摘要：近年来，中国经济科技发展迅速，特别是近年来，由于国家建设项目规模化建设，中国城市现代化水平不断提高。在城市建设项目中，道路照明系统是一个非常重要的部分，减少了交通事故的可能性。在照明系统中，除了实现照明功能外，还需要集成照明和节能以节省能源。因此，目前的道路照明系统应融入节能设计理念，落实可持续发展的社会理念。
关键词：城市道路；照明设计；节能
1城市道路照明设计现状分析
在当前的城市道路照明设计中，常常会因为多种因素，进而影响设计的合理性，节能的有效性。经调查发现，在设计城市道路照明系统的过程中，很多人员高度重视造型问题，追求大规模、超豪华，忽视最终的照明效果、照明功能。除此之外，在城市道路照明的设计中，由于工程量较大，设计人员具有较高的压力，所以常常为了能够缩短工作周期，在设计过程中脱离城市道路的实际情况。这样的问题，不仅会耗费大量的资金，还可能达不到城市照明的初衷，造成能源的浪费。此外，部分设计人员也会忽视灯具的配光问题，进而影响路面照度分布的均匀性。一旦在城市道路照明设计中出现这样的现象，就会影响路面获得的灯光效果，呈现出“忽明忽暗”的状态，给交通安全埋下隐患。
2城市道路照明设计与节能
2.1道路照明光源的合理选择
道路照明目前常用的光源以高压钠灯、LED灯、陶瓷金卤灯为主。具体特点分析如下。（1）高压钠灯：透雾能力强、显色性差。普通高压钠灯大功率灯管（250~400W）光效高，整灯光效约为701m/W，而小功率灯管（100~150W），整灯光效约为601m/W。高压钠灯灯具消耗功率较大，且受电压波动，环境温度等因素影响较大，实际运行中，电器消耗功率可能达到光源功率的20%，甚至更大。高压钠灯在点火时需要大约5min的预热时间才能达到完全的光度输出。高压钠灯的光度输出会跟随电流波形变化而改变，因而会出现闪烁的情况。高压钠灯包括光源、电器附件（主要是镇流器、触发器）和灯具，钠灯用于路灯平均寿命24000h。（2）LED灯：LED显色性好，多采用白光。LED路灯光效高，大约100~120lm/W。采用恒流源的方式供电，与电压的波动无关。LED芯片虽说寿命很长，理论能达到50000h。但由于封装后的温度，散热等诸多因素大大影响灯具的寿命，故要保证LED灯具的使用寿命，应选用正规厂家的产品。（3）陶瓷金卤灯：输出光谱为接近太阳光的自然白光，光效在2800~4500lm/W，显色指数高Ra>80。光源尺寸小，便于进行灯具设计，可产生比较合理的配光。中间视觉效应使陶瓷金卤灯的实际光效更高，可达到95~110lm/W。寿命在15000~30000h。黄色光谱丰富，透雾性好。高光能维持率：15000h光通维持率在70%。综上所述，随着光源技术的不断更新和发展，高压钠灯作为传统光源正逐步被新光源取代，但由于大功率的LED在产品散热，光衰、价格等问题上仍存在缺陷，路幅较宽的快速路和主干路仍推荐采用高压钠灯。次干路、支路及路宽适中的主干路推荐采用LED光源，色温控制在3000~4000K。陶瓷金卤灯推荐在商业中心、市中心等对颜色识别要求较高的道路上使用。
2.2应用高性能的镇流器
在如今的市场中，常见的镇流器为电子镇流器、电感镇流器，对于电感镇流器，又可以分为普通型镇流器、节能型镇流器。对于照明系统而言，应该将运行功率控制在200-450W，虽然，在能耗方面，电子镇流器是最低的，不过，在价格方面确实最贵的，如果进行全国性使用，需要一笔很大的开销。另外，这种电子镇流器还不够成熟，属于试用阶段，因此，在照明设计时，不考虑这种镇流器。对于节能型的电感镇流器来说，其性价比比较高，使用年限也相对较长，在生产工艺上，也十分成熟，在电气节能设计时，这种节能型镇流器得到了广泛应用。对于电感镇流器来说，其功率因数往往在0.3-0.5W之间，要想减少能耗，可以在电感镇流器旁边，设置无功补偿装置，以此来提升功率因数，节约能耗。
