道路照明探讨研究

道路照明探讨研究

徐少杰

中煤科工集团北京华宇工程有限公司， 北京 100120

摘要：道路设置照明是为机动车驾驶人员和行人创造良好的视觉环境，达到保障交通安全、提高交通运输效率。然而绿色建设在节能、安全等方面则对道路照明提出更高的要求。本文结合道路照明灯具选择，线缆截面选取，保护三方面对道路照明进行研究。

关键词：道路照明、灯具、线缆截面、保护

一、概述

道路照明的特点为灯具敷设多、供电路径长，工作时间久。其不单是为环境提供光源，还需将路灯、线缆的选择，照度、压降的计算，接地、短路的保护等因素综合考虑。本文结合相关规范，从节能、经济与安全的角度对10m宽，6.6km长的次干路照明进行探讨研究。

2. 灯具的选择

道路为10m宽的次干道，采用双侧交错布置截光型灯具，灯具安装高度≥0.7W，安装间距≤3H，次干路的照度不得低于10lx^[1]；选择安装高度为8m，安装间距为20m。

传统路灯常采用高压钠灯为发光源，这不仅浪费大量光能，而且还缩短灯芯使用寿命。LED路灯作为新兴节能光源，不仅光源稳定性好、价格低廉、维护成本低、节能环保效果还十分理想^[2]。所以本文选择LED为路灯的发光源，100W LED灯的光通量为10000lm。

道路照明公式如公式（1） （1）

Φ为灯具光源的光通量，取10000；U为利用系数，取0.6；K为维护系数，取0.8；N与排列方式有关，取1；S为路灯安装间距，取20；W为道路宽度，取10。E_av=24lx＞10lx。

2. 道路照明线缆的选择

线缆除了为照明灯具供电外，还需对线路压降与单相短路电流进行校验。

1、线路压降校验：

道路照明的电压偏差允许值为+5%~-5%^[3]。

单相负荷线路电压损失如公式（2） （2）

△u_a%为三相线路每1A·km的电压损失百分数；I为计算电流；L为线路长度。cosψ为0.8，16mm²、25mm²、35mm²型的YJV电缆电压损失如表一：

表一 YJV电缆不同截面相应的电压损失

6.6km的道路照明，设三个箱式变电站，每个箱变供2.2km道路照明，单边供电距离为1.1km。1.1km的道路按单盏路灯100W，安装间距为20m，其功率为5.6kW，计算电流为10.64A。不同截面积的电缆，1.1km的电缆压降如表二：

表二 YJV电缆不同截面1.1km的电压损失

25mm²与35mm²的YJV电缆满足载流量、经济电流与压降的要求。

2. 线路单相短路电流校验：

变压器高压侧系统短路容量按200MVA，箱式变电站容量选200kVA。

将高压系统阻抗归算到400V侧，查表有：相保电阻Rs=0.05，相保电抗Xs=0.53。

变压器的阻抗查表：相保电阻Rt=1.65，相保电抗Xt=7.00。

25mm² YJV电缆阻抗查表：相保电阻R₂₅=2.699X1100=2969，相保电抗X₂₅=0.25X1100=275。

35mm² YJV电缆阻抗查表：相保电阻R₂₅=2.397X1100=2464，相保电抗X₂₅=0.25X1100=275。

单相接地故障电流如公式（3） （3）

单相接地故障电流如表三：

表三 YJV单相接地故障电流

经压降与短路电流检验：截面积大于25mm²的YJV电缆，均能满足设计要求。

2. 道路照明保护

本章保护部分为断路器短路保护、漏电保护和接地保护。

1、断路器短路保护：

短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣整定电流的1.3倍。

功率为5.6kW，计算电流为10.64A。长延时额定电流选为16A，当采用A类非选择型塑壳断路器，其短路瞬时脱扣器动作电流不可调，一般为10~12倍的长延时额定电流，为160A。但当采用B类选择型塑壳断路器时，其短延时过电流脱扣器动作电流一般可以调整，为保证线路末端短路时断路器的可靠动作，其短时过电流脱扣器动作电流一般为2~4倍的整定

^[4]。

采用额定电流16A，脱扣曲线为B型，瞬时脱扣电流为3倍额定电流为48A。

13X48=63A，63＜74；63＜89。25mm²与35mm² 的YJV电缆均满足16A 3倍整定断路器的短路保护。从经济性的角度应该选择25mm²的YJV电缆。

2、漏电保护：

查表25mm²的YJV线缆单相埋地每千米泄漏电流为29mA，1.1km的泄漏电流为32mA。而配电线路的剩余电流动作保护器动作电流应不小于正常运行泄漏电流的2.5倍，即2.5X32=82.5mA，取泄漏电流为100mA。

2. 接地保护：

道路照明配电系统的接地型式宜采用TN-S系统或TT系统，采用TT系统时，应装设漏电保护。

TT系统较TN-S系统更适用于无等电位联结的户外场所，例如户外照明、户外演出场地等场所的电气装置；TT系统故障回路阻抗大，故障电流小，故障点未被熔焊而呈现解除电阻，其阻值难以估算。

用预期接触电压值来规定对保护电器动作特性的要求，即当预期接触电压超过50V时，保护电器应在规定时间内切断故障电路，当允许最大切断电路时间为5s时，对应的预期接触电压为50V，当接地故障的保护电器采用剩余电流装置时，电流值为额定动作电流，对应的电气装置外露导电部分接地极和PE线电阻之和如公式（4） （4）

I_a在此处取100mA，则有电阻值R_A不大于500Ω，此处选择为30Ω。

故10m宽，6.6km长，单侧交错布置的道路照明保护为:TT型接地保护系统，采用B类选择型塑壳断路器，额定电流为16A，瞬时脱扣电流选择3倍整定值，漏电电流为100mA。

2. 总结

道路照明的特点为灯具敷设多、供电路径长，工作时间久。本文着重介绍在TT接地系统下的道路照明，选择B类可选择型塑壳断路器加装漏电保护，从而提高短路保护的可靠性，减小电缆截面积；在提高照明质量的前提下，做到节省电能、保障人身安全的目的。

[1]徐华.照明设计手册第三版[M].中国电力出版社, 2016, 410-411

[2]朱昱.LED路灯的优势和前景分析[J].河南科技, 2020, 17:137-139

[3]刘屏周.工业与民用供配电设计手册[M].中国电力出版社, 2016, 461-462

[4]李明.城市道路照明路灯电缆截面的选择和保护[J].现代建筑电气, 2020, 3(11):1-5