论文部分内容阅读
【摘 要】随着城市化进程的快速发展，路灯成为人们关注的重点，在我国阶段，道路路灯作为城市建设中重要的基础设施，其建设和规模受到各级部门的广泛关注，因此，路灯照明技术也要有新的系统来适应，人们对于娱乐和交通的需要也刺激了路灯电气系统的创新研究。基于此，本文就市政路灯电气系统的设计及应用进行分析与研究。
【关键词】市政路灯；电气系统；设计
引言
随着社会经济的高速发展，国家开始了大规模的城市基础设施建设。作为城市道路建设不可或缺的部分，道路照明已被赋予了新的使命，它不单承担着基础性的车行引导功能，还能够在美化城市、提升城市的文化底蕴、改善城市坏境方面起到显著的作用。在提倡节能环保的今天，道路照明设计最重要的方面就体现在响应国家节能号召，将功能性照明、美化、节能有机结合，为人们的生活水平提高做出贡献。
一、城市路灯控制系统的几种控制系统
（一）照明控制系统电力载波路灯系统
照明控制系统电力载波路灯系统利用时控与光控双向来进行控制的，在系统检测到每个路段的亮灯率，从而实现城市道路路灯的自动启闭，有效控制半夜灯或者全夜；利用电压和电流实现测量与监控，状态信息与控制信号是通过电力线载波技术来传输的，对供电变压器线路开路和短路等各种突发事件进行即时报警；实现智能管理和监控路灯，从而让路灯达到可靠、稳定和经济、高效的运行。
（二）PLC的路灯控制系统
PLC的路灯控制系统在控制系统的可靠性、功能以及性价比等方面具有其他系统所不具备的优点，例如：产品的开发时间较短、系统功能性强、在可靠性和性价比方面较高、系统的硬件齐全、产品在使用方面比较方便、系统体积小、其设计、安装和调试方面工作量相对较少，当然系统的维修也很方便等优点，该系统在工业生产中的控制装置中使用广泛。
（三）照明控制系统无线路灯控制系统
照明控制系统无线路灯控制系统的构成是采用一个中心管理PC与好几个路灯控制终端节点相连，通过TCP/IP协议实现监控中心和管理中心进行通信，采用设定路灯的工作信息，如开关时间或时钟日历等，系统的指令信息是通过路灯节点的路由来把控制信息由监控中心直接传送到路灯终端节点，达到当路灯发生故障时进行报警。路灯照明灯的开关控制是通过无线电通道数据的收发来实现的，这样避开了电力线载波通讯中的不确定性与干扰的繁杂，从而提高了控制系统的确定性与稳定性，这种控制系统性价比低、投资太大，当然具有安装方便、控制组合多、布点灵活、系统安全性高的优点。
二、市政路灯电气设计
（一）照明灯具的选择
1.截光型灯具：此种灯具最大光强方向范围为0～65°，90°允许最大允许光强为10cd/1000lm；优点为眩光轻，不刺眼。缺点为照明范围较小，周边灯光昏暗，为快速路、主干路等主要道路照明灯常用类型。
2.半截光型灯具：此种灯具最大光强方向范围为0～75°，90°允许最大允许光强为50cd/1000lm；优点为眩光适中，光线照明范围较大，实用性高。为次干路及支路市政照明灯的首选类型。
3.非截光型灯具：此类型灯具90°允许最大允许光强为1000cd/1000lm。明亮但眩光较强，对人眼的刺激较大，因此适合景区或者车流量小的街区。
（二）路灯安装参数选择
1.布灯间距的选择。间距的选择在符合规范前提下尽量增加安装高度，扩大安装间距；2.布灯方式的选择。为单侧布置、双侧交错布置、双侧布置和中心对称布置，要结合路面的断面形式综合考虑。一般，若选择单侧布置，则道路有效宽度值为实际路宽与一个悬挑长度的差；若为双侧布置，则有效宽度应定为实际路宽与两个悬挑长度的差。若为中心对称布置，则有效宽度与道路实际宽度相等。从而结合灯杆高度等基数可计算出市政路灯的平均照明度，并按相关标准进行设计和安装。
