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摘 要：随着资源的日益贫乏，太阳能作为一种新能源越来越受到重视。文章以某煤矿场外公路的具体应用为例，对太阳能灯具和普通灯具进行了方案比选。并从照明灯具的选择与布置、防雷和接地及控制几个方面进行电气设计。
关键词：太阳能灯具 普通灯具 电气设计
中图分类号：TD625 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（a）-0081-01
1 设计概况
受某公司委托，对该煤矿场外公路进行电气设计，公路等级为二级公路，全长约12 km，双向两车道，机动车道两侧设2.5 m宽人行道，两侧布置照明设施，灯杆间绿化，两侧各设5 m宽绿化带，路面排水采用立式雨水篦，人行道及绿化带下设置雨水管。
2 方案比对
根据公路全长约12 km，照明线路较长，采取10 kV供电路灯和LED太阳能路灯两种方案进行比选。
2.1 10 kV供电路灯
公路照明采用10 kV电压等级线路供电，根据矿井最小导线截面，选择YJV22-10 kV3×95 mm2电缆，直埋于公路绿化带内，三相负荷分配应平衡。
照明设备的电压为AC380/220 V，沿公路一侧的绿化带内设路灯SCB10-50 KVA照明箱式变压器8座，箱式变压器间距约为1500 m，每个箱式变压器约承担其附近道路两侧84盏路灯的供电负荷。负荷率约为67%。箱式变压器一次侧采用角型接线，变比采用10/0.4，高压主进侧采用负荷开关，高压设计量柜，箱变低压主进线开关采用塑壳式开关。无功补偿采用箱变内集中补偿和单灯分散补偿的方式，每套气灯具内安装补偿电容器（由灯具供货商配），补偿后的功率因数应大于0.9，箱变内低压系统采用集中动态补偿方式，要求补偿后的功率因数应达到0.95以上。
灯具选用半截光型灯具，光源为250 W和150 W高压钠灯，采用双臂钢管路灯安装在人行道绿化带上，机动车道侧照明器的安装高度为8 m，灯杆基本间距为35 m，双侧对称布置。灯具的悬挑长度不超过2 m，灯具的仰角不超过15 °。灯具的防护等级不应小于IP54。带有散热器，并有足够的机械强度。金属灯杆采用热浸锌或铝喷涂，对灯杆表面进行防蚀处理。
电力负荷估算
路灯总数： 656基
路灯工作数： 656基
设备总容量： 262.4 kW
设备工作容量： 262.4 kW
有功功率： 262.4 kW
无功功率： 162.62 kVar
视在功率： 308.71 kVA
功率因数： 0.85
2.2 LED太阳能路灯
采用太阳能道路灯，光源为LED60W和LED20W，采用双臂钢管路灯安装在人行道绿化带上，机动车道侧照明器的安装高度为8 m，灯杆基本间距为30 m，双侧对称布置。灯具的悬挑长度不超过2 m，灯具的仰角不超过15°。灯具的防护等级不应小于IP54。每天8 h照明，可保障连续9 d阴雨正常工作。
路灯总数： 764基
路灯工作数： 764基
设备总容量： 61.12 kW
设备工作容量： 61.12 kW
有功功率： 61.12 kW
无功功率： 29.6 kVar
视在功率： 67.91 kVA
功率因数： 0.9
LED太阳能路灯比高压钠灯工作电压安全，性能稳定，不会发生触电事故。LED太阳能路灯采用的是清洁的可再生能源，相比于传统的高压钠灯可以减少二氧化碳的排放量。LED太阳能路灯不用铺设输配电电缆，减少了铜资源的消耗。高压钠灯10 kV供电线路长，相关的电气设备投资比较高。LED太阳能路灯无需对电网市电进行消耗，无需交电费。LED太阳能路灯使用寿命长。高压钠灯使用寿命为3000 h左右，基本一年一换。LED灯的理论寿命为50000 h。
