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城市道路照明的节能设计研究

发布于:2021-02-08 14:49:08 来自:建筑设计/城市规划设计 [复制转发]

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随着我国城乡人民生活水平不断提高,照明用电量也在逐年增涨,据统计,2010年照明用电已经占到我国全社会用电量的13%,而作为城市重要基础设施的道路照明占据很大比重。本文围绕道路照明节能这一主题,从低压配电系统的选择、光源的选择、控制系统的选择、设计的合理性等角度探讨节能设计。
一、低压配电系统的选择
低压配电系统按接地方式的不同分为三大类:TN系统、TT系统、IT系统。道路照明配电系统一般采用TT系统和TN-S系统。
在同一变压器供电范围内TN-S系统的PE线都是连通的,任一处发生接地故障,其故障电压可沿着PE线在整个配电系统内传导蔓延,导致一处发生接地故障,多处发生电气事故,必须在各处设置等电位联结或采取其他措施来消除这种传导电压导致的事故。而TT系统内各个电气设备设置电气上互不联系的单独的接地极和PE线,可消除或减少故障电压的蔓延。因此,TT系统相比TN-S系统而言更适合应用在无等电位联结的户外道路照明中。
此外,TN-S系统往往可以利用过电流防护电器兼做接地故障防护,而TT系统通常需装设RCD作接地故障防护。对于远距离配电的道路照明而言,TT系统增设的RCD模块比TN-S系统多增加的一根电缆要便宜很多。故,采用TT系统不仅安全性能比较高,而且减少有色金属使用降低初始投资。

二、光源的选择
传统路灯光源大多采用高压钠灯,它具有光效高、透雾强等特点,适合做道路照明光源。但高压钠灯360度发光,光损失大,能源浪费,随着近几年电子镇流器基本取代了传统的电感式镇流器,功耗基本控制在10%左右,相对节能效果大大提高。但是高压钠灯的显色指数很低,虽然初始费用投入较低,但是灯具的维护费用很高且维护周期相对比较短。其与LED灯具的对比如下表:

由上表可以看出,LED灯在各个方面较传统的高压钠灯而言优势还是比较明显的。随着LED技术的快速发展,它的发光效率不断提高,为达到同一照明效果,LED的功率相比传统高压钠灯可降低60%~70%,大大降低了变压器容量,节约能源,同时相同供电距离下可以降低电缆截面,降低配电线缆成本还节约有色金属。传统路灯的供电半径一般500~750米,LED的使用可以增大供电半径,减少直线段道路照明箱式变压器的设置数量。
随着LED技术的日趋成熟,以其绿色、高效、可靠、耐用的优势逐步使其它发光材料黯然失色,尤其是大功率LED生产成本的降低,使其逐步替代传统道路照明灯具成为可能。

三、控制系统的选择
现有道路照明主要以分散时控方式为主,即在照明配电箱中安装定时器,按照预先设定时间进行道路照明的统一开关控制,这种方式不分天气情况、客流情况,只能实现路灯的统一开关控制。随着灯具和网络的快速发展,单灯控制和远程控制逐步应用于设计中。现在的灯具很多可以实现单灯控制,不只是开关还能调节亮度,这样就能根据天气情况(雾霾天、阴天、晴天)合理进行单灯调节,使道路照明趋于人性化,同时针对性的调控可以节约电力能源。此外,还可以结合同期设置的安防摄像系统实时获取客流信息,根据不同时段不同区域的客流情况实现远程智能调节,不仅利于市民出行,而且节约能源。

四、设计的合理性
合理选择照明标准值,要根据不同道路标准确定照明标准值,不要一味提高亮度。以往的设计中道路照明供电半径一般500~750米,随着高效能灯具的不断更新换代,要根据实际的回路容量和压降要求(-10%~+5%)合理确定供电半径,道路等级及宽度一致的条件下单一直线路道路照明肯定比加强照明较多且路口较多的路段供电半径要长,切勿只是仅仅拿以往的经验开展设计。传统设计一般只在供电电源处做集中补偿,仅仅满足当地电业的功率因数要求,但是加大了电源处至路灯间的配电线路损耗,单灯电容补偿却能减少这段损耗,节能降容效果不容小觑。传统设计中都是以供电半径为中心设置箱式变压器,然后馈出一路至照明配电箱,每个照明配电箱馈出四个回路分别向两端道路照明配电。现在城市都是片区发展,大面积路网建设,要根据路网情况合理设计箱式变压器的位置进行区域路网配电。如某城市未来科技城路网的箱变及供电范围设计,充分考虑路网建设,合理布置箱变位置,不仅减少箱式变压器和外电源电缆数量,而且还能避免反送电,重复敷设电缆,减少有色金属消耗量和初始投资且节约能源,促进智能电网的发展。

五、结论
随着全球变暖问题的不断升级,节能减排低碳环保的绿色发展成为当今社会发展主题,建设资源节约型环境友好型社会更是我国可持续发展的宗旨和目标,道路照明的优化设计是当今城市健康发展的必然要求,因此照明设计要选择合理的低压配电系统、光源和控制系统,同时照明设计师要与时俱进,在设计过程中要结合实际情况因地制宜,运用新技术新产品做出精品工程,为城市建设填石铺路,共建智慧交通、智慧城市的康庄大道。

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