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中圖分類號:K915文獻標識碼: A
為推進“十二五”期間我國城市綠色照明工作,提高城市照明節(jié)能管理水平,我國住房和城鄉(xiāng)建設部研究制定了《“十二五”城市綠色照明規(guī)劃綱要》(建城〔2011〕178號),要求把推進城市綠色照明,促進城市照明節(jié)能,提升城市照明品質作為城市照明工作的核心。LED照明具有環(huán)保無污染、耗電少、光效高、壽命長等特點,在城市道路照明中成為被重點推廣的新型光源,尤其是《深圳市推廣應用LED照明產品實施方案》(深府函[2012]213號)等政策的出臺, LED逐漸成為城市道路照明的主力。立足于光學的舒適性和能源的節(jié)省性設計為出發(fā)點,本文試對LED道路照明的燈具參數(shù)選擇進行探討分析,有錯誤之處歡迎指正。
一、LED照明系統(tǒng)的研究意義
道路照明是城市功能的重要組成部分,城市基礎設施建設通常是隨著經濟發(fā)展和科學生產力提高而逐步完善的,傳統(tǒng)的路燈常采用高壓鈉燈,高壓鈉燈整體上光效低的缺點造成了能源的巨大浪費,因此,開發(fā)新型高效、節(jié)能、壽命長、顯色指數(shù)高、環(huán)保的路燈對城市照明節(jié)能具有十分重要的意義。
LED作為發(fā)光二極管,是一種半導體器件,材質不含鉛汞等重金屬物質,不會對人體和環(huán)境造成嚴重污染,非常環(huán)保。它把電能轉化為人肉眼能夠接受的可見光,色彩豐富,光色柔和不傷眼,低損耗低能耗,壽命長。LED從最初作為儀器設備的指示光源,之后推廣至交通信號燈,最后乃至顯示屏都有采用,現(xiàn)已逐步占據(jù)道路照明的主體地位,適用范圍可謂是極其廣泛,皆是因為以上的優(yōu)越性。
2010年末,全國657個城市共有道路照明燈約1774萬盞,“十一五”期間凈增道路照明燈567萬盞。從照明效果上,采用100W的LED路燈可以取代250W的高壓鈉燈,LED可以節(jié)能60%。隨著LED效率的快速提高,LED路燈在節(jié)能方面顯示出了巨大的潛力。因此,對于LED道路照明進行科學的設計,可以為社會經濟帶來巨大效益。
表1:功率型LED與高壓鈉燈光源的比較
全球人口過多,資源問題刻不容緩,節(jié)能減排成為國際社會的統(tǒng)一目標。2008年初,國家財政部和國家發(fā)改委還頒布了《高效照明產品推廣財政補貼資金管理暫行辦法》,以推動LED等高效照明產品對白熾燈等低效照明產品的替換,可見LED對節(jié)能環(huán)保的巨大貢獻以及國家對LED技術的肯定與大力推廣。
傳統(tǒng)的城市道路照明設計以《城市道路照明設計標準》(CJJ45-2006)為指導,該規(guī)范確定的城市道路照明燈具為高壓鈉燈、金屬鹵化物燈及熒光燈。隨著LED技術的發(fā)展,LED燈具在道路照明上應用越來越多,也日趨成熟,由于LED比傳統(tǒng)燈具更為節(jié)能高效,原來的標準已經落后時代的發(fā)展。
2012年2月,深圳市了《LED道路照明工程技術規(guī)范》(SJG22-2011),作為國內第一個以LED燈具為主體的道路照明設計及驗收的地方標準,它是對新形勢下《城市道路照明設計標準》(CJJ45-2006)的一種補充,對LED路燈在全市道路照明的應用起到積極的指導意義。同年,《深圳市推廣應用LED照明產品實施方案》(深府函[2012]213號),提出2年普及公共照明領域LED照明,城市道路照明工程等領域,一律采用LED照明。
三、LED路燈的參數(shù)選擇方法及步驟分析
城市道路照明既要滿足辨識可靠、視覺舒適等功能性要求,保障道路交通的安全暢通,同時起著美化城市環(huán)境的作用,還要節(jié)能環(huán)保,避免浪費。
下面以某城市道路為例,簡要分析LED路燈參數(shù)選擇的一般方法及步驟。本設計道路為城市支路,道路紅線寬15m,雙向2車道,機動車道寬7m,瀝青混凝土路面。
圖1:某道路標準橫斷面圖
1.道路照明指標
確定道路照明指標要求時,首先要考慮道路的使用性質和道路等級,在《LED道路照明工程技術規(guī)范》(SJG22-2011)中,從城市道路照明上將道路分為三種類型:快速路及主干路、次干路、直路,以下是它們的道路照明指標要求:
表2:機動車交通道路照明指標
設計道路為城市支路,按規(guī)范要求,道路平均亮度不低于0.75cd/m2,總均勻度不低于0.4,平均照度為不低于10lx,均勻度不低于0.3。
2.路燈設置方式
LED燈具可用于常規(guī)照明、中桿照明和高桿照明。常規(guī)照明用于道路正常段照明,高度多為6~12m,中桿照明多用于道路交叉口增強照明,高度為15m左右,高桿照明適用于立交等要求照射范圍廣的路段,高度為20~30m。對于小型道路交叉口,考慮方便后期路燈的日常維護,可通過適當縮減路燈布置間距、提高燈具安裝功率等方法來提升交會區(qū)照明效果,避免使用中桿照明。
