城市道路夜間照明節(jié)能技術(shù)管理

陸麗芳

（重慶中設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司南寧分公司，廣西 南寧 530022）

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，能源日趨緊張，城市道路照明的能耗問(wèn)題日益突出，因而照明節(jié)能意義重大。道路照明系統(tǒng)已成為一個(gè)城市現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，人們對(duì)城市道路照明的要求越來(lái)越高。道路照明在提高城市形象、改善城市環(huán)境的同時(shí)，不可避免地帶來(lái)電費(fèi)的大幅度增加以及能源的巨大消耗。采用高效節(jié)能燈具的城市道路照明，在控制節(jié)能方面，由于新技術(shù)與傳統(tǒng)路燈控制需要科學(xué)銜接，實(shí)際工程中也存在許多觀念的沖突，需要參與各方從發(fā)展角度出發(fā)，協(xié)商合理的解決方案。本文收集來(lái)自路燈照明節(jié)能工程中的技術(shù)信息，包括許多城市道路照明技術(shù)細(xì)節(jié)理念、觀點(diǎn)，以便理清節(jié)能思路。提倡路燈的節(jié)能設(shè)計(jì)，結(jié)合路燈的運(yùn)行現(xiàn)狀有針對(duì)應(yīng)用不同的節(jié)能技術(shù)，如半夜燈控制節(jié)能、電壓（電流）調(diào)節(jié)節(jié)能等。

1 路燈供電現(xiàn)狀和用電環(huán)境

目前，路燈系統(tǒng)大多采用專用變壓器和公用變壓器兩種供電方式。在新建路燈工程中同步實(shí)施安裝的專用變壓器供電穩(wěn)定，氣體放電燈經(jīng)單燈電容補(bǔ)償后功率因數(shù)基本能達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，即大于或等于0.85的標(biāo)準(zhǔn)。而在老城區(qū)主干道，特別是老街巷中采用公用變壓器供電則電壓情況有很大變化，主要反應(yīng)在當(dāng)夜晚用電高峰來(lái)臨時(shí)，負(fù)荷增大，電壓相對(duì)較低，高壓汞燈、高壓鈉燈和鹵素?zé)舻人l(fā)光線較為昏暗，照度較低，甚至出現(xiàn)頻閃現(xiàn)象，易造成交通事故；當(dāng)下半夜用電低谷時(shí)，負(fù)荷減少，電壓驟升，路燈運(yùn)行需承受220 V以上的電壓，甚至達(dá)到230～245 V的過(guò)電壓，此時(shí)燈泡極易損壞，降低了光源電器的使用壽命，浪費(fèi)了大量電能和財(cái)力，也嚴(yán)重影響了線路的正常運(yùn)行。

另外，路燈用電環(huán)境、用電秩序常遭人為破壞，路燈架空線路、地下電纜、箱式變壓器內(nèi)電器件等被盜現(xiàn)象極其嚴(yán)重，造成大批正常運(yùn)行線路瞬間斷路或短路，熄燈故障較多，嚴(yán)重影響了運(yùn)行質(zhì)量。

2 城市照明節(jié)能管理

2.1 安全管理

在保證規(guī)范要求的照度前提下，選擇IP防護(hù)等級(jí)高的綠色環(huán)保、安全節(jié)能的燈具和電器設(shè)備。施工中，保證路燈基礎(chǔ)、燈桿、變壓器、控制箱等接地達(dá)標(biāo)，及時(shí)處理線路突發(fā)性故障，確保路燈正常運(yùn)行。加強(qiáng)巡邏防范，保障用電質(zhì)量和用電秩序。

2.2 組織管理

建立一套完整的組織管理體系，認(rèn)真貫徹落實(shí)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的要求，加快制訂詳盡的節(jié)能計(jì)劃和實(shí)施方案，明確責(zé)任到人。強(qiáng)化、完善城市照明法規(guī)、綠色照明標(biāo)準(zhǔn)體系，有效地推進(jìn)城市綠色照明工程。