（三）路灯线路设计与路灯接地
线路设计也是路灯安装中的重点之一。设计过程要综合考虑线路损耗以及电压供给问题，确保供压稳定。一般设计为额定电压值上浮5%或以上。根据车流量以及照明效果，对亮灯盏数进行控制。灯光照明要首选满足需求最大的群体，实现资源合理利用。随着技术的发达，微机监控和无线控制成为目前主要监控模式。
目前，对于路灯安装接地的主要问题是安装规范不统一。TN-S接地系统由于安全系数相对较高，因此应用最为广泛。其原理为：专用保护线PE上电流和对地电压均为零。并在干线上采用漏电保护器，将部分PE线越过漏电保护器重复接地。而对于PE线材料的选择，多为铠装电缆的金属外皮或者镀锌圆钢。实践证明，在路灯经过的起点、中间适当间隔和终点处打一组地极，同时要求接地电阻4Ω以下，可提高接地效果，减少触电事故的发生。
三、城市路灯的节能措施
《城市道路照明设计标准》新增了一项内容———照明功率密度（LPD）。LPD是指单位路面面积上的照明安装功率（包含镇流器功耗），该指标规范了城市道路照明中的能耗要求，为节能提供了一个参照标准。因此，节能已成为设计人员需要重点关注的方面。在实际工程设计中，可以采取以下几种节能措施：
（一）采用调压的方式。调压方式是指调节供电电压来减小路灯的开灯电流和关灯电流，在保证其正常工作的同时适当降低能耗。在半夜机动车和行人都很少的情况下，也可以利用该方法降低灯具光照度。（二）采用新型变功率镇流器。道路照明光源普遍采用高压钠灯，高压钠灯需要镇流器配套使用。目前市场上已经出现了一种新型变功率镇流器，能够实现150/250/400W三挡任意输出，根据不同的需要实时调整输出功率，最终达到降低能耗的目的。（三）无功补偿节能。无功功率是每一个配电系统都无法忽视的损耗，提高功率因数，降低无功损耗是节能的必备手段。提高照明配电系统的功率因数通常采用补偿电容的方式，补偿分为集中补偿和单灯补偿两种。集中补偿因其简便、易行，效果显著，在路灯配电系统中得到了广泛的应用，而且无功电流并不流经变压器，降低了变压器的损耗。采用单灯补偿，不但增加了投资，还加大了维护难度。
（四）降低無功功率。因无功电流经过线路，线路上的电阻会导致电能损耗，使功率因数降低，并增大电力损耗，使路灯的亮度降低，不利于道路照明。因此可在电源侧接入电容器组，将提高功率因数，从而降低无功功率。对电力负荷的增减进行充分考虑，以便采用不同的容量移相电容组改善功率因数。另外，对于负载率不足30%的变压器，应断开或更换轻载变压器，并在线路中增设自动调压功能节能器，以保持电压的稳定，使灯具可在额定电压下作业，以起到很好的节能效果。
结束语
城市道路照明主要是为车行人员提供安全、舒适的引导性照明。分析了道路照明设计中的重点、难点，以保证道路照明系统稳定、持久地运行。道路照明系统是一项复杂的工程，还包括路灯基础、电缆敷设等工程设计，只有把方方面面的工作做全面，才是一项优秀的道路照明设计。
参考文献：
[1]陈发强.路灯照明与技能探讨——优化路灯照明设计节约用电[J].科技资讯，2007，29：250.
[2]霍荣荣.智能调光型LED太阳能路灯照明系统的研究与设计[D].辽宁科技大学，2012.
[3]张澍.基于Zigbee技术的市政路灯单灯智能控制系统模块设计[D].浙江大学，2013.