经对两种方案进行技术经济比较后，推荐采用LED太阳能路灯。
2.3 灯具布置
平曲线半径大于等于1000 m的曲线路段，其照明灯杆按直线路段设置。平曲线半径小于1000 m的路段照明灯杆的间距，为直线段的0.5～0.75倍。半径越小，间距也应越小。曲线路段发生视线障碍时，在曲线外侧增设照明灯杆。曲线路段的照明灯杆不得安装在直线路段照明灯杆的延长线上。
2.4 照明控制
LED太阳能路灯灯杆内自带控制器一个，可根据地理位置和季节变化自动判断环境亮度，合理确定路灯开关灯时间。采用光控和时控相结合的控制方式。控制器能对功率进行调节，可以控制LED灯的亮度，这样锁定了电流既满足了夜间的照明需求，又节约了蓄电池、太阳能电池板的整体配置和预算，还可以大大有效的延长LED灯的寿命。蓄电池过充、过放、短路，控制器将关闭负载，停止供电，根据需要进行恢复性充电。采用具有涓流充电模式的控制器保护蓄电池，增加蓄电池的寿命，另外设置控制器欠压保护值时，把欠压保护值调在 ≥ 11.1 V，防止蓄电池过放。
3 结语
太阳能技术和产品的出现，符合节能、免电缆线、绿色环保的要求，其所带来的社会效益是普通产品无法比拟的。但价格高，质量参差不齐。所以在选取灯具时，要根据实际情况来确定。线路较远时，推荐优先考虑太阳能灯具。做到安全可靠，经济合理。
参考文献
[1] 刘德雄，杨华，胡思福.太阳能路灯的优化设计与实现[J].四川理工学院学报（自然科学版），2011（4）.
[2] 中华人民共和国建设部，城市道路照明设计标准[S].2007.
[3] 中华人名共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，道路照明LED灯（送审稿）.
[4] 杨成银，黄志辉，邱望标.太阳能LED照明系统的设计[J].光源与照明，2007（3）.
[5] 姜祥元.太阳能路灯的设计与应用[J].福建建筑，2008（7）.
关键词：太阳能灯具 普通灯具 电气设计
中图分类号：TD625 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（a）-0081-01
1 设计概况
受某公司委托，对该煤矿场外公路进行电气设计，公路等级为二级公路，全长约12 km，双向两车道，机动车道两侧设2.5 m宽人行道，两侧布置照明设施，灯杆间绿化，两侧各设5 m宽绿化带，路面排水采用立式雨水篦，人行道及绿化带下设置雨水管。
2 方案比对
根据公路全长约12 km，照明线路较长，采取10 kV供电路灯和LED太阳能路灯两种方案进行比选。
2.1 10 kV供电路灯
公路照明采用10 kV电压等级线路供电，根据矿井最小导线截面，选择YJV22-10 kV3×95 mm2电缆，直埋于公路绿化带内，三相负荷分配应平衡。
照明设备的电压为AC380/220 V，沿公路一侧的绿化带内设路灯SCB10-50 KVA照明箱式变压器8座，箱式变压器间距约为1500 m，每个箱式变压器约承担其附近道路两侧84盏路灯的供电负荷。负荷率约为67%。箱式变压器一次侧采用角型接线，变比采用10/0.4，高压主进侧采用负荷开关，高压设计量柜，箱变低压主进线开关采用塑壳式开关。无功补偿采用箱变内集中补偿和单灯分散补偿的方式，每套气灯具内安装补偿电容器（由灯具供货商配），补偿后的功率因数应大于0.9，箱变内低压系统采用集中动态补偿方式，要求补偿后的功率因数应达到0.95以上。