路燈燈臂長度的選擇不宜超過燈桿高度的1/4,且不宜大于2.5m。
路燈的布置方式的選擇,要結合道路的性質及照明需求,在同樣滿足照明指標要求的前提下,單側布置比雙側布置需要路燈數(shù)量較少,可節(jié)省投資。
表3:燈具布置方式與燈具推薦安裝高度、間距、仰角的關系
設計道路機動車道寬7m,雙向2車道,依據(jù)表3的參數(shù)關系,設計路燈采用單側布置,對于不同機動車道側臂長,計算出不同的布置參數(shù)。
表4:路燈推薦布置參數(shù)
依據(jù)計算值,選擇機動車道臂長L=1.0m時,比較符合設計要求(L/H≤0.25,L≤2.5m,6m≤H≤12m)。故本設計道路的路燈設置方式為單側布置,機動車道內側臂長L=1.0m,燈具安裝高度H=6m,燈具安裝間距S=21m,仰角A≤15°。
表5:燈具最小利用系數(shù)
W/H = 7/6 = 1.17,查表5得本設計燈具最小利用系數(shù)U=0.6。
3.燈具選擇
道路照明設計應在保證照度要求的情況,選擇合適的燈具參數(shù),避免浪費。《“十二五”城市綠色照明規(guī)劃綱要》(建城〔2011〕178號)要求LED路燈燈具的系統(tǒng)效能不低于90lm/W。同時,《LED道路照明工程技術規(guī)范》(SJG22-2011)中對道路照明的功率密度LPD提出了強制性規(guī)定,必須滿足要求。
表6:機動車交通道路的照明功率密度(LPD)
設計道路為雙向2車道的支路,LPD必須小于0.45W/m2。由于前面通過計算我們已經確定了路燈布置的參數(shù),其中間距S=21m,則可通過LPD要求反算回路燈可選擇的最大的安裝功率。
燈具最大安裝功率Pmax = S×W×LPD=7×21×0.45=66.15(W)
式中: Pmax―燈具最大安裝功率值(含電源等附件)(W)
S―燈具安裝間距(m)
W―機動車道寬度(m)
LPD―照明功率密度(W/m2)
由于LED路燈多為3W或者1W的燈珠通過串并聯(lián)等方式組合而成,故其燈具功率可選擇區(qū)間比較大,而高壓鈉燈(150W、250W、400W)的可選擇區(qū)間則要小很多。這里假定選擇燈具安裝功率P=50W(≤Pmax),進行平均照度校核。
設計平均照度Eav ===11.94(lx)
式中: Eav―設計平均照度(lx)
N―與排列方式有關的數(shù)值,單側布置或雙側交錯布置時N=1,相對矩形排列時N=2。
P―燈具安裝功率值(含電源等附件)(W)
η―燈具綜合光效(lm/W),≥90lm/W。
K―維護系數(shù),不準貨車通行的路段取0.7,準許貨車通行的路段取0.65。
U―燈具利用系數(shù),按道路路寬與正常安裝高度比例一般為0.5~0.75,見表5燈具最小利用系數(shù)。
S―燈具安裝間距(m)
W―機動車道寬度(m)
路面平均亮度采用平均照度換算系數(shù)法(lx/(cd/m2))計算,瀝青路面為15lx/(cd/m2),混凝土路面為10lx/(cd/m2))。則本設計道路平均亮度Lav = Eav/15=11.94/15=0.796(cd/m2)。
經校核,燈具布設間距21m,布設高度6m,安裝功率取50W時,道路的設計平均亮度Lav=0.796cd/m2>0.75cd/m2,設計平均照度Eav=11.94lx>10lx,設計LPD=50/21/7=0.34W/m2<0.45W/m2,滿足規(guī)范要求,故本次設計道路選取的路燈參數(shù)是合理的。
此外,規(guī)范還要求本道路照明均勻度不小于0.3,由于照度均勻度與燈具的配光曲線相關,只能通過廠家的樣本數(shù)據(jù),采用軟件模擬方式進行校核,本文暫不對其展開探討。
綜上可見,《LED道路照明工程技術規(guī)范》(SJG22-2011)為LED路燈在道路照明的應用提供一套較為完整的設計方法,指導我們科學的進行LED路燈應用設計。
結語
本文綜合闡述了LED的節(jié)能環(huán)保等特性,以《LED道路照明工程技術規(guī)范》(SJG22-2011)為基本,采用案例方式簡單分析了LED道路照明參數(shù)選擇的方法和步驟。隨著科學生產力的迅猛發(fā)展,LED照明技術也不斷的進步,在國家的大力支持下,LED路燈會得到最大的推廣,節(jié)能減排的效果也將日益顯現(xiàn)。
參考文獻:
關鍵詞:單相短路 短路容量 斷路器 箱式變電站 遠程監(jiān)控系統(tǒng) 光源
中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0123-02
改革開放以來,我國的城市照明發(fā)展很快,對完善城市功能,改善城市環(huán)境,提高人民生活水平發(fā)揮了積極作用。作為城市道路照明設計現(xiàn)行設計標準,《城市道路照明設計標準》CJJ45-2006對照明標準、光源和燈具的選擇、照明設計、照明供電和控制以及節(jié)能措施等方面做了較詳盡的規(guī)定和要求,標準提出“安全可靠、技術先進、經濟合理、節(jié)約能源、維修方便”五項設計原則。本文就城市道路照明電氣設計中遇到的幾個常見問題的探討對修訂工作能起到一點幫助。
