路灯节能控制实施方案的探讨.doc

路灯节能控制实施方案的探讨摘 要：本文概述了路灯的节能方法，着重对路灯节能控制及实施方案进行了阐述，并对各方案的利弊及适用范围进行了分析。关键词：路灯 照明 节能控制 实施方案1、引言：城市道路、夜景照明现已成为城市文明的标志。随着经济的发展，城市道路规模不断增大，道路照明用电量也变得相当可观。因此，路灯节能也变得尤为重要。路灯节能方法主要包括以下几个方面：按照需求确定合理的照度标准。灯具自身采取节能措施。如：采用节能高效光源、在灯具处进行电容补偿、采用节能型镇流器等。采用自发电路灯。如：太阳能路灯、风能路灯、太阳能风能共用路灯。对路灯采取合理的控制方式，以达到节能的目的。确定一种经济、合理、节能的控制方式及其实施方案，对于工程的实施及今后的运行都是十分重要的。下文将对路灯的几种节能控制方式及其实施方案，进行分析与比较。2、总论深夜，人车稀少，在合理的范围内适当的降低路面照度，并不会影响人员活动及交通安全。路面照度的可适当降低，为降低照明功率密度提供了先决条件，使路灯节能成为可能。目前，深夜适当降低照明功率密度是路灯节能中最为通用且有效的途径，其实施方式主要有以下几种：规律性的间隔关闭部分路灯。适当降低路灯的供电电压，从而降低光源的输出功率。路灯采用双光源灯头，深夜熄灭一个光源。路灯采用变功率镇流器，从而降低光源的输出功率。 3、规律性的间隔关闭部分路灯。规律性的间隔关闭部分路灯是指：在深夜，采用“隔一个灯，关一个灯”的方式，有规律的关闭一部分路灯，即“隔一亮一”的方式。采用该方式，节电效果显而易见，但缺点也很明显。“隔一亮一”不但降低了路面的照度，照度均匀度更会大幅度降低。为验证照度均匀度变化问题，笔者使用照明软件进行了量化分析。分析模型为：路宽24米，灯高12米，灯具为截光型；路灯双侧对称布置，同侧路灯间距选用25米和50米两种（用以模拟“隔一亮一”前后状态）。分析结果显示：路灯间距25米时，照度均匀度为0.49；而路灯间距50米时，照度均匀度仅为0.31。由此模型分析可见，采用“隔一亮一”方式，间隔关闭半数路灯后，照度均匀度明显下降。且即使，为了提高照度均匀度，将路灯间距设置的较小（如：灯高12m，间距25米），在间隔关闭半数路灯后，照度均匀度也只能将达到较低的标准。注：城市道路照明设计标准CJJ45-2006中，机动车交通道路照明的照度均匀度最小值为：快速路、主干路0.4；次干路0.35；支路0.3。照度均匀度是道路照明的重要指标，过低的照度均匀度会影响驾驶员的视觉连续性，由此可能带来安全隐患。因此“隔一亮一”的方式，只有在设计车速不快且非重要的支路才可以谨慎采用，同时还应根据选用的灯具进行计算校验。4、适当降低路灯的供电电压路灯的输出功率与供电电压的平方成正比，而路灯光源在点亮的状态下，适当的降低供电电压，不会使其熄灭。因此，在深夜，可适当的降低路灯的供电电压，以减小路灯的输出功率，从而实现节能的目的。采用该方式的主要优点有：参与照明的路灯数量不变，因此基本不影响路面的照度均匀度。部分地区存在因深夜用电负荷小，电压偏高，致使光源过电压运行，使用寿命缩短。采用深夜降压运行，即节能又延长路灯光源的寿命，明显的减少路灯的维护工作量。采用该方式的主要缺点有：需要增加设备投资。在电源侧（如配电箱处）需设置自动调压装置，其容量需与所供电的路灯总容量相当。一般路灯供电线路较长，回路末端电压降较大，采用降压运行会使其进一步加大。若设置不当，且遇电网电压波动，末端路灯会因电压过低而熄灭。5、路灯采用双光源灯头，深夜熄灭一个光源路灯采用双光源灯头，深夜熄灭一个光源，是较为常用的路灯节能控制方式。其实施方案可有以下两种，即：双回路方案和脉冲继电器方案。5.1双回路方案如图5-1所示，每个路灯均有两个供电回路，分别接至两个光源。双回路控制方案示意图 图5-1其工作方式为：傍晚，由配电箱内的时钟控制器发出指令，自动投合两个回路的接触器，两条线路同时带电，路灯的两个光源同时点亮；深夜，由配电箱内的时钟控制器再次发出指令，断开一条供电回路的接触器，熄灭双光源中的一个光源。