李竟誠

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)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(huì)迅速發(fā)展的大背景下，人們對(duì)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(jì)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(diǎn)，是古絲綢之路南、中、北線的必經(jīng)之路。本項(xiàng)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(shí)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(jì)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(jì)常見問題

2.1 電纜選擇的問題

（1）在本項(xiàng)目的道路照明電氣設(shè)計(jì)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(gè)問題。其中，電壓偏移會(huì)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(jì)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(duì)于單相接地短路電流較小的問題，現(xiàn)有的熱磁自動(dòng)開關(guān)瞬時(shí)過電流脫扣器整定電流值，已經(jīng)難以滿足開關(guān)可靠動(dòng)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(huì)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(yùn)行[1]。

（2）曾使用電流長延時(shí)脫扣器作為電纜后備保護(hù)，易導(dǎo)致電纜長時(shí)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(shí)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(xiàng)目3.5 km的長距離的道路照明電氣設(shè)計(jì)中，由于電壓下降引起的照明質(zhì)量下降對(duì)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(huì)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(huì)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(jì)帶來了很多問題。在本項(xiàng)目中，會(huì)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(huì)造成保護(hù)裝置動(dòng)作出現(xiàn)誤操作。由于受到環(huán)境、照明時(shí)間、電壓與電流等因素的影響，電路會(huì)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(jì)中，存在許多客觀因素影響電氣設(shè)計(jì)的合理性。通過實(shí)地考察得出：在本項(xiàng)目的道路照明電氣設(shè)計(jì)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(xiàng)目的道路照明電氣設(shè)計(jì)中，由于線路長、設(shè)計(jì)人員壓力大等，為了按照計(jì)劃完成施工任務(wù)，施工方案與項(xiàng)目的實(shí)際建設(shè)情況出現(xiàn)了相互分離的現(xiàn)象，花費(fèi)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(fèi)。設(shè)計(jì)人員在具體的電氣設(shè)計(jì)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(yùn)行留下較大安全隱患[4]。

2.4 路燈眩光的問題

路燈炫光實(shí)物圖如圖1所示。

圖1 路燈眩光實(shí)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(jì)不具科學(xué)性與合理性，會(huì)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(shí)間內(nèi)對(duì)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(jì)不合理，路燈會(huì)出現(xiàn)眩光的問題。因此，在本項(xiàng)目中，應(yīng)對(duì)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(fèi)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(huì)提前發(fā)生。城市道路照明作為一項(xiàng)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(huì)亮到次日凌晨，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，會(huì)縮短燈具的使用壽命。因此，能源浪費(fèi)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(jì)[6]。

3 城市道路照明電氣設(shè)計(jì)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(jì)中，線路電壓基本可以滿足規(guī)范要求，因此，本項(xiàng)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(xiàng)目的照明電氣設(shè)計(jì)應(yīng)采取以下防范措施：

（1）結(jié)合實(shí)際情況確定導(dǎo)體流量且不得低于計(jì)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(dòng)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(dòng)時(shí)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(duì)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(shí)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(shí)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(jì)應(yīng)結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)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(xiàng)目，按照本項(xiàng)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(jì)施工方案。以合理解決施工方案與實(shí)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(yùn)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(xiàng)目的實(shí)際情況，合理選擇變壓器，因地制宜，減少資源浪費(fèi)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(fèi)，達(dá)到節(jié)約成本的目的，經(jīng)濟(jì)且合理。對(duì)道路照明電氣設(shè)計(jì)人員提出了更高要求，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)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(fèi)

光源降壓、穩(wěn)壓以及調(diào)壓技術(shù)是一項(xiàng)可以有效降低能源浪費(fèi)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(shí)現(xiàn)最低水平照度，可減少能源浪費(fèi)，延長燈具照明的使用壽命。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用需要充分結(jié)合本項(xiàng)目照明的實(shí)際情況，通過降低、穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電壓三個(gè)關(guān)鍵性的步驟方可實(shí)現(xiàn)。因此，相關(guān)人員需要將該技術(shù)理念與實(shí)際情況相結(jié)合，并不斷進(jìn)行實(shí)踐：當(dāng)?shù)缆飞系男腥撕蛙囕v較多時(shí)，采用高亮度照明；當(dāng)行人和車輛逐漸減少時(shí)，可以啟動(dòng)自動(dòng)調(diào)光技術(shù)降低亮度，減少和降低能源浪費(fèi)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(jì)工作外，應(yīng)注重、加強(qiáng)對(duì)其設(shè)施設(shè)備的日常維護(hù)，在具體的設(shè)計(jì)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(jì)方案，在節(jié)約能源的同時(shí)，提升城市道路照明系統(tǒng)的效能。