1 電纜選擇—— 電壓降引起的照明質量下降與單相短路電流不滿足電氣保護靈敏度要求對電纜截面選擇孰輕孰重。
(1)在道路照明配電中,由于配電線路較長,配電線路零序阻抗較大,同時引起電壓偏移和單相接地(零)短路電流相對較小兩個問題。電壓偏移將對照明質量產生直接影響,根據(jù)有關設計規(guī)范規(guī)定,燈具的端電壓允許電壓偏移值不超過額定電壓的105%,對于道路照明,低壓照明線路的末端電壓不應低于額定電壓的90%或不應低于始端電壓的95%。而對于單相接地(零)短路電流相對較小的問題,現(xiàn)有的熱磁式自動開關瞬時過電流脫扣器的整定電流值一般較難滿足開關可靠動作的靈敏性要求。單相電流短路危害電流危害,主要在于短路電流小,使得電氣保護元件不能技術切斷短路電流,從而造成電纜發(fā)熱燃燒,甚至產生局部電弧放電引起火災,嚴重危害電氣系統(tǒng)正常運行。所以合理選擇電纜配電長度和電纜截面,對于路燈照明供電設計至關重要。
由于單相接地電流較小,現(xiàn)有的熱磁式斷路器瞬時過電流脫扣器的整定電流值最小為3倍脫扣器額定電流,一般較難滿足靈敏性的要求。如用過電流長延時脫扣器做后備保護,容易使電纜長時間過電流,輕則燒毀電纜,重則引起火災。由于道路配電屬于單相配電,即使配電中盡量使三相平衡,零序電流仍較大,也不能使用另加零序保護裝置的措施。按“JB1284-73”的規(guī)定,非選擇型配電用斷路器的瞬時過電流脫扣器的整定電流值為10倍脫扣器額定電流(可調式為3~10倍),只具有瞬時過電流脫扣器的斷路器,其脫扣器整定電流值為1~3倍或3~8倍脫扣器額定電流。遺憾的是,至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時過電流脫扣器的熱磁式斷路器產品,包括像ABB,Schneider,Moeller等國外大公司也無此類產品。目前解決這個問題的辦法:(1)加大電纜截面,降低配電線路的零序電阻和電抗,一般道路照明設計中,線路電壓降都能滿足規(guī)范要求,在不影響投資和施工難度的情況下,這不失為一個好辦法。(2)使用電子式脫扣器,其保護短路時磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。能滿足保護要求。(3)減小配電距離,以滿足電氣保護可靠性,具體做法可參照根據(jù)單相短路電流確定配電最小距離的相關資料。
(2)電壓降計算。在長距離配電設計中,電壓降引起的照明質量下降與單相短路電流電氣保護靈敏度要求相比,對電纜截面選擇決定性的影響也較大。如果考慮高壓鈉燈加裝電容器進行無功功率就地補償,單相短路電流電氣保護靈敏度要求的問題尤其突出。所以,二者統(tǒng)籌合理,才能做到設計經濟合理。
2 配電設備選擇
(1)短路電流與計算電流相結合,同時應考慮相關設計規(guī)范,正確選擇配電斷路器。
現(xiàn)在一般道路大多采用斷路器保護,本文也只考慮斷路器保護。對于道路照明配電斷路器的選擇,主要應結合短路電流與計算電流進行選擇。
通常,道路照明供電電源由電力公網引高壓電源到照明專用變壓器,變壓器的容量不大,一般在80kVA~250kVA之間,即使高壓電力系統(tǒng)短路容量按照無限大考慮,變壓器低壓側短路電流也不大。假設以下兩個條件:1.10kV側線纜阻抗忽略不計,短路容量無窮大,這樣短路電流大小僅取決于前級變壓器容量的大小。2.04kV側的變壓器保護主斷路器和低壓母線上的阻抗也不加考慮,使低壓母線三相短路電流也僅取決于10/0.4kV變壓器容量的大小。低壓側短路電流可按下式估算。
Id=100Ie/Uk%其中Ie=Se/(1.732xUe)
計算結果如表1。
根據(jù)短路電流,在滿足電氣保護的要求下,合理選擇斷續(xù)器類型,如適當選用微型斷路器,而不是一味采用塑殼斷路器,可以大大節(jié)省設備投資。
(2)美式箱變與歐式箱變的選擇及注意的問題。
關鍵詞:園林綠化工程;電氣設計;注意要點
中圖分類號: TU986 文獻標識碼: A
前言
在園林綠化工程中,電氣設計的主要關注對象為照明運行的持續(xù)性保障。由于園林工程與常規(guī)工程存在一定的差異性,即園林工程的照明系統(tǒng)除需要體現(xiàn)實用性以外,還需要兼顧美觀性的發(fā)揮。這一因素決定了園林工程中照明方式的多樣性。
一、園林綠化電氣設計的要求
在園林綠化中,電氣設計需遵循周邊環(huán)境的性質。選擇電氣照明時,需在其中加入環(huán)境設計因素。電氣照明既能滿足人們的需要,也要達到園林環(huán)境中的創(chuàng)作意圖,塑造好環(huán)境的整體風格。在對園林環(huán)境進行夜間照明設計時,先了解夜間環(huán)境中光元素的基本性質。觀察者要站在園林環(huán)境的各個位置上,從而感覺各種光元素的照明程度。處在不一樣的環(huán)境中,電氣照明設計也要選擇不一樣的燈型和光源,從而做到和諧統(tǒng)一、風格一致。選擇電氣照明光源和照明方式時,要綜合考慮到現(xiàn)有的環(huán)境布置、綠化植被和建筑風格。同時,選用照明燈具時,不僅要考慮好夜間照明,也要考慮到白天點綴、美化環(huán)境的需要。
