中壓供配電在道路照明中的應用

任福學 王居東

隨著道路橋梁的迅速發(fā)展,道路橋梁照明的燈具技術(shù)、光源及配光技術(shù)、控制技術(shù)等也在不斷進步。長距離、多模式的道路橋梁照明不僅對光源、燈具和控制提出了安全、可靠、高效、節(jié)能、美觀、長壽的技術(shù)要求,同時對供配電系統(tǒng)也提出了新的要求。

一、道路照明的特點

道路照明主要包括道路橋梁營運時的路燈照明、人行道和地下通道照明、立交橋和廣場高桿燈照明、橋梁的景觀照明、公益和商業(yè)廣告照明、特殊結(jié)構(gòu)的內(nèi)部照明等。這些照明的合理設(shè)置能提高道路橋梁的使用效率,減少交通事故,減少犯罪率,便于道路橋梁的維修和維護。橋梁的景觀照明,能充分展示路橋建筑的特點,美化城市,并成為現(xiàn)代化城市的標志。在這個意義上,道路橋梁照明也反映了城市的綜合經(jīng)濟發(fā)展水平。

道路橋梁照明的電負荷特點是:集中負荷較小,燈具分散,供電距離較長,存在跨越兩個供電區(qū)域的問題,給電源供電和用電管理造成一些困難。另一方面,由于是多渠道投資,業(yè)主又希望在投資的道路橋梁區(qū)段實施封閉的集中控制和管理。

二、道路橋梁照明對供配電的要求

道路橋梁照明的最初形式是白熾燈和低壓電網(wǎng),這種方式只適于短距離供電。隨著橋梁跨度加長,道路等級提高,車流量增大,道路橋梁照明對燈具提出了新的要求:1.應用高效光源,提高燈具效率;2.長壽耐用,有利環(huán)保;3.提高功率因數(shù),節(jié)省能源。促使一些光學性能好,發(fā)光效率高的燈具(例如高壓汞燈、金屬鹵化物燈、高效熒光燈等)大量應用。這些燈具也引入了一些附加裝置,例如電感器、電容器、起動裝置、調(diào)節(jié)器和控制器等。

在選擇供配電方式時,需要綜合考慮以下問題:1.照明需要穩(wěn)定無波動的電壓;2.比較長的供電距離,而且負荷是在整個長度內(nèi)分布;3.燈具開啟時沖擊電流比較大;4.燈具在使用過程中也會出現(xiàn)過電流現(xiàn)象;5.一些燈具(光源和附屬裝置)對溫度、濕度和振動變化反應敏感;6.道路橋梁上安裝供電設(shè)備的空間和環(huán)境受到限制;7.長距離監(jiān)測和控制。

在上述條件下,若仍采用低壓供電網(wǎng)供電,由于變壓器的電壓降和沿電纜長度的電壓降,會造成較大的供電線路壓降。實用中會造成變電站數(shù)量的增加和電纜線徑的增加。通常情況下低壓供電半徑限制在500M長度內(nèi),10KM長的道路橋梁在10KV的供電網(wǎng)中,需要10座10 000/380V的變電站,由此伴隨著投資和營運綜合費用的提高。 在這種情況下,一方面要利用先進的照明技術(shù),使用權(quán)用高效節(jié)能燈具,另一方面也要有實用的供配電系統(tǒng),滿足道路橋梁的照明要求。

三、中壓系統(tǒng)

為了綜合解決道路橋梁照明的供電問題,設(shè)計施工人員在10KV以上和220/380V之間提出了“中壓”傳輸?shù)母拍?。基本思路是通過選擇“中壓”(實際上是較高的電壓,通常是3.2KV或5.5KV )供電,來減小供電電纜的線徑,降低投資;而所選的電壓值又大大低于10KV ,不至于因電壓等級高而過量增大電氣設(shè)備制造、安裝、使用方面的費用和保護控制的復雜程度。通過這一電壓等級將電源送至負荷附近,通過降壓直接供給照明,減小了供電半徑,也提高了電源質(zhì)量。這樣10KV的供電電網(wǎng)中, 只需一座10 000/