2.3 技術(shù)管理

堅(jiān)持科技創(chuàng)新，大力推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。按照城市道路照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范科學(xué)設(shè)計(jì)、科學(xué)施工，逐步把現(xiàn)有無(wú)線智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的軟硬件升級(jí)完善，使其始終趨于智能監(jiān)控前沿。做好與智能型節(jié)能設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，優(yōu)化配套方案，最大地發(fā)揮社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 經(jīng)濟(jì)管理

根據(jù)道路使用等級(jí)、功能、路形和路幅寬度，通過(guò)科學(xué)計(jì)算，合理選擇線路線徑截面、燈具燈型、光源和電功率，特別要注重限制使用大功率耗能的燈泡及多頭燈具。加強(qiáng)節(jié)能成本核算、成本考核，要用最少的投入達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 信息管理

充分利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、自控技術(shù)和無(wú)線通訊技術(shù)的集成，促進(jìn)信息管理。實(shí)時(shí)掌握照明系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，迅速發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障，有效解決人工巡檢的不足，提高節(jié)能信息管理水平。

3 照明節(jié)能技術(shù)

3.1 突變、閃斷調(diào)壓對(duì)燈具的影響

目前大部分路燈是HD金鹵燈、鈉燈，電流的切斷使設(shè)備易受拉弧損壞，燈具熄滅，再次點(diǎn)火，嚴(yán)重縮短燈具壽命。鈉燈在不切斷電流時(shí)電壓突變5 V以上將引起電弧漂移而熄滅，金鹵燈在3 V突變時(shí)電弧不穩(wěn)熄滅。因此，早期的電磁換檔的商業(yè)運(yùn)作，已產(chǎn)生了嚴(yán)重的不良后果。為了解決閃斷突變，目前國(guó)內(nèi)有幾個(gè)節(jié)能公司，推出“進(jìn)口”碳刷的自藕調(diào)壓器，但面對(duì)大電流和感性負(fù)載以及灰塵潮濕，產(chǎn)品存在安全問(wèn)題。采用“高頻 PWM交流穩(wěn)壓調(diào)壓器”技術(shù)的路燈節(jié)電器，由于使用高頻化電力電子控制，無(wú)觸點(diǎn)連續(xù)精密調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓，是目前較理想的城市道路照明控制節(jié)能產(chǎn)品。

3.2 電磁固定降壓節(jié)能的危害

（1）固定降壓節(jié)電器，節(jié)電不節(jié)錢，燈具壽命縮短，換燈成本和工程費(fèi)用較高。固定降壓產(chǎn)品節(jié)能產(chǎn)品，如果固定降5 V，節(jié)電率太低，固定降10 V，節(jié)電率也不高，如果開燈就降20 V，開燈時(shí)就有許多燈亮不起來(lái)。即使全部換上新燈，用上3個(gè)月就變成舊燈，這些燈在200 V下難以點(diǎn)燃，為了節(jié)能就得換下，其實(shí)這些燈在正常電壓可繼續(xù)使用。

（2）開燈就降壓，會(huì)帶來(lái)一系列社會(huì)問(wèn)題。傍晚需要高亮度照明時(shí)，燈光昏暗，交通事故增加，惡性事件頻發(fā)，同時(shí)影響城市形象和居民生活，群眾投訴嚴(yán)重。

（3）無(wú)法按需照明，浪費(fèi)嚴(yán)重。上半夜電網(wǎng)負(fù)荷重，需要照明時(shí)燈光暗；下半夜電壓高，不需要照明時(shí)，燈光反而更亮。

（4）不符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。耗用大量高能耗且稀有銅材和矽鋼，被盜和破壞嚴(yán)重，同時(shí)大量使用，將導(dǎo)致更大的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。

3.3 碳刷調(diào)節(jié)補(bǔ)償調(diào)壓及SCR數(shù)控補(bǔ)償調(diào)壓面臨的挑戰(zhàn)