在園林綠化中,環(huán)境主題有公共性、領域感、趣味性、商業(yè)性以及親密性。對電氣設計的主題定位是十分重要的,安排各種要素,都需要主題定位。以被照對象的風格、特征和功能,理解好環(huán)境和光影,模擬出視距和視點的夜景狀態(tài),從而獲得視覺上的感知。豐富該主題,主要依靠于夜景照明的表現(xiàn)和夸張程度。利用動態(tài)照明、非均勻照明的形式,在有光的情況下,將適度的光送進應到的點中。電氣設計需以人為本,展露出個性設計的特點。仔細觀察被照物的體量和方向,再依據(jù)設計目標的特點安排好燈的照度和方向。
二、園林綠化工程電氣設計分析及注意要點
1、劃分箱內配電回路
照明燈具有著不一樣的使用功能,而根據(jù)不同的使用功能,可將其劃分為多個不一樣的配電回路。草坪燈、庭院道路燈等可以用于功能性照明;照墻燈、照樹燈、地埋裝飾燈等可以用于景觀照明;各種功能不同的燈應設計不同的配電回路。然后根據(jù)燈具開關的時間不同再選擇不同的配電支路通過接觸器+時鐘進行控制或者手動控制。這樣就可達到自動、智能控制的目的。
2、接地系統(tǒng)及配電保護的安全問題
在園林工程中,參考CJJ 45-2006《城市道路照明設計標準》第6.1.9條之規(guī)定配電系統(tǒng)的接地形式宜選用TN-S或TT系統(tǒng),其優(yōu)缺點詳見《城市道路照明設計標準》第6.1.9條之條文說明。通常采用TT系統(tǒng)將比TN-S系統(tǒng)的投資更大,施工相對更難,因此一般采用TN-S系統(tǒng)。那么在TN-S系統(tǒng)中,在采用低壓斷路器做為電纜出線的過電流保護兼做接地故障保護時,為使其能可靠切斷接地故障電流,須對電纜出線的供電半徑嚴加控制,使其滿足GB50054-2011《低壓配電設計規(guī)范》第6.2.4條之規(guī)定,根據(jù)筆者經驗對于長距離的供電半徑,選擇可調節(jié)的帶電子脫扣器的塑殼斷路器既能滿足相關規(guī)范要求又能節(jié)省投資。
其次,我們需要綜合考慮園林綠化中的電氣維修安全等方面,對其照明配電箱的進線、開關以及照明等,宜對總進線開關宜采用四極隔離裝置。這是因為園林里的照明及供電電源可能是直接由變電所引來的,而在TT系統(tǒng)中,其中性線、總等電位等,如果連接為一個系統(tǒng)的話,則是不連通的。因為如果中性線出現(xiàn)故障電壓,并進入園林綠化建筑物以后,總等電位的連接系統(tǒng)則為地電位,因而可能引發(fā)事故。
再者,在室外配電系統(tǒng)中中性線和相線都可以感觸到雷電的沖擊電壓,因此在室外各配電箱中應設置電涌保護裝置,同時安裝好電涌保護裝置的中性線和相線。在園林綠化中,室外照明和室內照明有所不同。室外園林綠化照明的特點是燈具功率小、分布廣、形式多樣,這樣在配電選擇和回路設置上就應更加靈活,不應局限于《民用建筑電氣設計規(guī)范》的相關規(guī)定。在電氣配電回路的設計上既可以采用三個單相開關+五線制(共用N線和PE線)又可采用三相開關+五線制的做法亦可采用單相開關+三線制的出線,小功率的燈可以多帶幾個,根據(jù)筆者經驗一般控制在總功率1000W以內就可以了;而大功率的燈則少帶點,其單相回路電流最好控制在小于16A,這樣的設計既有利于配電線路的截面選擇又可以合理選擇供電半徑。
3、線路部分
園林綠化建設的電氣施工包括道路照明及泛光照明、電視、網絡、電話和廣播線路等。在實際的電氣施工過程中,由于該部分投資不大,且線路截面較小等特點往往容易忽視安全及有效的管理,結果導致施工質量差,從而產生安全隱患。作為管理人員,還要時刻牢記園林綠化照明燈具的安裝場所是人們大量聚集的休閑娛樂的場所。人們在這種輕松的氛圍中警惕性也比較低,所以管理人員有責任監(jiān)督施工人員在施工時嚴格按照規(guī)范要求,以免引起后患。這就要求園林綠化的電氣工程在施工時做好漏電保護工作和良好的接地系統(tǒng),這里需要重點提及的就是水池的局部等電位聯(lián)接應重視。室外電氣設備由于在露天下工作,因此在產品的選擇上應嚴格把關,電氣設備必須符合國家的安全防護等級標準,確保電氣設備在日后的使用中的安全性,當然后期的良好的維護管理也是很有必要的。
另外需要注意的是:大型園林綠化工程的綠地內宜設置有線廣播系統(tǒng)及公共電話;綠地內的電纜宜采用穿非金屬性管埋地敷設,電纜與樹木的平行安全距離應符合以下規(guī)定:古樹名木3.0米,喬木樹主干1.5米,灌木叢0.5米。
4、電井的設計
通常而言,園林綠化工程的電井,主要有兩種:人孔井和手孔井。在工程建設實踐過程中,可以對電井進行如下設計:
當園林綠化的電纜線路需要穿越道路,而道路兩側的高度不一致時,就需要在道路的兩側做電井。在電纜線路鋪設在路面下進入園林建筑以前,首先需要做好電井,并使電纜線穿過鋼管。而對于電纜線進入園林建筑里的綠地時,則可以根據(jù)具體情況決定是否需要做電井。
