城市道路照明電氣設(shè)計常見問題及優(yōu)化策略

李竟誠

（中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西西安 710075）

城市道路照明系統(tǒng)是夜間行人和車輛行駛的安全保障，是城市化建設(shè)過程中的重要基礎(chǔ)設(shè)施。在經(jīng)濟(jì)與社會迅速發(fā)展的大背景下，人們對城市中的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求，提倡將節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等理念融入具體的設(shè)計中，做到能源節(jié)約，提高環(huán)境質(zhì)量。

1 案例概況

哈密市是進(jìn)入新疆的東大門，是我國西部旅游大環(huán)線的必經(jīng)之路，有新疆縮影之稱，是連接西部地區(qū)其他旅游城市的重要節(jié)點，是古絲綢之路南、中、北線的必經(jīng)之路。本項目位于哈密市區(qū)南部，南湖水庫東側(cè)，北與南湖工業(yè)區(qū)相鄰，東與老哈密河遺址相接，距市區(qū)20 km左右，行車時間約20～30 min，全長約3.5 km。需開展該段路的道路照明電氣設(shè)計工作，以保證過往車輛的安全駕駛。

2 城市道路照明電氣設(shè)計常見問題

2.1 電纜選擇的問題

（1）在本項目的道路照明電氣設(shè)計中，由于配電線路長、零序阻抗大，引起電壓偏移和單相接地短路這兩個問題。其中，電壓偏移會給道路照明的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。根據(jù)《城市道路照明電氣設(shè)計規(guī)范》（CJJ 45—2006）規(guī)定：燈具端電壓不得超過電壓偏值額定電壓的105%；低壓照明線路末端不應(yīng)低于額定電壓的90%～95%；對于單相接地短路電流較小的問題，現(xiàn)有的熱磁自動開關(guān)瞬時過電流脫扣器整定電流值，已經(jīng)難以滿足開關(guān)可靠動作的靈敏度要求。當(dāng)前我國單相電流短路主要由于短路電流小，因此，電氣保護(hù)元件不能切斷短路電流，會造成電纜發(fā)熱，產(chǎn)生局部電弧放電，引發(fā)火災(zāi)，嚴(yán)重危害電氣系統(tǒng)的正常運行[1]。

（2）曾使用電流長延時脫扣器作為電纜后備保護(hù)，易導(dǎo)致電纜長時間過電流，輕則燒斷電纜，重則引發(fā)火災(zāi)。

（3）道路照明屬于單相配電，配電已經(jīng)實現(xiàn)三相平衡，但零序電流仍較大，不能通過另加零序方式保護(hù)裝置[2]。在本項目3.5 km的長距離的道路照明電氣設(shè)計中，由于電壓下降引起的照明質(zhì)量下降對電纜截面選擇有較大的影響。如果使用高壓鈉燈，再將電容接在每盞燈上，可以減小高壓鈉燈的無功電流，但單相短路靈敏度的問題會更加突出。

2.2 電路短路的問題

現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)與社會的不斷發(fā)展，城市道路照明工程的數(shù)量不斷增多，規(guī)模不斷壯大，給電氣設(shè)計帶來了很多問題。在本項目中，會由于大風(fēng)的原因?qū)е碌缆氛彰麟娐烦霈F(xiàn)短路問題，嚴(yán)重的情況下可能會造成保護(hù)裝置動作出現(xiàn)誤操作。由于受到環(huán)境、照明時間、電壓與電流等因素的影響，電路會出現(xiàn)各種各樣的短路現(xiàn)象，給夜間行人和車輛的通行留下較大的安全隱患[3]。

2.3 相互分離的問題

在當(dāng)前的城市道路電氣照明設(shè)計中，存在許多客觀因素影響電氣設(shè)計的合理性。通過實地考察得出：在本項目的道路照明電氣設(shè)計中，大部分技術(shù)工作人員較為重視建設(shè)規(guī)模的問題，過分追求大規(guī)模，忽視了照明的質(zhì)量和效果。

在本項目的道路照明電氣設(shè)計中，由于線路長、設(shè)計人員壓力大等，為了按照計劃完成施工任務(wù)，施工方案與項目的實際建設(shè)情況出現(xiàn)了相互分離的現(xiàn)象，花費了大量的建設(shè)資金，且達(dá)不到預(yù)期的照明效果，造成了嚴(yán)重的資源浪費。設(shè)計人員在具體的電氣設(shè)計中，忽視了燈具光分布的問題，影響了道路照明的均勻性，進(jìn)一步呈現(xiàn)了閃爍與模糊的現(xiàn)象，給車輛的安全運行留下較大安全隱患[4]。

2.4 路燈眩光的問題

路燈炫光實物圖如圖1所示。

圖1 路燈眩光實物圖

在城市道路中，路燈照明是保證行人、行車安全的重要設(shè)施。如果城市道路照明電氣設(shè)計不具科學(xué)性與合理性，會引起駕駛員瞳孔收窄、產(chǎn)生光斑現(xiàn)象，導(dǎo)致駕駛員的視覺感官無法在短時間內(nèi)對周圍的環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。由于駕駛員在夜間行駛中主要依靠燈光照射，如果設(shè)計不合理，路燈會出現(xiàn)眩光的問題。因此，在本項目中，應(yīng)對這一問題進(jìn)行綜合考慮，不能由于周圍的環(huán)境已被路燈照亮，忽略路燈眩光的問題[5]。

