城市道路照明配电设计若干问题的研究

城市道路照明配电设计若干问题的研究
摘要：随着社会的发展，城市建设也越来越受到人们的重视，城市的道路越来越多，来往的车辆也随着人民的生活水平的提高而显著增长，在夜间的车流量也比较多，因此城市道路照明就备受人们的关注。

城市道路照明不但要满足使用功能的要求，还能作为装饰性物品成为夜间的景点，在人们的生活中发挥着重要的作用。

关键词：城市道路照明；配电设计；若干问题；研究
一、城市道路照明配电系统的接地方式
城市道路的照明配电电压较低，但是由于道路照明设置是分散在整条道路边缘的，配电距离比较长，部分可能超过1000m。

对于道路照明主干线路一般采用380V电压，每套路灯引主干线路的电压，尽量做到电力线路负荷的平衡，根据我国的标准和国际电工委员会（IEC）标准，低压配电系统接地方一般情况下分为三类：TN方式、TT方式、IT方式，在建筑物内采用TN-S及TN-C-S方式比较多。

不同配电系统的接地形式有不同的特点，对于TT接地形式，必须要采用相关的漏电保护装置[1]，但是TN-S就可以不设置漏电装置，现在城市道路照明系统采用TN-S接地形式的一般都没有设置漏电保护装置。

对于TN-S接地形式，当发生单相的接地故障时，其中的电流量计算量按下式计算：
式中：
Zphp—系线路的相保阻抗。

假定故障的线路长为0.6Km，截面面积为25mm2的铜芯电缆，则TN-S发生单相接地故障时的电流示意图为下图：
由上图可知，在发生单相接地故障时，出现故障的电流是沿着线L和保护线PE回路流会电源的，我们了解到PE保护线的主要作用是在发生单相接地故障时提供故障电流返回电源侧，保护电路，所以，PE保护线的截面不但要满足一定的机械强度，还要能够承担单相接地故障电流的载流量。

二、城市道路照明配电的电源电压
根据我国颁布的《城市道路照明设计标准CJJ45-2006》，对城市道路照明的电压做出了一定的规定，城市道路照明线路电源的端电压应该保持在额定电压的
0.9～1.05倍，所以，对于城市道路照明的配电设计应该采用专用的变压器来供电。

在设计照明系统时，要考虑线路中电压的损失，末端电压应满足有关规范标准上的要求[2]。

在城市道路照明大量采用高强气体放电灯时，需要按照起动和再起动的特点来检验线路，以保证线路电压的损失值降低到最小。

无功补偿是道路照明的远距离配电减少电压损失最重要的方法。

对于道路照明的路灯来说，基本上都是气体放电灯，它的功率比较低，一般情况下在0.5附近，这样就会导致线路中回路电流较大，线路中损失的电压就非常大，按照标准中的规定要求气体放电灯应加电容补偿来减少线路电压的损失，目前，我国各城市主要采用这种方法来减少电压的损失。

由于城市道路照明中路灯的设置都是分散在路边的，相隔的距离相对来说比较远，所以我们采用单灯分散电容补偿的方式就比较有效，还可以保证电压的质量，对于补偿电容量的计算公式如下：
式中：
QC—表示人工补偿的无功功率（Var）；
C—表示电容（Var）；
Pca—表示有功计算负荷（W）；
U—表示电源的额定电压，一般为220V；
tgФ1—补偿前用电单位自然功率因数角正切值；
tgФ2—补偿后用电单位功率因数角正切值。

三、城市道路照明接地线路的故障保护
城市道路照明设备长时间暴露在外面，受风吹日晒雨淋等环境的影响，路灯配电的线路就容易发生破坏，比如短路、断路、线路老化引起的问题以及接地故障等问题，一般线路的保护装置是熔断器或者断路器，根据标准，接地装置比较适合采用TN-S系统或者TT系统，我们除了标准规定的故障保护措施以外，还要根据不同的情况设置保护装置。