5、照明
(1)道路照明
對道路照明進行設計,就需要我們結合園林綠化道路的寬度長度等,結合實際選擇適當?shù)恼彰鳠艟摺R话愣裕绻缆返膶挾刃∮?.5m的話,則需要選用一定數(shù)目的草坪燈,照明燈具的間距通常為10m左右,可以采取在道路的一側進行設計與布置。反之,如果道路的寬度大于2.5m的話,則需要我們選擇庭院燈,照明燈具之的間距通常為20m左右,可以采用道路兩側進行設計與布置。
(2)水景照明
園林的水景照明,主要指的是對園林內的各種噴泉、噴水池以及人造瀑布進行照明布置。一般情況下,出于安全和照明效果的雙重考量,應將噴泉照明燈具安裝在不低于水下三厘米的位置,并盡量選擇安全電壓以下的光源;對于噴水池的水下照明,現(xiàn)階段一般采用的是LED類的燈具;而人造瀑布的照明位置也應處于水流底部。
(3)綠化種植照明
所謂綠化種植照明,就是針對園內的綠植和樹木進行的照明設計,一般情況下為了達到較好的光影效果,會采用地面投射燈的方式進行照明。對于體型較大的樹木或植物,通常采用兩只燈具同時投射的方式以達到特寫的效果。對于成行的小型樹木,可將投射燈均勻的布設其中,營造朦朧的美感和意境。
(4)雕塑小品照明
雕塑小品的照明,一般以突出雕塑形態(tài)、增強立體感為主要目的,所以在方法上常選擇側光、投光和泛光現(xiàn)結合的布設形式。具體的燈具數(shù)量和位置要根據(jù)雕塑的形態(tài)來判定,但是要注意的是避免忌高強度高亮度的直接燈光照射。
結束語
做好園林綠化工程中的電氣設計是園林綠化工程得以成功實現(xiàn)的重要保證。在進行電氣設計時,應在遵循傳統(tǒng)總結出來的原則、方法和技巧的同時,還應靈活、嚴格運用各方知識。堅持科學,堅持可持續(xù)發(fā)展,堅持創(chuàng)新。
參考文獻
[1]張彥學.園林景觀工程的電氣設計初探[J].現(xiàn)代園藝,2011
在道路照明配電中,由于配電線路較長,配電線路零序阻抗較大,單相接地(零)短路電流相對較小。為了計算低壓配電系統(tǒng)的單相接地(零)電流,需要利用不對稱短路電流的計算方法。不對稱短路電流可利用計算三相短路的原則進行計算。因為電壓的對稱分量與相應的電流對稱分量成正比,因此在正序、負序和零序分量中,都能獨立地滿足歐姆定律和克希荷夫定律。正序、負序和零序電流也只產生相應地正序、負序和零序電壓降,利用這一個重要的性質,可以用電工學中對稱分量法分析在對稱電路中所產生的各種不對稱短路。
單相接地(零)短路電流的計算
不對稱短路時,由于距發(fā)電機的電氣距離很遠,降壓變壓器容量與發(fā)電機電源容量相比甚小,因此,可假定正序阻抗約等于負序阻抗。單相接地(零)短路電流按下式計算:
式中Up平均線電壓(V)R0Σ,X0Σ,Z0Σ配電網絡的總零序電阻,總零序電抗,總零序阻抗。R1Σ,X1Σ,Z1Σ配電網絡的總正序電阻,總正序電抗,總正序阻抗。
電路中主要元件阻抗
1、電力系統(tǒng)正序電抗的計算在計算低壓電力網絡短路時,有時需要計入系統(tǒng)電抗XX,如果系統(tǒng)電抗不知,只有原線圈方面的短路容量或高壓短路器的額定容量Sdn(MVA)時,則系統(tǒng)正序電抗可近似地按下式計算:式中Uj=Up平均線電壓(V)Sdn原線圈方面的短路容量或高壓短路器的額定容量(KVA)。
2、變壓器阻抗的計算
變壓器的正序電阻:
變壓器的正序電抗:式中ΔPd變壓器短路損耗(kW)Ue變壓器二次側額定電壓(V)Se變壓器額定容量(KVA)Ud%變壓器阻抗電壓百分比,變壓器的零序電抗是與其本身結構和繞組的接法有關。目前不少廠家生產的Dyn11結線變壓器比Yyn0結線變壓器零序阻抗小,二次側短路電流大,可提高一次側過電流保護兼作二次側單相接地保護的靈敏性。故建議使用Dyn11結線變壓器,變壓器的零序電阻,零序電抗的取值計算如下:R0=RⅠ+RⅡ=R1X0=X1+XⅡ=X1式中R0,X0變壓器的零序電阻,零序電抗。RⅠ,X1變壓器的一次繞組電阻,漏電抗。RⅡ,XⅡ變壓器的二次繞組電阻,漏電抗。R1,X1變壓器的正序電阻,正序電抗。
3、推導參見機械工業(yè)版社出版的高等學校教材《工廠供電》。銅、鋁母線電阻電抗的計算(矩形截面母線各相在同一平面內)
自動開關的選擇
1、自動開關額定電流的確定一千米路燈數(shù)量為14盞,高壓鈉燈功率因數(shù)為0.45.道路照明計算電流:
Iez≥Ijs取Iez=100A
2、自動開關長延時動作的過電流熱脫扣器額定電流的確定IZd1≥KzlIjs=1×23=23A取脫扣器額定電流為It.e=25A照明用自動開關長延時脫扣
器對高壓鈉燈的計算系數(shù)取1.參見《工廠配電設計手冊》第一版表11-21.
3、自動開關瞬時動作的過電流脫扣器的確定Izd3≥Kz3Ijs=6×23=138A取LZd3=150A,照明用自動開關瞬時脫扣器對高壓鈉燈的計算系數(shù)取6.參見《工廠配電設計手冊》第一版表11-21.