2.5 能源浪費的問題

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，新疆哈密市凌晨后，道路上的車輛和行人逐漸減少，冬季由于氣溫下降，這一現(xiàn)象更會提前發(fā)生。城市道路照明作為一項基礎(chǔ)性設(shè)施，在道路上沒有行人和車輛的前提下，應(yīng)始終保持交通要道和偏僻路段的照明任務(wù)，通常會亮到次日凌晨，造成了嚴(yán)重的資源浪費，會縮短燈具的使用壽命。因此，能源浪費的問題是當(dāng)下相關(guān)部門亟待解決的問題之一，應(yīng)有效解決以上問題，不斷優(yōu)化城市道路照明電氣設(shè)計[6]。

3 城市道路照明電氣設(shè)計優(yōu)化策略

3.1 加大電纜截面，縮短配電距離

（1）加大電纜截面，降低配電線路的零序電阻和阻抗。在城市道路照明電氣設(shè)計中，線路電壓基本可以滿足規(guī)范要求，因此，本項目在施工條件允許的情況下，可以將此作為解決辦法。

（2）縮短配電距離，以此滿足電氣保護(hù)的安全性與可靠性。

3.2 確定導(dǎo)體流量，避免電路短路

為了有效避免城市道路照明短路情況的頻繁發(fā)生，本項目的照明電氣設(shè)計應(yīng)采取以下防范措施：

（1）結(jié)合實際情況確定導(dǎo)體流量且不得低于計算電流；

（2）導(dǎo)體電流應(yīng)滿足線路保護(hù)裝置的基本要求；

（3）導(dǎo)體應(yīng)分別滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的相關(guān)要求；

（4）線路電壓應(yīng)滿足道路照明正常工作以及啟動時的所有要求；

（5）導(dǎo)體的最小截面應(yīng)滿足基本的機(jī)械強(qiáng)度要求；

（6）在短路電流對導(dǎo)體和連接處產(chǎn)生的熱作用和機(jī)械作用下，給道路照明系統(tǒng)造成危害前應(yīng)及時切斷電源；

（7）在短路保護(hù)電氣為斷路器的情況下，被保護(hù)線路的末端電流不得小于斷路器瞬時電流或電子式脫扣器整定電流的1.3倍[7]。

3.3 結(jié)合照明需求，優(yōu)化施工方案

城市道路照明電氣設(shè)計應(yīng)結(jié)合本項目實際的照明需求，不斷優(yōu)化施工方案，并在此基礎(chǔ)上綜合分析本項目，按照本項目經(jīng)濟(jì)性與合理性的相關(guān)要求，進(jìn)一步優(yōu)化電氣設(shè)計施工方案。以合理解決施工方案與實際建設(shè)情況出現(xiàn)的相互分離現(xiàn)象，降低投資成本，達(dá)到預(yù)期照明效果。比如，將箱式變壓器運用到城市道路照明中，降低電氣系統(tǒng)變壓器總體容量的需求；可以利用節(jié)能變壓器滿足城市道路照明的節(jié)能需求；從城市道路照明高耗量角度來說，應(yīng)結(jié)合本項目的實際情況，合理選擇變壓器，因地制宜，減少資源浪費的問題。

3.4 合理選擇燈具，減少眩光問題

相關(guān)研究表明，合理選擇燈具可以有效減少眩光的問題。因此，在保證燈具間距與安裝高度合理的基礎(chǔ)上，可使用大功率因素的照明燈具，減少資源浪費，達(dá)到節(jié)約成本的目的，經(jīng)濟(jì)且合理。對道路照明電氣設(shè)計人員提出了更高要求，需要設(shè)計人員結(jié)合本項目的實際情況，合理確定燈具的間距和安裝高度[8]。

3.5 利用現(xiàn)代技術(shù)，降低能源浪費

光源降壓、穩(wěn)壓以及調(diào)壓技術(shù)是一項可以有效降低能源浪費的技術(shù)，其在不影響行人和車輛照明的情況下，按照標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)最低水平照度，可減少能源浪費，延長燈具照明的使用壽命。該項技術(shù)的應(yīng)用需要充分結(jié)合本項目照明的實際情況，通過降低、穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電壓三個關(guān)鍵性的步驟方可實現(xiàn)。因此，相關(guān)人員需要將該技術(shù)理念與實際情況相結(jié)合，并不斷進(jìn)行實踐：當(dāng)?shù)缆飞系男腥撕蛙囕v較多時，采用高亮度照明；當(dāng)行人和車輛逐漸減少時，可以啟動自動調(diào)光技術(shù)降低亮度，減少和降低能源浪費是智能化道路照明的體現(xiàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，城市道路照明給人們的生活質(zhì)量提供了有力的保障。因此，除了做好相應(yīng)的設(shè)計工作外，應(yīng)注重、加強(qiáng)對其設(shè)施設(shè)備的日常維護(hù)，在具體的設(shè)計工作中不斷探索和創(chuàng)新，總結(jié)出更加科學(xué)與合理的電氣設(shè)計方案，在節(jié)約能源的同時，提升城市道路照明系統(tǒng)的效能。