城市道路照明系统的特点有：第一是配电的半径比较长，长达百米以上，有的甚至会达到几千米；第二是路灯往往数量多，位置分散，从而用电负荷就比较分散，基本上全部为单相负荷；第三是接地线路的位置比较低，人很容易接触到，容易发生人身伤害。

对于一般的线路故障，断路器和熔断器会很好的控制，但是对于接地线路的故障，由于线路比较长，电流较小，普通的保护装置不能起到良好的作用，不能很好的切断接地线路发生故障线路的电源，这就容易对人们造成伤害，危险系数比较大。

对于发生接地线路故障的保护措施有：第一，用线路的过电流保护兼作接地故障保护，这种保护方法通过控制熔断器或断路器来达到保护接地线路的目的，比较容易实现，但是前提条
件是必须满足保护电器切断故障电流的允许时间；第二，用零序电流来实现接地故障保护，零序电流保护措施要比漏电电流动作保护的灵敏度低，但在标准中通常不允许采用[3]；第三，采用漏电电流实现接地故障保护，相对于前两种方法来说，这种方法的灵敏度比较高，一般漏电额定动作电流为几十毫安至上百毫安，动作的时间也很短。

在我们的实际应用中，第一种和第三种保护措施是比较常用的，第一种比较容易实现，第三种比较灵敏，通常在要求较高的情况下使用。

城市道路照明的配电范围很广，线路很长，一旦发生故障，会影响正常的交通，为了减少甚至避免线路的损坏，尤其是由于线路的故障引发的火灾等事件，我们必须采取措施来解决接地故障。

在有关标准中做出了严格的规定。

在正常的环境中，人身电击安全的极限值为50V，对于配电线路的接地故障保护，在切断故障线路时的时间要小于等于5s等。

四、城市道路照明漏电保护
在城市道路照明系统中，防漏电的设备是非常重要的，路灯是暴露的装置，受外界环境的影响，很容易发生漏电，形成巨大的安全隐患，为了保证路灯系统安全稳定的运行，我们必须正确选用和安装漏电装置。

目前，我们采用比较广泛的防漏电装置大都是电流动作型的，在理想情况下，漏电器各相电流向量的和等于零，当线路中发生接地故障时，这时由于漏电，各相电流就不为零了，当这个值大于断路器的额定电流时，断路器就会做出反应，切断故障电路，保护线路。

漏电断路器的类型有很多，按照结构的不同分为电磁式和电子式断路器，按照极数的不同又分为单极二线、二极二线、三级三线等，漏电断路器还分为报警断路器和不报警断路器。

对于断路器的选用和安装要遵循以下几个原则[4]：
（一）一般情况下，要保证漏电断路器的额定断开线路电流为正常负荷电流的1.3倍以上；
（二）对于漏电断路器的安装要选用正确的部位，不能安装在主干线路上，主干线路的电流是分支电路电流的和，电流很大，漏电断路器不能正常的工作，只要在分支线路中设置了保护装置，主干电路就没有必要在设置保护装置了；
（三）漏电断路器的接线要正确，如果接线错误，无论再好的漏电断路器，都没有办法发挥它的作用，无论是哪种接地形式，只要是电流的导体，就必须穿过漏电断路器，必须保证断路器能全部控制各电路。

结语
城市道路越来越多，车流量也不断增多，城市道路照明在人们的交通中发挥着重要的作用，我们要尽最大可能保证电力线路的稳定性，保证配电设计科学合理，现在的配电设计还有很多不足之处，我们要继续加以研究改进。

参考文献：
[1] 马成琳,陈海列.浅谈道路照明系统设计要点[J]. 城市道桥与防洪. 2013(11)
[2] 牛沙沙.LED道路照明节能改造项目碳减排分析[J]. 科技创新与应用. 2014(05)
[3] 黄天福.城市道路照明工程设计施工中问题与应对策略探析[J]. 门窗. 2014(01)
[4] 郝俊峰.风光互补照明系统在厂区道路照明中的应用[J]. 内蒙古科技与经济. 2014(02)。