4、按短路電流校驗自動開關動作靈敏性自動開關動作系數(shù)取1.5時,靈敏性遠遠達不到要求。
用自動開關動作系數(shù)及短路電流確定自動開關瞬時脫扣器整定倍數(shù)值由于單相接地電流較小,現(xiàn)有的熱磁式自動開關瞬時過電流脫扣器的整定電流值最小為3倍脫扣器額定電流,一般較難滿足靈敏性的要求。如用過電流長延時脫扣器做后備保護,容易使電纜長時間過電流,輕則燒毀電纜,重則引起火災。由于道路配電屬于單相配電,即使配電中盡量使三相平衡,零序電流仍較大,也不能使用另加零序保護裝置的措施。按“JB1284-73”的規(guī)定,非選擇型配電用自動開關的瞬時過電流脫扣器的整定電流值為10倍脫扣器額定電流(可調式為3~10倍),只具有瞬時過電流脫扣器的自動開關,其脫扣器整定電流值為1~3倍或3~8倍脫扣器額定電流。遺憾的是,至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時過電流脫扣器的熱磁式自動開關產品,包括像ABB,Schneider,Moeller等國外大公司也無此類產品。目前解決這個問題的辦法:
1、加大電纜截面,降低配電線路的零序電阻和電抗,一般道路照明設計中,線路電壓降都能滿足規(guī)范要求,在不影響投資和施工難度的情況下,這不失為一個好辦法。
2、使用電子式脫扣器,其保護短路時磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。能滿足保護要求。由于本人才疏學淺,所述問題不夠深入,愿與廣大電氣設計同仁一同探討,同時希望引起低壓廠商的注意,能生產出更多適用于各類特殊場合的產品來。于各類特殊場合的產品來。定電流值為1~3倍或3~8倍脫扣器額定電流。
遺憾的是,至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時過電流脫扣器的熱磁式自動開關產品,包括像ABB,Schneider,Moeller等國外大公司也無此類產品。
目前解決這個問題的辦法:
1、加大電纜截面,降低配電線路的零序電阻和電抗,一般道路照明設計中,線路電壓降都能滿足規(guī)范要求,在不影響投資和施工難度的情況下,這不失為一個好辦法。
2、使用電子式脫扣器,其保護短路時磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。
能滿足保護要求。由于本人才疏學淺,所述問題不夠深入,愿與廣大電氣設計同仁一同探討,同時希望引起低壓廠商的注意,能生產出更多適用于各類特殊場合的產品來。于各類特殊場合的產品來。定電流值為1~3倍或3~8倍脫扣器額定電流。遺憾的是,至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時過電流脫扣器的熱磁式自動開關產品,包括像ABB,Schneider,Moeller等國外大公司也無此類產品。目前解決這個問題的辦法:
【關鍵詞】 城市道路照明工程;質量控制重點;路燈電氣
【中圖分類號】 TU712.3 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1727-5123(2011)04-056-03
近年,隨著城市規(guī)模的擴大、城市道路的不斷建設,作為道路附屬工程的城市道路照明工程也有了飛速的發(fā)展,在規(guī)模上迅速擴大,技術上不斷進步。城市道路照明作為市政工程中單獨的一項工程,在質量控制方面也有其完整的體系。
1 燈位定點
城市道路照明常用的排列方式有:單側布置、雙側對稱布置、雙側交錯布置、中心對稱布置。根據(jù)燈具的配光類型、布置方式、有效路寬選擇燈桿高度,根據(jù)燈桿高度選擇路燈間距,一般城市道路照明單、雙挑燈的燈桿間距在35~45米之間,庭院燈的燈桿間距在25~35米之間;理論上,監(jiān)理單位根據(jù)設計圖紙對燈位定位進行驗收即可,但是在城市路燈實際放線定位過程中(特別是老路改擴建工程),常常存在各種各樣的障礙影響定位放線:如空中的供電、電信、有線電視線路,地面上的道路指示牌、道路信號燈、公共汽車站牌、公共汽車站亭,地下的自來水管、雨水管、污水管、燃氣管等,都經常會影響到路燈的定位和線路的走向,要躲避這些障礙,采取的首要方法是在保證總體照明效果下,對燈桿間距進行適當調整,根據(jù)《城市道路照明工程施工及驗收規(guī)程》規(guī)定:直線路段,在無障礙等特別情況下,燈間距與設計間距的偏差應小于2%,在路燈間距為25~50米的情況下,可以調整的路燈間距為0.5~1米,在實際放線過程中,可以利用2%的調整距離來避開空中、地上、地下的障礙物;其次,實在避不開的,監(jiān)理要向業(yè)主和設計單位請示,通過調整燈位、改變燈具布置方式、更換燈型、加大路燈基礎、局部降低照明效果等做法處理。
在T形交叉口、環(huán)形交叉路口、轉彎處、曲線路段上,這些地點往往容易發(fā)生交通事故,它對道路照明的誘導性和照明效果要求更高,這些地點的燈具定位更要在設計圖紙的基礎上,結合現(xiàn)場實際情況進行定點,首先確保燈桿不易被車輛碰撞;其次要保證有好的交通誘導性,利于司機晚上識別道路方向;最后,要保證道路有足夠的照度,不產生照明盲區(qū),避免因照明不足而引起交通事故。