5 500V的變電站,加上20臺可在惡劣環(huán)境下使用的降壓變壓器,由于供電半徑小可提高供電質(zhì)量,還可節(jié)省配電房管理和粗電纜方面的投資。

系統(tǒng)的組成是:

1.從區(qū)域電網(wǎng)采用單支線路或雙回線路供電;

2.在主變電站通過變壓器將區(qū)域電網(wǎng)電壓變?yōu)橹袎?并經(jīng)輸出保護裝置輸出;

3.在負荷處用專用變壓器將中壓變?yōu)榈蛪?直接供給照明。

為了適應戶外條件,特別是惡劣環(huán)境,國外開發(fā)了系列用于照明,能在惡劣環(huán)境下工作的小容量埋地變壓器。這種用于中壓系統(tǒng)的專用變壓器有以下特點:1.能空載調(diào)壓。利用手動抽頭轉(zhuǎn)換裝置空載調(diào)壓,使供電電壓與燈具所需電壓適配。2.有載自動調(diào)壓。能自動補償電網(wǎng)電壓的變化。3.采用專門的過載保護裝置。利用接觸式溫度計、熱動開關(guān)、與繼電器組合的溫度傳感器埋在變壓器繞組中,測量繞組溫度,并進行保護。4.干式環(huán)氧樹脂浸漬,繞組通過彈性壓緊器固定安裝在鐵芯上。初級或次級連接可以是雙頭螺栓或插入式連接。

這種變壓器具備良好的機電強度、耐電弧強度和耐火性能,對濕度環(huán)境敏感性低,振動和噪音較小,安裝連接方便,熱保護和過載保護性能好,可靠性較高。且具備防水、可浸水、防腐蝕功能,可在較惡劣環(huán)境下使用。但是,這種變壓器也存在一次投資大,負荷容量小,電能量效率低的缺點,只適于分散容量小的照明供配電。在長距離照明供電中,中壓供電長度理論上可達20KM。在此范圍內(nèi)具備免維護、可擴展特性。

四、中壓系統(tǒng)在道路橋梁照明工程中的應用實例

近年來,中壓供電傳輸已應用于國內(nèi)道路橋梁照明,其中具代表性的有江陰大橋及兩岸的廣靖高速、錫澄高速、重慶黃花園大橋、南京長江二橋、重慶長江鵝公巖大橋等道路橋梁工程。

在上述道路橋梁工程中部分或全部使用了中壓供電,各有其特點,方案比較和效果反映出應用中還有一些不完善的地方。但中壓供電形式的確適用于較長距離的道路 橋梁照明,特別是路燈照明。如果變壓器容量選擇適當,還可以對橋梁的其他機電設(shè)備供電。

五、選用中壓供配電及選用時考慮的主要因素

中壓供配電在道路橋梁照明中應用有一定的積極意義,并已被證明是長距離分散荷載條件下供電的有效方式。中壓系統(tǒng)中的專用埋地式照明變壓器主要適用道路橋梁中的路燈照明,不適應于對較大的集中負荷供電,在這些情況下,宜選用容量較大的中壓變壓器。在強調(diào)中壓供配電在道路橋梁照明應用和中壓專用變壓器便于安裝,免維護等優(yōu)點時,不能忽視10KV /5。5KV變壓器的變比小,不是理想的變比選擇,小容量變壓器投資較高,效率較低,運行損耗相對較大等弱點。在選擇是否應用中壓供配電,或如何應用中壓供配電進,一定要進行認真的綜合技術(shù)分析和投資分析,主要考慮的因素有:1.道路橋梁的結(jié)構(gòu)狀況;2.道路橋梁初選的照明方案;3.周圍供電區(qū)域情況;4.變電站、設(shè)備、電纜及安裝敷設(shè)的一次性投資費用,以及能源消耗、損耗和設(shè)備維護、管理的營運費用。在這個基礎(chǔ)上考慮是否應用中壓供配電,或是部分應用中壓供配電及采用何種實施方案?！?/p>

(編輯/穆楊)