城市道路照明工程電氣設計研究

曾海寧

山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500

0 引言

為了使城市交通安全運行，需要加強城市道路基礎設施建設。路燈作為城市道路的基礎設施，不僅起照明作用，還會對環境起到一定的美化作用。因此，城市道路照明工程在城市基礎設施建設中具有重要作用。優質的道路照明設計需要路燈的照度眩光限制度和亮度均能滿足要求，并且具有高度誘導性，同時其建設投資需相對較少，在運行過程中的耗電量需較低，能夠實現安全可靠運行，并且方便維修管理。但是，目前我國部分城市的道路照明設計不夠規范，導致道路照明效果受到影響，使夜間交通存在諸多安全隱患。因此，亟須對其進行改進。

1 城市道路照明存在的問題

1.1 路燈設計不合理

部分路燈設計得不夠合理，并且路燈設計與周圍環境的照明設備匹配性較低，這樣容易產生眩光的問題。眩光會使駕駛員眼內出現光斑，破壞視覺系統對周邊物理空間的適應能力，使駕駛員產生不適感，在短時間之內會出現視力下降。路燈強光若直射駕駛員，還可能引發交通事故。雖然對建筑進行亮化能夠在一定程度上降低不舒適眩光感，但建筑立面照明在后半夜會處于關閉狀態，由此使后半夜的照明眩光問題無法解決。

1.2 幕墻反光產生眩光

目前，大型玻璃幕墻被廣泛應用于建筑外墻，而部分玻璃幕墻在構建過程中由于設計人員沒有充分考慮光污染問題，如果建筑泛光燈以及相應的車燈或其他光源射入相應的玻璃幕墻上，則會形成二次光源。較強的二次光源會形成強烈的反射光，從而使臨近道路的交通參與者產生不適感，并對行人與駕駛員的視線產生影響，導致發生交通事故。

1.3 部分裝飾性照明影響駕駛員視線

在城市發展中會存在諸多裝飾性照明，裝飾性照明同樣會影響駕駛員的視線。裝飾照明的種類主要包含環境的各類亮化工程以及廣告燈光。部分城市在進行量化工程的建設中，往往沒有有效分析燈光與駕駛員視線的關系，使用多種燈光頻繁變換的視覺表達方式。此外，裝飾性照明會應用多樣化燈光表現方法，過于繁雜的燈光色彩也會對駕駛辨認物體能力產生影響。

1.4 道路照明光源有待升級

在主干道路照明的過程中會應用金鹵燈或者其他各類白色光源來補償高壓鈉燈顯色偏黃的不足性，但高壓鈉燈在實際應用過程仍然存在局限性。雖然諸多廠家在生產中所生產的各類產品，已經能夠在路燈之上設置近路燈及高壓鈉燈雙光源，使顯色與照度的要求符合相關標準，但基于當前LED光源的發展，應用傳統的高壓鈉燈作為主光源，仍然使得道路照明光源有待優化升級[1]。

1.5 節能設計意識有待強化

當前市場經濟不斷發展，城市大幅度開展亮化工程以及道路照明工程。在實際照明中所應用的燈具數量不斷增加。根據統計，我國城市道路照明的總耗電量是國內總耗電量的4%以上。由此可見，需要對照明的電力消耗予以充分重視，但實際照明設計中，無法融合節能意識，致使亮化及照明工程浪費問題嚴重。針對該問題需要依照《城市道路照明設計標準》的具體要求，在各項城市道路設計中，提出能夠與當前照明施工要求相符的設計方案，并且比較技術經濟性，選取更加先進優質的技術。

2 城市道路照明工程的電氣設計

2.1 電纜

在城市道路照明工作中，對道路照明進行配電時，由于其配電線路相對較長，會存在較高的配電線路連續阻抗問題，而且會使單相接地電流存在短路，容易發生電壓偏移等問題[2]。電壓一旦發生偏移，會對照明的質量產生不利影響。依照道路路燈設計的各類規范標準，照明燈的端電壓允許的電壓偏移，其整體數值不能超過額定電壓的105%，對其末端電纜而言，不可使其低于整體額定電壓的90%，并且需要使其高于始端電壓的95%。

2.2 配電設備

在進行配電設備選擇的過程中，需要對設計規范進行綜合考量，并且需合理選擇配電斷路器。一般而言，道路照明電源主要由電力供網引出的高壓電源供電，并且在輸電過程中會應用專業的變壓器。變壓器的容量相對較小，因此，雖然高壓之下的電力系統短路容量能夠對其進行無限大的綜合考量，而在實際應用過程，變電器低壓側短路之后，電流并不會增大。