2 燈基礎的基坑開挖、支模、砼澆筑
基礎坑的開挖深度和大小、基坑與道路的路牙石間距應符合設計規(guī)定。基坑的大小要滿足模板尺寸和模板支撐的要求。同一條道路的各個基坑中心點與路邊路牙石的間距要保持一致。
在模板施工方面,模板大小要滿足基礎設計尺寸的要求,模板支撐要牢固、穩(wěn)定,在基礎砼澆搗過程中,模板要不散架、無大的變形。
支模結束后,進行鋼筋籠和地腳螺栓預埋,城市道路照明工程中,常規(guī)照明一般利用路燈基礎內鋼筋籠的主筋作為地腳螺栓,單、雙挑燈和庭院燈不加鋼板法蘭,路燈燈桿的底盤支撐在路燈的基礎混凝土上,中、高桿等重量比較重的燈具,在基礎鋼筋籠上端,加一個鋼板法蘭,利用此法蘭來支撐燈桿的底盤。對于鋼筋籠原材料控制,監(jiān)理應要求不但要提供原始質保資料,而且要現(xiàn)場取樣送檢復試,合格后才同意鋼筋套絲和制作鋼筋籠。地腳螺絲的螺紋部分,在混凝土澆筑過程中應加以保護,盡量少粘水泥砂漿,在混凝土澆筑前后,地腳螺栓的螺紋部分要進行包扎保護,防止絲紋遇破壞;在燈桿吊裝前,再用套絲對地腳螺栓絲紋套一次,保證燈具安裝時螺帽能順滑固定。基礎螺栓中心分布直徑應與燈桿底座法蘭孔中心分布直徑一致,偏差應小于±1mm,螺栓應采用雙螺母和彈簧墊。有經驗的施工隊,在鋼筋籠支設和混凝土澆筑過程中,會使用專用工具將鋼筋籠與道路路牙石的之間的間距固定牢,防止砼振搗時鋼筋籠跑偏。
基礎混凝土強度等級不應低于C20,根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》(GBJ10―2002)等相關規(guī)定,基礎混凝土要求事先對水泥、砂、石進行材料復檢,并到有資質試驗室做混凝土配合比,現(xiàn)場混凝土最好使用商品混凝土,如果現(xiàn)場攪拌的,要嚴格按配比投料。在澆制鋼筋混凝土基礎前必須排除坑內積水。混凝土澆筑過程中,要使用機械振動棒進行振搗,以保證混凝土的密實度。澆筑后,要及時澆水養(yǎng)護和保溫。混凝土要按規(guī)定留設試塊,到期及時試壓。在整條道路上,路燈基礎頂標高與路牙的相對標高要保持一致,路燈現(xiàn)澆混凝土基礎頂標高一般要低于道路路牙石標高5cm;燈桿安裝結束后,要對地腳螺栓使用混凝土包封,包封后的混凝土標高與道路的路牙相平。基礎內電纜保護管從基礎中心穿出并應超出基礎平面30~50mm。
基坑回填應符合下列規(guī)定,對適于夯實的土質,每回填300mm厚度應夯實一次,夯實程度應達到原狀土密實度的80%及以上。對不宜夯實的水飽和粘性土,應分層填實,其回填土的密實度應達到原狀土的80%及以上。
3 燈具組裝及吊裝
3.1 燈具到達現(xiàn)場后,監(jiān)理首先要對燈具外觀質量進行檢查和驗收,主要檢查以下幾方面:
3.1.1 燈桿高度是否滿足設計要求,燈具使用的板材厚度是否與合同相一致,監(jiān)理可以現(xiàn)場感受一下燈桿的抗彎強度。
3.1.2 燈桿是否有明顯不直現(xiàn)象,垂直度是否存在明顯不足。在水平放置且無負荷的條件下,桿身直線度誤差應小于3‰。
3.1.3 燈具表面漆層是否存在掉漆、劃痕等缺陷,內層是否采用熱鍍鋅。
3.1.4 地腳螺絲是否與鋼筋籠尺寸是否一致。
3.1.5 法蘭式鋼桿,其長度允許偏差宜為桿長的±0.5%。
3.1.6 路燈鋼桿必須焊接良好,長度8m及以下的錐形桿應無橫向焊縫,縱向焊縫應勻稱、無虛焊。
3.1.7 庭院燈具鑄件表面不得有影響結構性能與外觀的裂紋、砂眼、疏松氣孔和夾雜物等缺陷。
3.1.8 燈罩應無氣泡、明顯的劃痕和裂紋,透明罩的透光率應達到 90%以上。燈具的防護等級、密封性能必須在 IP55 以上。反光器應干凈整潔,并應進行拋光氧化或鉸膜處理,反光器表面應無明顯劃痕。
3.1.9 燈具應抽樣進行溫升和光學性能等測試,測試結果應符合現(xiàn)行國家標準《燈具安全要求與試驗》(GB 7000.1- 7000.6)的規(guī)定,測試單位應具備資質證書。
3.1.10 鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器、光源、熔斷器等各種配件的質保資料要齊全,質量要有保證,光源、鎮(zhèn)流器等要有3C安全強制認證。
3.2 燈具的現(xiàn)場組裝要求。
3.2.1 組裝時,嚴禁將燈具的透明罩沿地面拖拉,從而產生劃痕和掉漆現(xiàn)象,影響燈罩透光性能。
3.2.2 組裝時燈頭與燈桿的螺絲要緊固牢靠,防止刮大風時,燈頭部分被吹歪。
3.2.3 燈罩的拉鏈要固定牢,防止燈罩被風吹松、吹翻,造成燈頭積水。
3.2.4 相線應接在中心觸點端子上,零線應接螺紋口端子。
3.3 燈具吊裝的要求。
3.3.1 鋼燈桿吊裝時,應采取防止鋼纜擦傷燈桿表面油漆或噴塑防腐裝飾層的措施,燈具不得采用硬鋼絲繩吊裝,最好盡量使用帆布軟鋼絲或化纖吊繩吊裝。
3.3.2 同一街道、公路、廣場、橋梁的路燈安裝高度、仰角、裝燈方向宜保持一致。
3.3.3 燈臂應固定牢靠,與道路縱向垂直偏差不應大于3°。
3.3.4 燈桿垂直偏差應小于半個桿梢,直線路段單、雙挑燈排列成一直線時,燈桿橫向位置偏移應小于半個桿根。
3.3.5 當整個燈桿投影面上承受35m/s及以下的風速時,目測燈桿不應彎曲、結構構件不應轉動。