對(duì)于照明節(jié)能，尤其是路燈節(jié)能，固定降壓目前已表現(xiàn)出許多弊端，如有時(shí)新燈在低壓下也無(wú)法啟動(dòng)，電磁換檔也出現(xiàn)燈滅和設(shè)備的損毀。因此，有些節(jié)能企業(yè)將碳刷補(bǔ)償無(wú)級(jí)調(diào)壓用于照明節(jié)能，用伺服電機(jī)帶動(dòng)鏈?zhǔn)教妓?，?shí)現(xiàn)調(diào)壓穩(wěn)壓，但專家對(duì)其可靠性存在質(zhì)疑。這是不現(xiàn)實(shí)的。可控硅代替接觸器，實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償調(diào)壓，這種技術(shù)稱為“數(shù)控式調(diào)壓”，在通訊和電臺(tái)等行業(yè)有應(yīng)用，但在路燈方面，由于負(fù)載為感性，電流電壓相位復(fù)雜，容易換相失敗，需要大功率電阻吸收短路電流，電阻功耗大，設(shè)計(jì)困難，功率難做大，檔位調(diào)節(jié)還存在電壓突變現(xiàn)象。盡管經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)數(shù)控式調(diào)壓穩(wěn)壓在路燈方面的應(yīng)用還不成熟。

4 自動(dòng)化路燈節(jié)能系統(tǒng)

在道路照明工程中，照度受電網(wǎng)電壓影響，而電網(wǎng)電壓受負(fù)荷影響，在負(fù)荷高峰時(shí)，電壓偏低，在負(fù)荷低谷時(shí)電壓偏高。在負(fù)荷不變的情況下，電能的消耗與電壓的平方成正比，節(jié)電器就是將電壓調(diào)低，達(dá)到節(jié)能的目的。其方式一般有兩種，即可控硅調(diào)壓技術(shù)和電磁調(diào)壓技術(shù)。可控硅因其元器件可靠性差，解決不了對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾，得不到廣泛應(yīng)用和供電部門的認(rèn)可。目前得到廣泛應(yīng)用的主要是電磁調(diào)壓系統(tǒng)，其核心是一種特殊的變壓裝置，現(xiàn)階段的節(jié)電器已成為集電磁技術(shù)、智能技術(shù)、數(shù)據(jù)控制技術(shù)于一體的高科技節(jié)電產(chǎn)品，具有較好的節(jié)電效果，也不影響照度均勻度，而且能夠避免光源過(guò)壓運(yùn)行，延長(zhǎng)了路燈壽命。需要注意的是，這種方式是對(duì)配電回路降壓，回路內(nèi)所有燈具都將在低電壓運(yùn)行。①隨著使用時(shí)間的增加，光源端電壓及電流等電氣參數(shù)發(fā)生變化，同時(shí)光源本身質(zhì)量上又具有離散性，降電壓運(yùn)行時(shí)就可能出現(xiàn)同一回路中一些燈具滅燈的現(xiàn)象。②路燈配電回路供電半徑長(zhǎng)達(dá)800 m，隨著燈具與供電端距離的增加，電壓逐漸下降，若線路設(shè)計(jì)不當(dāng)，有可能出現(xiàn)遠(yuǎn)端電壓不能滿足光源所需正常維持電壓。

5 結(jié)束語(yǔ)

城市道路照明規(guī)模十分龐大，隨著節(jié)能工作越來(lái)越被重視。技術(shù)的不斷提高，新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，控制和管理方法的不斷進(jìn)步，通過(guò)綠色照明工程推進(jìn)，用最低的能耗，獲得最佳的照明效果。通過(guò)對(duì)照明節(jié)能技術(shù)的研究和相關(guān)理念的探索，城市道路照明節(jié)能工作一定會(huì)得到飛躍發(fā)展。

1 中國(guó)建筑科學(xué)研究院等.城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

2 鄧云塘、錢公權(quán).道路照明［M］.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2005.

3 《道路與街路照明燈具性能要求》（GB/T 24827－2009）.

4 魏惠鳳、沈杰.路燈節(jié)能問(wèn)題的探討［J］.中國(guó)科技信息，2005（18）.

5 陳傳虞.電子節(jié)能燈與電子鎮(zhèn)流器的原理和制造［M］.北京：人民郵電出版社，2004.

6 李秋紅.LED光源在道路照明中應(yīng)用的功效分析［J］.中國(guó)市政工程，2009（02）.

7 《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45－2006）.