摘要：在对水利枢纽厂区照明研究中，本文利用DIALux照明设计软件，参照《城市道路照明设计标准》对其进行研究与设计，阐述了灯杆参数及布置形式对照明质量的影响，并对道路照明配电线路保护进行探讨。
关键词：水利枢纽；厂区照明；照度；布置
0引言
水利枢纽厂区照明不同于城市道路照明，厂区大多处于人烟稀少的郊区。在厂区内主要通行少量的机动车。由于现在水利枢纽自动化程度较高，实现了“无人值班、少人值守”，因此，相对于城市道路，水利枢纽厂区具有通行车辆少、行人少的特点。《城市道路照明设计标准》将城市道路照明分为机动车交通道路和人行道路照明，其中将机动车交通道路照明分为快速路与主干路、次干路、支路三级。支路为次干路与居住区道路之间的连接道路。由于水利枢纽厂区人、车通行量少，本文将水利枢纽厂区照明按支路标准研究设计。
1水利枢纽照明标准确定
在水利枢纽照明系统设计中，设计人员往往将照度及其均匀度作为照明标准。这在室内照明是可以的，但是在机动车道照明设计中应将亮度作为照明标准，这是由于驾驶员的眼睛直接感受到的是路面的亮度而不是照度，CIE也是以亮度为依据制定道路照明标准。因此，本文将水利枢纽厂区照明标准规定如表2.1：
表2.1 水利枢纽厂区道路照明标准
水利枢纽厂区照明应属于支路，对照明质量要求不如干路要求的那么高，因此规范并没有对纵向均匀度及环境比作要求。但是在本文的讨论中也讲纵向均匀度及环境比作为照明质量评价标准。
2路灯灯具选择及布置方案
在规范中，将灯具分为截光型、半截光型、非截光型三种，三种灯具的遮光角依次减小。遮光角越小，光源经过灯具发出的光通量越大，灯具的效率越高。但是，遮光角小的灯具有可能造成较大的眩光。为了降低眩光，只能增大灯具之间的间距。因此，在设计中有两个矛盾；一是在照明要求质量比较高的地方(主干路)上要求用截光型灯具，但是截光型灯具效率低，降低了光源发出的光通量，增加了同长度道路上灯具的数量：二是非截光型灯具遮光角小，容易造成眩光，增加了同长度道路上灯具的距离，降低了亮度和均匀度。
设计者需要解决上述矛盾，以采用非截光型灯具并交错布置的厂区照明为例，首先需要确定的就是道路的有效宽度，根据道路有效宽度，决定灯杆的高度及间距。利用DIALux照明软件做照明设计中，首先建立一个6m宽的街道模型，维护系数取0.67,覆盖层选R3,柏油均匀度潮湿街道选W3。接着选取灯具，本文选用功率为70W、光通量为5800lm的金属卤化物灯(非截光型)。灯杆的距离及高度与道路的有效长度有关，灯杆的排列方式为双侧交叉，灯杆高度取道路有效宽度的0.9倍，即4.5m；灯杆同侧间距取36m。布置见图3-1：
图3-1 厂区照明布置图
对于灯杆，有众多参数需要手动输入。相关参数见图3-2：
图3-2 灯杆相关参数
其中A为悬挑长度；B为灯和道路之间的距离；C为灯臂长度；D为灯具的倾斜度；E为灯具与工作面的距离。在规范中提到“灯具的悬挑长度不宜超过安装高度的1/4，灯具的仰角不宜超过15。”。本小节主要研究灯杆的参数对照明质量的影响。分别改变灯具的倾斜度与灯和悬挑长度，并用DIALUX计算，结果如下表：
表3.1 灯具的倾斜度对照明质量的影响
表3.2 灯具悬挑长度对照明质量的影响
表3.3 灯具的悬挑长度对照明质量的影响
注：表3.2取倾斜角为14。,表3.3取倾斜角为4。
由表中数据分析可知，灯具的倾斜度对照明质量的影响较大，而悬挑长度对照明质量影响很小，在特定的角度对纵向均匀度及眩光限制阀值增量有影响。倾斜角越大，光源的就有很多的光散发到空间中，减少了到地面上的光通量，增加了空间照度的均匀度，减弱了地面的亮度，并且增加了眩光。因此，在道路照明设计中，应当对照明质量影响较大的灯具倾斜角做计算。
3道路照明配电系统设计分析
厂区照明可采用TN-S系统或者TT系统。厂区照明的灯具及灯杆都处于室外，位置很分散，因此无法做等电位联结。在采用TN-S系统时要防止PE线导入的高电位。厂区照明采用TN-S系统时较常见的故障为单向接地故障，见图4.1；
图4.1 TN-S系统厂区照明配电线路单相接地故障
由图4.1可知，当发生单相接地故障时，故障电流I通过大地返回电源中性点，造成电源中性点电位升高Ud=IxRB,该点位通过PE线传导至室外照明灯杆及灯具，对人身的安全造成了威胁。如果在干燥情况下，安全接触电压为50V，这时接地电阻RB需满足式4.1要求：
整理得
(4.1)
对于潮湿环境，安全接触电压为25V，同理，此时接地电阻RB需满足式4.2要求：
(4.2)
由于发生接地故障点具有不确定性，所以RE一般没有一个定值。如果取RE为10欧姆，RB在干燥环境下不大于2.94欧姆，潮湿环境下不大于1.3欧姆。一些发达国家认为RB小于2欧姆通常是有效和不难做到的，因此RB取2欧姆为宜，但笔者认为能做到1.5欧姆更好。
对于TT系统，防止间接触电防护的措施之一为施加漏电保护器(RCD)。RCD的整定值一般取30mA，30mA的电流流过人身不会造成致命的伤害。但是30mA的RCD用于路灯配电线路上却不合适，很多装设漏电保护的室外照明在阴雨天发生了无故障跳闸的现象。30mA的RCD可靠不动作漏电电流为15mA，在阴雨天路灯正常工作的泄露电流将增大，造成误动。因此，有必要将漏电保护器的整定电流提高到100mA甚至更高，躲过正常工作的泄露电流，确保开关不误动。
4结语
室外照明设计的照明质量和诸多因素有关，在计算照度时首先应根据规范大致确定灯杆的高度、灯杆间距。然后再进行对灯具倾斜度、悬挑长度等参数修正，直到满足照明质量要求为止。对于照明配电线路，不同的配电系统应满足接地电阻的要求或选择合适的保护电器。
参考文献：
[1]CJJ45-2006 城市道路照明设计标准
作者简介：刘欣亮，男，（1991.09—），陕西勉县人，毕业于华北科技学院，助理工程师，研究方向：输变电方向。
论文作者:刘欣亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
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