3.3.6 各種螺母緊固,宜加搞墊片和彈簧墊。緊固后螺絲露出螺母不得少于兩個螺距。
3.3.7 鋁制或玻璃鋼燈座放置的方向應一致,可開啟式門孔的鉸鏈應完好,開關應靈活可靠,開啟方向宜朝向慢車道或人行道側。
3.3.8 鋼燈桿安裝接線手孔朝向應一致,宜朝向從行道或慢車道側。
3.3.9 路燈宜采用三相供電,且三相負荷應均勻分配,每一回路必須裝設保護裝置。
3.3.10 每盞燈的相線宜裝設熔斷器,熔斷器應固定牢靠,接線端子上線頭彎曲方向應為順時針方向并用墊圈壓緊,熔斷器上端應接電源進線,下端應接電源出線。
3.3.11 燈頭線應使用額定電壓不低于500V的銅芯絕緣線。功率小于400W的最小允許線芯截面應為1.5mm2,功率在400W至1000W的最小允許線芯截面應為2.5mm2。
3.3.12 在燈臂、燈盤、燈桿內穿線不得有接頭,穿線孔口或管口應光滑、無毛刺,并應采用絕緣套管或包帶包扎,包扎長度不得小于200mm。
3.3.13 高壓汞燈、高壓鈉燈等氣體放電燈的燈泡、鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器等應配套使用,嚴禁混用。鎮(zhèn)流器、電容器的接線端子不得超過兩個線頭,線頭彎曲方向,應按順時針方向并壓在兩墊片之間,接線端子瓷頭不得破裂,外殼應無滲水和銹蝕現(xiàn)象,當鈉燈鎮(zhèn)流器采用多股導線接線時,多股導線不能散股。
3.3.14 氣體放電燈應將熔斷器安裝在鎮(zhèn)流器的進電側,熔絲應符合下列規(guī)定:①250W及以下汞燈、150W及以下鈉燈和白熾燈可采用4A熔絲;②250W鈉燈和400W汞燈可采用6A熔絲;③400W鈉燈可采用10A熔絲;④1000W鈉燈和汞燈可采用15A熔絲。
4 電纜導管及電纜
一般來講,城市道路在綠化帶下采用PVC塑料管作電纜導管,在人行或車輛道路下面要求使用鍍鋅鋼管。要求每根電纜導管只能穿一根電纜,電纜導管埋深一般要達到50cm以上。PVC電纜導管的彎曲半徑要不小于管內電纜的彎曲半徑。電纜導管與其它管道的安全距離要滿足相關規(guī)范規(guī)定。當所有燈具安裝結束后,應當進行絕緣電阻測試,只有當絕緣電阻大于規(guī)定要求時,才可以送電亮燈。過街管道、綠地與綠地間管道應在兩端設置工作井,超過50米時應增設工作井,燈桿處宜設置工作井。電纜要有防盜措施。
路燈工程電纜與常用的電氣電纜施工要求基本相同,它的特殊性主要體現(xiàn)在二個方面,首先是電纜接頭比較多,電纜在每一套燈具部,都要破一次皮、做一次接頭,做接頭時,要求使用銅套管進行連接,以減少接觸電阻,另外由于接頭多安放在接線井內,接頭的防水性能要好。其次,路燈電纜的接線手井一定要設置的足夠多,每套燈具、控制箱、道路路口、轉彎處,都要設置手井,方便穿線、接線、延伸。
5 控制箱安裝和接線
常用的城市道路照明的電源和和控制箱有兩種形式,一種是單獨設立的路燈控制箱,控制箱有電源室和控制室兩部分,從桿上變壓器上或公用電氣線路上引電源到路燈控制箱的電源室;另一種是箱式變壓器,在箱式變壓器內設置一個路燈控制室。路燈的電源和控制部分施工質量要求與常規(guī)的電氣施工要求基本是相同的。但是路燈的控制有其特殊性,路燈運行控制方式有:光控、時控、路燈控制儀(路燈經緯儀開關)、遙控,隨著城市道路照明技術的發(fā)展,現(xiàn)場使用遙控的方式越來越多;根據(jù)《城市道路照明設計標準》(CJJ45-2006)要求:道路照明開燈時的天然光照度水平宜為15lx;關燈時的天然光照度水平,快速路和主干路宜為30lx,次干路和支路宜為20lx。
6 接地
一般情況下,在中性點直接接地的路燈低壓網中,金屬燈桿、配電箱等電氣設備的外殼宜采用TN―S系統(tǒng)接零保護,電纜采用三相五線制,其中紅綠相間線為專用保護線。采用接零保護時,單相開關應裝在相線上,保護零線上嚴禁裝設開關或熔斷器。保護零線和相線的材質應相同,當相線的截面在35mm2及以下時,保護零線的最小截面應為16mm2;當相線截面在35mm2以上時,保護零線的最小截面不得小于相線截面的50%。接地保護線與燈具的連接要牢固。在線路分支、首端及末端應安裝重復接地裝置,接地裝置的接地電阻不應大于10MΩ。城市道路照明接地裝置一般采用熱鍍鋅角鋼接地裝置,與常規(guī)電氣的接地裝置相同。
7 道路照明評價指標和測試
一般城市道路路燈安裝結束后,通過現(xiàn)場目測和實際檢測來評估路燈的安裝質量和效果,從目測角度來講,在白天,主要觀察燈桿的垂直度、燈桿與道路的平行性、燈頭仰角的一致性、燈桿間距的均勻性、燈桿與周圍環(huán)境的協(xié)調性和安全影響、燈桿接線盒內的接線和接地情況、地腳螺絲的包封情況;天黑時,可以感受一下路面的總體照度、照明效果、誘導性能、眩光效果、是否存在照明死角現(xiàn)象,檢查各個光源形成的帶狀線條是否順暢、一致。
現(xiàn)場實測、實算的方法,在常規(guī)做法中,機動車交通道路照明應以路面路面平均照度、路面照度均勻度、眩光限制、環(huán)境比和誘導性為評價指標。人行道路應以路面平均照度、路面最小照度、垂直照度為評價指標。
當燈具都送電亮燈后,要求做照度、均勻度進行現(xiàn)場實際抽查,根據(jù)設計要求,一般城市道路設計要求: