浅谈路灯系统节能措施

关键词：LPD 电容补偿 关闭部分光源 智能降压节电器 附加变功率镇流器 

　　随着我国经济持续高速的发展，人们生活质量的提高，我国全社会的总用电量也在逐年递增：2002年约为16386亿千瓦时，2006年约为28248亿千瓦时，2012年约为49591亿千瓦时。由以上简单的数据可看出我国近十年用电量增长是十分迅速的。因此，节能降耗将越来越受到政府及各界的广泛重视。 

　　作为一个现代化城市建设不可或缺的路灯，其节能措施必然成为节能降耗中的一个课题。国家发改委已于2004年11月，发布了《关于加强城市照明管理促进节约用电工作的意见》（建城【2004】204号），文件中对目前国内城市照明亮灯率的现状及今后建设城市路灯系统的工作任务做了明确的规定。文中指出“大力推广节能技术，提高系统电能利用率。严格按照照明设计标准规范进行路灯系统的建设，不得超规范建设；新建和改建项目必须采用科学的设计方法，同时推广采用高效节能的照明电器产品。”以上指导思想在对城市路灯系统设计中有着重要的意义。针对发改委的文件，各级地方政府及主管部门也制定了相应的节能标准规范，在实施强制节能措施外，更需要提高大家的节能意识，得到全社会民众的积极配合。作为一名电气工程师，在参与设计每一条道路的路灯时，都应首先考虑的是在照度满足本专业标准规范而不增加额外建设成本的前提下做到节能，同时从长期运行考虑也应该节省后期使用维护费用，做到真正意义上的既节能又节省。一个工程的路灯设计是否节能可依据《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）中表7.1.2的照明功率密度（LPD）作为照明节能的直观数据评价标准。 

　　个人认为城市路灯供电系统可分为由人工发电供电系统和采用太阳能为其供电的系统。由此可见是太阳能路灯系统比较节能，但是到目前为止尚未得到大面积推广，原因是：其一技术相对于传统供电系统有缺陷，是否值得大范围使用还需要经过一番经济技术比较，其二在高楼林立的城市中采集太阳光有一定的局限性。所以本文仅对目前应用广泛的传统路灯供电系统进行探讨。 

　　首先考虑采用高效节能型光源，也就是使用发光效率高的光源，如：高效节能高压钠灯、LED灯。采用节能型光源适用于新建路灯、刚好需更换灯头的已建路灯工程。但是对于投入使用时间比较短的路灯来说更换成节能型光源，不仅需重新投入大量资金和人力。同时淘汰下来使用过的光源也毫无利用价值，这样就造成建设单位出现重复投资、浪费资源的不正常现象。这样只能对需要新建、刚好更换灯头的路灯系统加以改造使其达到节能的目的。 

　　1、从路灯光源自身的特性入手，若采用的光源是高压钠灯，即使采用高效节能光源其功率因数也很难达到标准中要求的不小于0.85，这样就会使配电回路电流增大，导致在配电回路电缆上产生的损耗也相应增大，不符合节能标准。所以要求高压钠灯应加电容补偿。但标准中并没有明文规定是在路灯专用箱变中做集中补偿，还是在每基路灯处做分散补偿。个人认为，由于路灯的配电回路较长并是布设道路两侧或一侧的，若采用集中补偿方式，并不能改变高压钠灯的功率因数，回路电流仍很大，配电回路的大量损耗依然存在。而在每基路灯分别作电容补偿，显然从根本上解决了发生损耗的原因；若采用的光源是LED灯，自身功率因数可达到0.95，无需做电容补偿。LED灯的优点是在满足对路面照度要求的条件下采用的光源功率约是高压钠灯的0.5倍，即LPD值小。可缺点是成本也比高压钠灯要高出2-3倍，且透雾性差。 

　　2、从路灯系统的基本特性来分析，可关闭部分光源这样直接而有效地达到节能的效果。在机动车道较宽的快速路、主干路上，对照度要求较高，在布设路灯时会采用每基路灯双光源的方案（此双光源可等功率或不等功率），此时在每隔一灯杆内安装一组中间继电器、时间继电器的控制器（中间继电器起到断开电流的作用，时间继电器起到延时断电的作用。根据各地经纬度不同，可调整延时时间长短）。前半夜开始路灯全部点亮，后半夜安装有中间继电器、时间继电器的控制器的路灯则持续到天亮后由微电脑时控开关关闭光源。这样在对照度均匀度没有过大影响的前提下实现了降低LPD值。但是此方法不完全的适用于所有路灯系统。若对于机动车道较窄的次干路、支路来说，照度要求较低，通常在布设路灯时都是每基路灯单光源照明，若前半夜路灯全部点亮，后半夜采用“间隔亮灯”，则严重影响了照度均匀度。这样对行人、交通安全带来了隐患，对维护社会治安也增加了不稳定因素。所以关闭部分光源在此情况下不适用。 

　　另外，业内有一种节能方式是同一电缆沟敷设两根路灯电缆，借此实现关闭部分光源。此方法表面上看是实现了“间隔亮灯”，但也增加了一回路电缆，相应地增加了建设成本。比较加装中间继电器、时间继电器的控制器的方法不节约，不提倡采用。 

　　3、还有一种业内普遍采用的节能方式，通过外加专用节电器实现节能。 

　　智能降压节电器，是将节电器安装在路灯配电回路的输入端，前半夜配电回路为正常电压，而后半夜因用户少负荷低，则电网电压会高于220V。电压过高将影响光源使用寿命，并额外消耗电能，采用该节电器使输出电压维持在低于正常电压的10%，采用这种装置在不影响照度均匀度的前提下既节能，又能够延长路灯使用寿命。但也有不足之处，这种方式是配电回路的光源都在低于正常工作电压下运行，因为路灯配电回路较长，回路末端压降较大，就有可能出现末端电压不能满足光源所需正常工作电压。另外，灯杆上会外接广告牌，而这些光源一般采用节能灯，会因电压不足导致其不能正常工作。鉴于这些缺点，本人认为可采用另一种技术：附加变功率镇流器。 

　　附加变功率镇流器可改变光源功率，达到路灯系统节能的目的。对于已建路灯工程，可采用此方法进行改造，其特点是对原光源配套的镇流器无需更换，方便快捷、低成本的对系统进行了改造。 

　　例如：一基路灯每天照明12小时，前6小时处于正常工作状态，后6小时处于节能状态，光源功率由初态400W调至250W。（镇流器损耗暂不计），这样LPD值明显降低，照度均匀度受影响不大。 

　　节电效率={6*（400-250）/（12*400）}*100%=18.75% 

　　可见附加变功率镇流器方式，具有智能降压节电器的优点，也避免了它的缺点，值得采纳推广。 

　　结论：以上是我的一些粗浅认识，从设计的角度对路灯系统的节能方式进行了考虑，希望有助于路灯系统的改进，使其既能满足功能性要求，又能够实现最大限度的节能。 

　　参考文献 

　　【1】 《城市道路照明设计标准》 CJJ 45-2006 

　　【2】 照明技术与设计 中国照明学会 

　　【3】 《室外照明工程设计手册》 中国电力出版社