[4]高飞.基于BOT理论的城市路灯照明项目融资应用研究[D].天津大学，2010.
[5]许梓成，许其彬.浅谈城市道路照明设计[J].建筑设计管理，2010，27（3）：123-125.
【关键词】市政路灯；电气系统；设计
引言
随着社会经济的高速发展，国家开始了大规模的城市基础设施建设。作为城市道路建设不可或缺的部分，道路照明已被赋予了新的使命，它不单承担着基础性的车行引导功能，还能够在美化城市、提升城市的文化底蕴、改善城市坏境方面起到显著的作用。在提倡节能环保的今天，道路照明设计最重要的方面就体现在响应国家节能号召，将功能性照明、美化、节能有机结合，为人们的生活水平提高做出贡献。
一、城市路灯控制系统的几种控制系统
（一）照明控制系统电力载波路灯系统
照明控制系统电力载波路灯系统利用时控与光控双向来进行控制的，在系统检测到每个路段的亮灯率，从而实现城市道路路灯的自动启闭，有效控制半夜灯或者全夜；利用电压和电流实现测量与监控，状态信息与控制信号是通过电力线载波技术来传输的，对供电变压器线路开路和短路等各种突发事件进行即时报警；实现智能管理和监控路灯，从而让路灯达到可靠、稳定和经济、高效的运行。
（二）PLC的路灯控制系统
PLC的路灯控制系统在控制系统的可靠性、功能以及性价比等方面具有其他系统所不具备的优点，例如：产品的开发时间较短、系统功能性强、在可靠性和性价比方面较高、系统的硬件齐全、产品在使用方面比较方便、系统体积小、其设计、安装和调试方面工作量相对较少，当然系统的维修也很方便等优点，该系统在工业生产中的控制装置中使用广泛。
（三）照明控制系统无线路灯控制系统
照明控制系统无线路灯控制系统的构成是采用一个中心管理PC与好几个路灯控制终端节点相连，通过TCP/IP协议实现监控中心和管理中心进行通信，采用设定路灯的工作信息，如开关时间或时钟日历等，系统的指令信息是通过路灯节点的路由来把控制信息由监控中心直接传送到路灯终端节点，达到当路灯发生故障时进行报警。路灯照明灯的开关控制是通过无线电通道数据的收发来实现的，这样避开了电力线载波通讯中的不确定性与干扰的繁杂，从而提高了控制系统的确定性与稳定性，这种控制系统性价比低、投资太大，当然具有安装方便、控制组合多、布点灵活、系统安全性高的优点。
二、市政路灯电气设计
（一）照明灯具的选择
1.截光型灯具：此种灯具最大光强方向范围为0～65°，90°允许最大允许光强为10cd/1000lm；优点为眩光轻，不刺眼。缺点为照明范围较小，周边灯光昏暗，为快速路、主干路等主要道路照明灯常用类型。
2.半截光型灯具：此种灯具最大光强方向范围为0～75°，90°允许最大允许光强为50cd/1000lm；优点为眩光适中，光线照明范围较大，实用性高。为次干路及支路市政照明灯的首选类型。
3.非截光型灯具：此类型灯具90°允许最大允许光强为1000cd/1000lm。明亮但眩光较强，对人眼的刺激较大，因此适合景区或者车流量小的街区。
（二）路灯安装参数选择
1.布灯间距的选择。间距的选择在符合规范前提下尽量增加安装高度，扩大安装间距；2.布灯方式的选择。为单侧布置、双侧交错布置、双侧布置和中心对称布置，要结合路面的断面形式综合考虑。一般，若选择单侧布置，则道路有效宽度值为实际路宽与一个悬挑长度的差；若为双侧布置，则有效宽度应定为实际路宽与两个悬挑长度的差。若为中心对称布置，则有效宽度与道路实际宽度相等。从而结合灯杆高度等基数可计算出市政路灯的平均照明度，并按相关标准进行设计和安装。
