城市道路照明与节能问题初探

罗轶洲

(南方电网综合能源(云南)有限责任公司，云南昆明650011)

0 引言

在提高我国城市道路照明质量的前提下，要对城市道路照明采取节能设计，提升城市道路照明质量，同时，更好地响应国家节能减排的号召。笔者结合我国城市道路的照明情况，就提升我国城市道路照明设计进行系统分析，同时就节能问题提出了有效的应对措施，希望能够提升城市道路照明质量，实现城市道路照明控制系统的优化，从而最终实现按需照明，使资源得到最大程度利用，推进我国社会更好推进节能减排的生态环境理念。笔者主要分析了城市道路照明和节能问题，希望能够引起相关人员的重视，同时也希望社会能够提高对照明设计的认识，增加社会对电气工程施工以及工作人员的关注，共同为节能减排做贡献，不断完善与优化国家新规范和新标准。

1 我国城市道路照明的设置研究

1.1 城市道路的照度计算

城市道路设置的照明用具M 对某一点的照度P 计算公式为:

在上式中，EPM 为城市道路的照度值，Lγβ则为垂直角度和水平角度下配光角度和光强中对应的值，H 为照明用具的高度，照度可以用图1 表示。

图1 城市道路照度计算

在城市道路中对应的某一点，都有众多光源在这一点投有光通量，而城市道路设计照明度时，通常计算3 ～4 盏照明用具光照度的叠加，并将照度值作为这点的亮度值，计算如下:

1.2 城市道路照明的均匀度与平均照度

在道路照明照度的计算时，依据道路的路面宽度和灯杆宽度进行有代表性的点的确定，借助选择点，进行极小值与极大值的计算，在进行参照点的选择时，确定的点越多，准确性与可参考性就越强，同时，证明精确值也就越高。

1.3 城市道路照明亮度指标的计算

城市道路照明亮度计算由亮度系数、照度换算系数进行计算，计算公式为:

其中，Q0=L/E，P0=E/L，Q0与 P0成倒数关系

Q0为道路亮度系数，P0为路面照度系数，L 为路面单位亮度值，亮度系数最终取决为道路材料的性质以及光源位置，观察者与光环境以及相对观察的单元位置都有联系。

2 城市道路照明的节能对策分析

城市道路照明设计与节能的方法有很多种，从节点效果来看，合理地进行城市道路照明设计、合理选择光源、有效控制城市路灯设计、降低照明线路损耗和定期进行路灯维护都是比较有效的措施。

2.1 合理设计城市道路的照明

城市道路照明设计要依据我国行业规范和标准进行，在进行照明设计时要做好前期的调研与准备工作，进行城市道路设计要考虑道路的形式、路面的平剖度、路面的反射率以及交通设计等，区分主干路与支道路，对行车速度与交通量进行推算，尤其注重重要道路交叉点，同时，对道路周边的情况以及气象条件进行考虑，在设计时进行综合考虑。此外，道路照明用的供电电源也要考虑，对设计照明图纸要进行综合评估，如果设计图纸存在设备选用不当或者缺陷，要在实施前及时进行调整与设计更换，避免由于设计不当而造成损失和浪费。

2.2 科学合理地选择城市道路光源

合理进行节约电能的照明用具与光源的选择，这是节能问题的重要环节，进行照明用具的选择时，要选择能耗低、经济性强、维护费用低的设备，在确保照明用具发光效率高的前提下，尽量保证照明用具的显色性与光色性好，合理使用照明用具，延长其使用寿命。同时，对配套设施的选择也要合理，选择与气体放电配套的镇流器，保证启动设备的性能。选择合理的灯具和光源能够最大限度节约电能，如果选择不当，则会造成大量的电能损耗，有的电能损失可以高达30% ～40%，由此可见，合理的光能与灯具的选择至关重要。目前应用比较广泛的LED 灯具有较强的发光效率和使用寿命，相比于白炽灯而言，能够节约高达80%的能耗。同时，LED 灯具有良好的节能效果，而且光通维持性好，技术性能比较稳定，除了前期的更换费用，后期的使用成本与维护成本比较低，现在各行各业被广泛应用，尤其在城市道路照明中已经得到普及与推广。