2.3 燈具光源

道路照明燈具以高壓鈉燈為主，該種燈具在應用過程中，其視覺敏銳度相對較高，并且能夠擁有較為優質的透光性以及高光效。在整體城市道路照明工程開展的過程中，城市道路照明所具有的亮度為1～2 cd/m2，與人體眼睛的視覺需求相符。如果在道路照明中應用白色金鹵燈則能夠進一步強化視覺邊緣，提升駕駛員對周圍環境的視覺靈敏以。在當前社會的發展中，隨著金鹵燈制造業得到充分的發展，其使用壽命得到延長，同時在應用中具有高顯色性。當前大部分產品已經能夠將金鹵燈以及高壓鈉燈進行聯合使用，不斷優化道路照明。

2.4 保護與接地系統

道路照明系統的電源電壓主要為220 V，并且在建設過程中，其低壓線路為二線制和相應的三相四線制，電源、控制箱燈桿等設施使用金屬外殼，其整體電壓為220 V，由此需要采用人身安全防護措施，使得整體路燈設施能夠處于較為安全且高效的運行狀態。為此，建議應用三線制以及三相主線截面積的保護性接地線，以保護接地線以及每個路燈燈桿進行綜合性的連接。在連接過程中，以螺絲壓接式的焊接方式，增強焊接可靠性，并且需要在保護接地的末端與中間進行重復接地，使其接地電阻小于或等于15 Ω。另外，在燈具之內的鎮流器靜電前端，需要對與當前電源功率具有高匹配性的斷路器與熔斷器進行設置，使直流器存在故障時能夠更及時斷電，防止出現漏電事故，以保障相關人員的人身安全[3]。熔絲截面積需要依照當前光源所存在的實際功率予以確定，對于150 W的高壓鈉燈，可以應用4 A熔絲；對于250 W的高壓鈉燈，則需要應用6 A熔絲；對于400 W的高壓鈉燈，需要應用10 A熔絲；對于1000 W的高壓鈉燈，在熔絲選用中需要使其達到15 A。

2.5 光源的降壓、穩壓、調光綜合技術

在進行城市道路照明電氣設計的過程中，需要綜合考量節能問題，其中，通過應用光源的降壓、穩壓、調光綜合技術，能夠使城市道路照明系統既滿足光量需求，又能夠節約電能。該技術具有高度的自動化特性，其可適當降低照明燈具的電壓以及照度，不影響行人視覺，且對電能問題予以解決，并由此使得燈具使用壽命延長。通過降壓、穩壓、調光三個步驟達到降壓節電的效果[4]。具體內容如下：在道路照明系統的設計中，置入各類信息傳感器，有效監測周邊環境亮度、行車的實際速度以及路燈的實際光源亮度；連接傳感器與道路照明控制系統，評估道路照明需求，對系統運行穩定性進行判斷。當滿足機制觸發條件時，系統可執行降壓、穩壓以及調光三大步驟，由此，以更智能化的方式，對系統行行負荷及照明亮度調整。

2.6 控制道路照明水平

首先，選擇合適的照度。設計人員在設計中需要分析道路等級以及道路的實際車道數量，匯總各類工程信息，遵照城市道路工程設計規范，以及設計標準等諸多文件，對道路照明系統的實際照度水平以及平均照度值進行選擇。舉例說明，針對主干道路網以及快速道路的工程，其照明系統的照度水平需達到規范標準內平均照度的1.5～2.5倍。其次，需要設定合理的照明參數。為了使照明光源的實際利用系數得到提升，需要在初步方案設計中進行優化，合理配置燈具安裝的高度所具有的眩光系數以及安裝的傾斜角度等參數，選取更加合理的配光方式。

3 結束語

為了促進城市道路照明設計工作的發展，需要提高設計的科學性，綜合考量亮度水平、照度水平以及燈具節能性，優化照明控制系統，從而控制當前城市道路照明的綜合質量，同時達到節約能源的目的。目前，我國部分城市道路照明設計規范性仍然存在一定的問題，而在城市道路照明優化的過程中，需要對其電氣設計工作進行細化，使照明設計的科學性得到提升。道路照明工程的電氣設計技術在發展中需要具備多元化的綠色環保理念，從而有效節約資源，促進其可持續發展。