（三）路灯线路设计与路灯接地
线路设计也是路灯安装中的重点之一。设计过程要综合考虑线路损耗以及电压供给问题，确保供压稳定。一般设计为额定电压值上浮5%或以上。根据车流量以及照明效果，对亮灯盏数进行控制。灯光照明要首选满足需求最大的群体，实现资源合理利用。随着技术的发达，微机监控和无线控制成为目前主要监控模式。
目前，对于路灯安装接地的主要问题是安装规范不统一。TN-S接地系统由于安全系数相对较高，因此应用最为广泛。其原理为：专用保护线PE上电流和对地电压均为零。并在干线上采用漏电保护器，将部分PE线越过漏电保护器重复接地。而对于PE线材料的选择，多为铠装电缆的金属外皮或者镀锌圆钢。实践证明，在路灯经过的起点、中间适当间隔和终点处打一组地极，同时要求接地电阻4Ω以下，可提高接地效果，减少触电事故的发生。
三、城市路灯的节能措施
《城市道路照明设计标准》新增了一项内容———照明功率密度（LPD）。LPD是指单位路面面积上的照明安装功率（包含镇流器功耗），该指标规范了城市道路照明中的能耗要求，为节能提供了一个参照标准。因此，节能已成为设计人员需要重点关注的方面。在实际工程设计中，可以采取以下几种节能措施：
（一）采用调压的方式。调压方式是指调节供电电压来减小路灯的开灯电流和关灯电流，在保证其正常工作的同时适当降低能耗。在半夜机动车和行人都很少的情况下，也可以利用该方法降低灯具光照度。（二）采用新型变功率镇流器。道路照明光源普遍采用高压钠灯，高压钠灯需要镇流器配套使用。目前市场上已经出现了一种新型变功率镇流器，能够实现150/250/400W三挡任意输出，根据不同的需要实时调整输出功率，最终达到降低能耗的目的。（三）无功补偿节能。无功功率是每一个配电系统都无法忽视的损耗，提高功率因数，降低无功损耗是节能的必备手段。提高照明配电系统的功率因数通常采用补偿电容的方式，补偿分为集中补偿和单灯补偿两种。集中补偿因其简便、易行，效果显著，在路灯配电系统中得到了广泛的应用，而且无功电流并不流经变压器，降低了变压器的损耗。采用单灯补偿，不但增加了投资，还加大了维护难度。
（四）降低無功功率。因无功电流经过线路，线路上的电阻会导致电能损耗，使功率因数降低，并增大电力损耗，使路灯的亮度降低，不利于道路照明。因此可在电源侧接入电容器组，将提高功率因数，从而降低无功功率。对电力负荷的增减进行充分考虑，以便采用不同的容量移相电容组改善功率因数。另外，对于负载率不足30%的变压器，应断开或更换轻载变压器，并在线路中增设自动调压功能节能器，以保持电压的稳定，使灯具可在额定电压下作业，以起到很好的节能效果。
结束语
城市道路照明主要是为车行人员提供安全、舒适的引导性照明。分析了道路照明设计中的重点、难点，以保证道路照明系统稳定、持久地运行。道路照明系统是一项复杂的工程，还包括路灯基础、电缆敷设等工程设计，只有把方方面面的工作做全面，才是一项优秀的道路照明设计。
参考文献：
[1]陈发强.路灯照明与技能探讨——优化路灯照明设计节约用电[J].科技资讯，2007，29：250.
[2]霍荣荣.智能调光型LED太阳能路灯照明系统的研究与设计[D].辽宁科技大学，2012.
[3]张澍.基于Zigbee技术的市政路灯单灯智能控制系统模块设计[D].浙江大学，2013.
[4]高飞.基于BOT理论的城市路灯照明项目融资应用研究[D].天津大学，2010.
[5]许梓成，许其彬.浅谈城市道路照明设计[J].建筑设计管理，2010，27（3）：123-125.