2.3 合理设置路灯开关

进行城市道路路灯控制开关的设置，要确保控制开关方便、安全合理，无论是时钟自控还是光电自控以及微机控制，都要保证开关的时间准确，这是保证路灯使用方便与安全节能的基础。例如，某城市装灯容量到13 年年底统计为700 kV，如果控制开关的时间不规范，提前开启或者延迟关闭都会浪费能源，以每天提前或者延迟5 s 来计算，一年将会浪费2 180 kV电量。在城市道路控制开关设计时，可以采用自动时间控制开关，当夜深时车辆以及行人稀少时，可以选择性熄灭部分开关，可以间隔熄灭，照度适当降低些，对于道路照明并没有太大影响，也能够节约电能。在部分老城区或者老路段受当时经济水平的制约，在路灯安装时考虑得不是很全面，存在大量浪费能源的情况，对于这些路段可以加装节能装置，加装节能装置的路段能节能20%左右。此外，在部分电压波动较大的地段，当道路照明设备较少时，电压升高也会带来能源浪费，为此可以增加稳压器控制电源电压来实现电源稳定，也能够实现节能的目的。

2.4 减少电源照明供电半径和线路无功损耗

在城市道路照明用电中，很大一部分都是感性负荷，电源在保证有效功率之外，还有一部分供给无功功率损耗。因为无功电流通过线路系统则使电阻造成大量的电能损失，并且还会造成一些损害，功率因数越小，电压降低越低，能量损耗则越大。如果电力损耗增大，感性负荷则会导致无功电流产生电力损失和降低电压，当电压降低的同时也会降低路灯的亮度，从而降低路灯照明的质量。为此，有关部门则规定有用功率要控制在规定标准以上，同时装设必要的电容补偿，在电源侧接入电容器组，最大程度上降低无功功率损耗，提升功率因数，实现对电量负荷的有效控制，采用不用容量移相电容组补偿来改善功率因数。用三角形接法进行电容组接入电源补偿的效果良好。对功率因数补偿进行自动控制，采用指令分步投合进行控制，以感性负载功率因数进行分步组合投入控制，同时选择合理的电容器数量，从而保证功率因数处于正常状态。如果照明变压器容量选择不合理，则会影响变压器的负荷率，不利于电压的稳定，同时浪费电源和缩短照明用具的适应寿命。为了控制照明质量，可以安装节能设备，节能设备在节能的同时可以调整电压，维护灯具的额定电压，实现节能，同时使供电半径缩短，减少管线的截面积，实现节能与节约资金双重效果。

2.5 定期对城市道路的灯具和路灯系统进行维护

城市道路路灯照明系统经常在风吹雨淋以及粉尘的条件下使用，这种环境下对路灯照明系统提出了很高要求，如果不对路灯系统进行定期检查，很容易引起安全隐患。尤其是对于经久失修的路灯系统，不进行检查会引起严重隐患。一旦遭受强风或者暴风雨袭击后，会出现杆体断落的情况，如果有车辆或者路人经过则后果不堪设想。由此可见，定期对路灯系统进行检查与维修是非常重要的。在城市道路的路灯系统检查中，首先要对绝缘电阻进行检测，仔细查看系统是否存在安全问题，在进行照明设备或者周边控件更换时，要尽量选用安全节能的产品，选用合理的维修施工工艺，严格确保维修的施工质量。有的城市路段为了提高灯具的发光效率，选用灯具时常选用安装反光板的灯具，这种灯具在使用过程中出现锈蚀，反而使亮度降低。由于灯具暴露在室外，容易沾染油污或者粉尘，使玻璃透明度降低，在进行检测与维修时也要注意，确保灯具的正常发光，使光源产生的光能够通过玻璃灯罩照射到需要的地方。总之，选用高效的城市道路照明用具，实现灯具的高亮度，并对路灯系统进行定期保养与维修，在实现节能的同时，保证城市道路照明质量，保证道路车辆运行的方便。

3 结语

众所周知，节约能源对于我国社会经济的发展至关重要，节能减排现在已是一项重要的国策，因此在城市道路照明设计中要提高对照明设计的重视力度，充分考虑到节能，实现资源的高效利用，同时保护环境，这是一项利国利民的重要内容。在路灯系统的设计与维护中，选用高效的电光源和灯具，在减少成本的前提下，确保显著的节电效果，设计出合理的照明设计方案，采用先进节能的产品，实现城市道路照明系统的良好运转具有重要的现实意义。

［1］王力. 城市道路照明节能控制技术及应用［J］. 中国照明，2010(5).

［2］刘景华. 道路照明的布灯方案设计［J］. 价值工程，2010(2).

［3］郑庆良. 道路路灯光源的应用［J］. 山西建筑，2013(31).