(tǒng)，應(yīng)采用三相間隔的接線方式，這種方式具有一定的線性，并且負(fù)荷較為分散，故在運(yùn)行時，將會產(chǎn)生不平衡的電流，但如果能將負(fù)荷均勻接入三相線路上，也能做到三相負(fù)荷平衡，以免發(fā)生電擊危險。然而，在TN-S系統(tǒng)運(yùn)行過程中，仍存在一些問題及不足：（1）道路照明供電線路較長，工程設(shè)計供電半徑高達(dá)900m，若線路末端短路，由于短路電流較小，將難以起動短路保護(hù)。故在道路照明設(shè)計中，應(yīng)合理地配置燈具的熔斷器，同時要對末端短路的電流進(jìn)行校核。另外，按《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB50054要求，控制接地故障回路的切斷時間，一般在5s以內(nèi)。（2）道路照明設(shè)施暴露在室外，且負(fù)載分散，因此難以滿足電位聯(lián)結(jié)要求，一旦發(fā)生接地故障，將會引發(fā)電擊危險。在道路照明設(shè)計中，接地體應(yīng)采用基礎(chǔ)鋼筋或增打接地極，重復(fù)接地電阻小于10Ω，并利用配電干線電纜的PE線與各燈桿接地體相連，以形成等電位網(wǎng)絡(luò)，確保接地系統(tǒng)電阻小于4Ω。

2.2配電系統(tǒng)的短路保護(hù)

在道路照明設(shè)計中，設(shè)計難點是如何加強(qiáng)配電系統(tǒng)的短路保護(hù)。需要設(shè)置燈具保護(hù)和配電系統(tǒng)干線保護(hù)兩個措施。燈具短路保護(hù)可采用熔斷器保護(hù)，短路電流和熔體額定電流的比值在幾十以上，熔體熔斷時間一般在0.01s內(nèi)，且通過這個動作時間達(dá)到與干線短路保護(hù)的級間配合。而在配電系統(tǒng)干線保護(hù)選擇時，選擇斷路器的保護(hù)形式，斷路器的參數(shù)主要與線路的電流Ic相關(guān)。Ic與Iset1的計算關(guān)系為：Iset1≥1.1Ic。因此，為了切斷故障電流，《低壓配電設(shè)計規(guī)范》對斷路器的規(guī)定如下：為了滿足切斷故障電流的靈敏度要求，低壓斷路器的過電流應(yīng)小于短路電流的1.3倍。

2.3末端電壓損失計算

由于道路照明配電線路較長，且零序阻抗顯得較大，從而增加了道路照明的末端電壓損失。根據(jù)《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：正常運(yùn)行情況下，應(yīng)使照明燈具端電壓保持在額定電壓的90%～105%。故要加強(qiáng)末端電壓控制，以確保路燈的正常運(yùn)行。在末端電壓的損失計算中，一般采用負(fù)荷矩法或電流矩法。（1）式中：P為負(fù)荷的有功功率，kW;L為負(fù)荷至電源的線長，km;S為導(dǎo)線截面，mm2;C為線路系數(shù)。應(yīng)結(jié)合電壓和導(dǎo)線材料進(jìn)行選擇，三相銅芯電纜一般取77。道路照明電纜一般選用銅介質(zhì)，其線路電壓損失采用負(fù)荷矩法計算，通過不同負(fù)荷的有功功率和與配電箱的距離計算得出。另外，對于不同的電纜截面，其電壓損失也不同，電纜截面越大，其電壓損失就越小。

3道路照明節(jié)能設(shè)計

3.1路燈規(guī)劃

路燈規(guī)劃應(yīng)結(jié)合實際道路狀況、城市規(guī)劃和道路規(guī)劃等要素進(jìn)行選擇路燈光源和供電方式，確保路燈使用性能的穩(wěn)定性。同時在路燈規(guī)劃中應(yīng)確保與城市規(guī)劃的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。此外，在道路照明設(shè)計中，要滿足城市未來發(fā)展的需求。

3.2 光源的選擇

照明光源具有如下選擇：①高壓鈉燈具有光效高、壽命長、透霧性強(qiáng)、維護(hù)方便等特性。道路照明對顯色性要求不高，故高壓鈉燈在城市道路照明中得到了廣泛的應(yīng)用;②金屬鹵化燈的發(fā)光是利用金屬的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)光。其具有光照效率高、顯色性能較好等特征，適用于照明光源、景觀照明觀賞性要求較高的城市街道、廣場等地方;③LED燈作為一種新型照明光源，是一種無輻射、紫外線，發(fā)光性強(qiáng)的綠色光源，在城市照明、景觀照明等設(shè)計中使用較多。這種燈具雖比高壓鈉燈及金屬鹵化物燈的價格稍高，但具有較好的節(jié)能效果，一般來說，其節(jié)能效果在50%以上，實現(xiàn)了城市照明節(jié)能，故受到人們的追捧。但LED燈也存在散熱、光衰等性能問題。

3.3路燈的選擇

主要內(nèi)容：①燈桿布置方式。一般選用單側(cè)和雙側(cè)兩種布設(shè)形式。支路一般采用單側(cè)的布設(shè)形式;路幅較寬、等級較高的道路可選用雙側(cè)的布設(shè)形式;②高度設(shè)計。燈桿高度一般控制6～12m。主干道與快速路的燈桿，應(yīng)結(jié)合道路實際情況進(jìn)行設(shè)置，其高度要滿足規(guī)范要求;③燈具選擇。宜選擇LED燈具，其效率不得低于70%，功率因數(shù)應(yīng)大于0.9，并滿足規(guī)范規(guī)定照明功率密度限值。

4道路照明設(shè)計中需注意的事項

如果選用傳統(tǒng)高壓鈉燈，選擇性廣泛，且初期投資費用較低。如果選用風(fēng)力發(fā)電LED路燈和太陽能LED路燈，初期投入費用較大，且產(chǎn)品質(zhì)量存在較大的差異，但節(jié)能效果較好，因此在設(shè)計中需結(jié)合實際情況進(jìn)行選擇。燈具安裝高度越低，仰角就越大，這樣才能保證道路范圍內(nèi)的照明。如果增大燈具仰角，就會降低相應(yīng)路面亮度，且彎道將會產(chǎn)生眩光，影響行車安全;如果選擇過高的燈桿安裝燈具，雖然可以增大均勻度，但會降低亮度值，且需要考慮燈桿防雷。因此，要合理地選擇燈桿高度，以滿足不同的道路照明設(shè)計。道路照明設(shè)計的功率密度值要滿足強(qiáng)制性條文要求，同時參考相關(guān)的燈具資料，在平均亮度產(chǎn)生系數(shù)上要嚴(yán)格取值。

5結(jié)束語

隨著城市道路發(fā)展，城市照明設(shè)施得到快速增長，城市照明用電量迅速上升，道路照明已成為城市能源的消費“大戶”。因此應(yīng)不斷優(yōu)化市政道路照明設(shè)計，不僅要合理選擇道路照明配電系統(tǒng)，還要實現(xiàn)道路照明設(shè)計的節(jié)能目標(biāo)，以創(chuàng)造出綠色、環(huán)保、節(jié)能的城市環(huán)境。

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