【摘要】目的:结合客观环境,通过计算分析判定灯型参数,并择优选定供电方案和设备材料,确定估算投资,为主管部门提供决策依据。方法:踏勘道路现场,获取周边构建筑物对路灯的约束条件;以经济为原则,确定路灯布置方式计算照度和负荷,选定导线材料,确定供电方案和设备容量,最后计算总投资。结论:通过分析比较,判定了灯型参数满足实际需求,选定的方案经济合理。
关键词:照度;负荷;技术经济分析;
1、客观环境分析
威远县二环路西北段支线工程指威连路K28+540—K33+738.75段改造工程,长5198.75米(其中K31+350—K33+738.75段道路宽度为15米,长2388.75米;K28+540—K31+350段道路宽度为12米,长2810米),凉凤坳到二环路(竹角冲交叉口)700米,全路段约6000米。
道路两侧或者单侧都有10KV及更高的高压电力架空线,电杆(柱)高度最低为15米,最高18米。经测定,电力线(弧垂部分)离地最低12米,保守安全距离1.5米。另有一侧局部电力线偏低(场镇路段),供电局技术人员建议采用升高电杆及换线的方式,保证路灯电杆10米的高度(估算费用6万元)。论证初步确定:沿线路灯杆最大高度仅为10米。
2、判定灯型参数
2.1、路灯基本参数:选用某厂商提供的《威远县次干道路灯灯型设计方案照明》方案二灯型,新叶型灯杆,深灰色,单臂,灯杆高度10米(矩形柱截面小的杆段缩短2米),光源类型是250W暖色调LED灯。方案效果图如下:
2.2、照度计算:为节约用电,路灯采用双侧对称布置,单侧间距60米,半夜型路灯为交错间隔布置。根据《城市道路照明设计标准》的规范要求,机动车交通道路照明标准值(路面平均照度)Eav:主干道20/30;次干道10/15;支路8/10;选用主干道Eav20 lx(低劣值)。
根据规范公式计算路灯额定光通量:F=Eav*Weff*S/(U*k*N) 单位:lm。
(1)、15/12米路宽照度计算:
维护系数k:0.65;
路面有效宽度Weff:=Ws(路面实际宽度)-2*XL(悬挑长度)
15米: Weff=15-2*1.5=12米;
12米: Weff=12-2*1.5=9米。
注意:XL(悬挑长度)≤0.25H(灯杆高度)。
路灯间距S核算:
15米路宽:双侧交错H≥0.8*Weff=9.6米;12米路宽:双侧交错H≥0.8*Weff=7.2米;规范S≤3.5H=42米,S=30米<3.5H=42米,符合规范。
④排列系数N:交错排列N取1。
⑤利用系数U:
15米路宽:横向距离比W/H=1,仰角15度总利用系数0.76;
12米路宽:横向距离比W/H=0.75,仰角15度总利用系数0.66;
⑥路灯额定光通量F=Eav*Weff*S/(U*k*N);
15米路宽:F=20*12*30/(0.76*0.65*1)=14575(lm);选用大于等于14575流明的LED路灯产品方可满足照度要求。
12米路宽:F=20*9*30/(0.76*0.65*1)=10931(lm);选用大于等于10931流明的LED路灯产品方可满足照度要求。
2.3、路灯负荷计算:根据LED光通量计算LED负荷,按《LED路灯测试标准及试验方法》额定电压,220V;额定频率,50/60Hz时,LED路灯总向下光通量与灯具耗能比≥56.0lm/W。
因此,15米路宽路灯功率最低选择为14575/56=260W;12米路宽路灯功率最低选择为10931/56=195W。单盏路灯LED功率250W略低于15米路宽的路灯最低选择功率260W。为便于维护管理,单盏路灯LED功率统一为:15米路宽250W,12米路宽200W。
2.4、判定结论:路灯基本参数能满足实际需求。
3、材料和设备的选定
3.1、计算总负荷:第一段K31+350—K33+738.75段和凉凤坳到二环路段道路宽度为15米,全长3100米,104盏,260W/盏(按理论值计算),负荷约为27040W(27.04KW)。第二段K28+540—K31+350段道路宽度为12米,全长2810米,94盏,200W/盏(单根路灯功率提高为200W),负荷约为18800W(18.8KW)。合计总负荷45.84KW。
3.2、选定导线材料:考虑防盗和经济性,供电导线选择稀土高铁铝合金电缆,导电性能及电阻率与铝芯电缆相近。与铜芯电缆相比,施工难度低、抗疲劳强度、柔软性能等综合性能优越明显。
根据安微省地方标准《稀土高铁铝合金电力电缆》(安微省欣意电缆公司)参数表,选取电阻率0.028。
3.3、确定供电方案:线路总长6公里,考虑远期存在光彩工程,因此单根路灯功率提高为650W,总负荷130KW。第一步确定分段形式:两台杆上变压器,在道路两侧全夜型、半夜型分成两根电缆分别专供,每台变压器出线8根电缆,24个回路,6公里分为4段,每根电缆供电长度约1.5公里。第二步按照最大线路负荷计算:每1.5公里总负荷32500W,出线4根电缆(道路两侧各2根电缆,分别控制全夜和半夜型),每根电缆均摊负荷为8125W。电缆负荷计算图如下:
电缆负荷计算图
第三步确定导线截面积为35,电缆电压降计算图如下:
电缆电压降计算图
第四步确定变压器容量,计算式为:P(总负荷)=8125(W)*8=6.5KW;负荷率60%,则变压器有功功率Pn=6.5KW/60%=108.33KW;功率因素Cosθ为0.9;变压器容量(视在功率)为120.37KVA,则变压器容量至少应在125KVA以上,考虑预留景观负荷,经市政管理部门确定将变压器容量升至200KVA。
4、结论
通过计算YJHLV3×35+1×30/35电缆约为24.72千米,200KVA变压器两台,路灯约200盏,估算总投资291.96万元(投资估算表如下)。本亮化工程方案是边技术分析边经济比较,获得技术与经济的最优配置,使得选定的方案经济合理。该方案经主管领导核定后,同意实施。
参考文献:
1、安微省地方标准《稀土高铁铝合金电力电缆》(安微省欣意电缆公司);
2、CJJ45-2015《城市道路照明设计标准》;
3、东莞市贝尔试验设备有限公司技术服务《LED路灯测试标准及试验方法》。