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2.3照明节能控制技术
2.3.1全半夜灯分回路控制
配电回路采用双回路（电缆）供电，灯具1盏间隔1盏分别接入2条回路，在深夜关闭一半的光源。此种方法适用于路灯采用双侧对称布置的情况，且应交错关闭。优点是控制方式简单直接，可靠性高；缺点是一次投资大（电缆数量翻倍）；关灯后照明均匀度达不到要求。
2.3.2灯具自带降功率控制
高压钠灯通过配置双功率镇流器，LED通过自调节驱动电流来实现，在深夜时段，使光源的光通量减至原来的50%~70%，在不影响安全的前提下，达到有效节能的目的。优点是不需要额外增加设备；缺点是双功率镇流器或调节模块故障率较高。
2.3.3路灯节能调节变压器
路灯节能调节变压器路灯节能调节变压器可以控制路灯的降压调流节能功能。路灯的亮度要求低时，同时也是用户用电量低的时候，这时路灯的电压会相对升高，路灯较平时亮，这样就会造成电能的浪费和路灯设备的能耗加大、使用寿命降低。通过使用路灯节能调节变压器可以在电压方面降低电能的消耗，保护路灯设备的安全照明。其优点是便于实施和老路改造；缺点是不适用LED等恒流源光源。
2.3.4结合单灯监控配置的选择性半夜灯控制
要实现单灯控制完整的组成需要3部分：监控中心的单灯监控软件、各配电柜内分布的单灯监控主机、每盏灯杆内的单灯控制器终端。目前，常用的单灯监控从通信技术上主要分为电力载波单灯监控和ZigBee单灯监控。电力载波是利用传输电流的电力线作为通信载体，中间无需任何的布线就能实现通讯，且对每一盏进行控制。ZigBee单灯监控通过ZigBee技术实现近距离，低复杂度，低功耗，低速率、低成本的双向无线通讯技术。采用单灯监控选择性半夜灯控制的优点是针对每一套灯独立控制，降功率运行，间隔关闭均可灵活实现；缺点是需要结合各个城市路灯管理要求建设单灯监控系统。
2.4照明供电设计
道路照明常用的供电方式采用10/0.4kV箱式变电站供电。对于箱式变电站变压器容量的选择，除了需要根据路灯的实际负荷，还要统筹考虑道路沿线信号灯、公交车站等容量。箱式变电站应该尽量布设在道路路幅外或高架桥底等，这样能够有效避免变电站给行人造成视觉障碍。变压器应选择干式变压器，并采用节能型变压器。箱式变电站应设置于城市电力规划所规定的10kV电源线路一侧。同时应调查周边路网的路灯电源点设置情况，统一考虑。路灯专用线路供电三相负荷分配应平衡；道路照明380/220V配电线路供电半径不宜大于800m。低压照明线路的末端电压降应不大于额定电压的5%。供电电缆应采用铜芯电缆或合金电缆，并选择合适的电缆截面。在电缆截面的选择上，传统道路照明考虑均会选择大于16mm2截面电缆，甚至主干路选择25~35mm2截面电缆，但是由于现在大量节能型光源如LED的应用，实际现在线路上的负荷很小，在选择电缆时应通过计算选择合适截面，而不是一味的放大电缆截面。
结语
在当前的城市道路照明设计与节能中，还存在着很多需要解决的问题，所以设计人员应该积极地对方案进行优化，并重视设备的选择过程。在这一基础上，提高照明设计方案的科学性，将更多具有节能性质的设备应用在具体的工作中，使之发挥出其最大的价值。城市道路照明节能是一项长期且重要的任务，只有不断的探索和实践，才能找到有效的节能方法。
参考文献：
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[3]辛忠远.试论城市道路照明设计与节能措施[J].广东科技，2010，19（02）：74-76.
论文作者:姚成龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
标签：镇流器论文; 节能论文; 钠灯论文; 路灯论文; 光源论文; 城市道路论文; 电缆论文; 《基层建设》2019年第20期论文;