灯具选用半截光型灯具，光源为250 W和150 W高压钠灯，采用双臂钢管路灯安装在人行道绿化带上，机动车道侧照明器的安装高度为8 m，灯杆基本间距为35 m，双侧对称布置。灯具的悬挑长度不超过2 m，灯具的仰角不超过15 °。灯具的防护等级不应小于IP54。带有散热器，并有足够的机械强度。金属灯杆采用热浸锌或铝喷涂，对灯杆表面进行防蚀处理。
电力负荷估算
路灯总数： 656基
路灯工作数： 656基
设备总容量： 262.4 kW
设备工作容量： 262.4 kW
有功功率： 262.4 kW
无功功率： 162.62 kVar
视在功率： 308.71 kVA
功率因数： 0.85
2.2 LED太阳能路灯
采用太阳能道路灯，光源为LED60W和LED20W，采用双臂钢管路灯安装在人行道绿化带上，机动车道侧照明器的安装高度为8 m，灯杆基本间距为30 m，双侧对称布置。灯具的悬挑长度不超过2 m，灯具的仰角不超过15°。灯具的防护等级不应小于IP54。每天8 h照明，可保障连续9 d阴雨正常工作。
路灯总数： 764基
路灯工作数： 764基
设备总容量： 61.12 kW
设备工作容量： 61.12 kW
有功功率： 61.12 kW
无功功率： 29.6 kVar
视在功率： 67.91 kVA
功率因数： 0.9
LED太阳能路灯比高压钠灯工作电压安全，性能稳定，不会发生触电事故。LED太阳能路灯采用的是清洁的可再生能源，相比于传统的高压钠灯可以减少二氧化碳的排放量。LED太阳能路灯不用铺设输配电电缆，减少了铜资源的消耗。高压钠灯10 kV供电线路长，相关的电气设备投资比较高。LED太阳能路灯无需对电网市电进行消耗，无需交电费。LED太阳能路灯使用寿命长。高压钠灯使用寿命为3000 h左右，基本一年一换。LED灯的理论寿命为50000 h。
经对两种方案进行技术经济比较后，推荐采用LED太阳能路灯。
2.3 灯具布置
平曲线半径大于等于1000 m的曲线路段，其照明灯杆按直线路段设置。平曲线半径小于1000 m的路段照明灯杆的间距，为直线段的0.5～0.75倍。半径越小，间距也应越小。曲线路段发生视线障碍时，在曲线外侧增设照明灯杆。曲线路段的照明灯杆不得安装在直线路段照明灯杆的延长线上。
2.4 照明控制
LED太阳能路灯灯杆内自带控制器一个，可根据地理位置和季节变化自动判断环境亮度，合理确定路灯开关灯时间。采用光控和时控相结合的控制方式。控制器能对功率进行调节，可以控制LED灯的亮度，这样锁定了电流既满足了夜间的照明需求，又节约了蓄电池、太阳能电池板的整体配置和预算，还可以大大有效的延长LED灯的寿命。蓄电池过充、过放、短路，控制器将关闭负载，停止供电，根据需要进行恢复性充电。采用具有涓流充电模式的控制器保护蓄电池，增加蓄电池的寿命，另外设置控制器欠压保护值时，把欠压保护值调在 ≥ 11.1 V，防止蓄电池过放。
3 结语
太阳能技术和产品的出现，符合节能、免电缆线、绿色环保的要求，其所带来的社会效益是普通产品无法比拟的。但价格高，质量参差不齐。所以在选取灯具时，要根据实际情况来确定。线路较远时，推荐优先考虑太阳能灯具。做到安全可靠，经济合理。
参考文献
[1] 刘德雄，杨华，胡思福.太阳能路灯的优化设计与实现[J].四川理工学院学报（自然科学版），2011（4）.
[2] 中华人民共和国建设部，城市道路照明设计标准[S].2007.
[3] 中华人名共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，道路照明LED灯（送审稿）.
[4] 杨成银，黄志辉，邱望标.太阳能LED照明系统的设计[J].光源与照明，2007（3）.
[5] 姜祥元.太阳能路灯的设计与应用[J].福建建筑，2008（7）.