5.2脉冲继电器方案如图5-2所示，在每盏路灯处设置一个脉冲继电器，且需设置一条电源回路及一根控制线。脉冲继电器控制方案示意图 图5-2其工作方式是：傍晚，由配电箱内的时钟控制器发出指令，自动投合供电回路的接触器KM1，同时，短时关合控制线接触器KM2发出脉冲信号，通过控制线传递，使路灯处脉冲继电器触点闭合，路灯的两个光源均点亮；深夜，由时钟控制器控制KM2再次发出脉冲信号，路灯处脉冲继电器触点断开，熄灭双光源中的一个光源。一般单相脉冲继电器的动作功率很小（20VA左右），且为脉冲信号，能耗很低，所以控制线截面可选择的较小。5.3两种方案的比较双回路方案，每盏路灯需引入两条回路，路灯处的电缆接头多，而且集中，致使施工接线复杂，维护困难。在路灯回路T接分支处，情况会变得更为严重。而脉冲继电器方案，因采用单电缆供电，且控制线较细，此问题可得到解决。但是，因脉冲继电器分散安装在路灯处，增加了中间环节，又不如双回路方案简单直接。因此，两种方案各有利弊，应根据实际情况分析比较后选用。6、路灯采用变功率镇流器如图6-1所示，变功率镇流器的工作原理为：正常状态下，切换开关闭合，降功率电感两端短路，处于基本失效状态；当控制器接到切换指令时，切换开关断开，降功率电感与镇流器电感串接，回路总阻抗增大，致使工作电流减小，光源输出功率下降。控制电路还具有防止光源失压熄灭功能。当电网电压过低致使光源出现闪烁时，控制电路可重新闭合切换开关，避免光源熄灭。变功率镇流器原理图 图6-1变功率镇流器有100/70W、150/100W、250/150W、400/250W等多种规格。其实施方案有以下两种，即：控制线控制方案和自带时钟控制方案。6.1控制线控制方案如图6-2所示，在每盏路灯处设置一套变功率镇流器，且需设置一条电源回路及一根控制线。变功率镇流器控制线控制方案示意图 图6-2其工作方式是：傍晚，由配电箱内的时钟控制器发出指令，自动投合供电回路的接触器KM1，路灯点亮；深夜，由配电箱内的时钟发出指令，控制接触器KM2动作，控制线得电，使变功率镇流器的控制切换器动作，路灯输出功率降低。6.2自带时钟控制方案其原理与控制线控制方案类似，不同之处在于：变功率镇流器的切换控制器内自带时钟控制，而无需控制线。时钟在路灯点亮时开始计时，延时数小时后单灯自动切换。6.3方案比较变功率镇流器方式，较单灯头双光灯源方式相比，无须双光源及双套光源支持电路。且灯光从一个反光罩中发出，更容易控制切换前后的照明效果。但每盏灯都增加了控制环节，故障率也会随之增加。自带时钟控制方案仅需对灯具进行调整，而无须敷设控制线，故对路灯节能改造项目较为适用。但单盏路灯分散控制，不易调整管理，因此路灯数量较多时宜采用控制线控制方案。7、综合比较： 表7-1列出了各路灯节电方案的实施条件及节电效果。 降低供电电压方式路灯采用双光源灯头路灯采用变功率镇流器灯具处电压下降20%双回路方案脉冲继电器方案控制线控制方案自带时钟控制方案光源功率400W250W250W+150W250W+150W400W/250W400W/250W单盏路灯灯具配置及设备配置一套光源支持电器。电源侧需配等容量的自动调压装置。两套光源支持电器。两套光源支持电器；配脉冲继电器。一套光源支持电器，包括变功率镇流器一套光源支持电器，包括变功率镇流器（自带时钟）路灯供电线路（铜导线）单回路(16mm2)双回路(10mm2+6mm2)单回路(16mm2)单回路(16mm2)单回路(16mm2)控制线无无一根（4mm2）一根（4mm2）无单灯节电率18.8%18.8%18.8%18.8%18.8%单灯年节电量kwh361361361361361路灯节电实施方案比较表 表7-1表注：为使其照明效果基本相同，拟设切换前后光源输出功率为400W和250W；未计算线路损耗，镇流器损耗均按光源功率的10%考虑；路灯运行方式均为：晚6点路灯点亮，午夜12点改变输出功率，早晨6点路灯熄灭；因“隔一亮一”方式，受照度均匀度