三峡右岸上坝公路道路照明方案分析

1 概况

工程道路总长约2900m。路段划分为A～F点, 起点A点为江峡大道与上坝公路接口处, 道路终点为F点。路灯安装间距为30m, 灯杆高为10m。

路灯布置情况:A点起点长约300m路段双侧布置路灯, 其他在公路单侧布置路灯。双侧路灯布置22盏, 单侧路灯布置86盏, 共108盏。

2 供配电方案

2.1 方案一

本方案双侧路灯采用250w高压钠灯, 共22盏;单侧路灯采用400w高压钠灯, 共86盏。

(1) 线路负荷:PN=22×250w+86×400w=39900瓦。

(2) 线路长度:L=2900+300=3200m。

(3) 设电源点在线路的C点设箱变一台, 分A、B双回配电, 供电方式为三相对称供电, 则A回路供电负荷PA=22×250+33×400=17800w, 线路长为1600m。B回路供电负荷PB=53×400=21200w, 线路长为1600m。

(4) 按负荷最大回路选择电缆。

计算负荷距:单相负荷为2 1 2 0 0/3=7066.67w, 负荷中心到电源点的距离L=1 6 0 0/2=8 0 0 m, 负荷距=7 0 6 6.6 7×800=5.65kw/km。

按铜芯线取 (2.5mm2) Kw/km计选用导线截面为5.65×2.5=14.125mm2, 考虑采用四芯电缆和穿管暗敷, 截面应加大30%为14.125×1.3=18.36mm2。

应选择25mm2以上线芯的电缆, 可选为YJV-3×25+1×16。

压降验算:线电流IN=PB/ (1.732×380×0.85) =37.9A, 负荷中心到电源点的每项电阻:R1=0.0175×800/25=0.56欧, 电压降△U=37.9×0.56=21.22V, 电压损失率△U%=21.22/220=9.6%<10%, 满足要求。

2.2 方案二

本方案灯具数量不变, 灯具全部采用LED灯型, 功率为120w灯具。

线路负荷:PN=108×120w=12960瓦。

线路长度:L=2900+300=3200m。

设电源点在线路的C点设箱变一台, 分A、B双回配电, 供电方式为三相对称供电, 则:A回路供电负荷P A= (2 2+3 3) ×120=6600w, 线路长为1600m。

B回路供电负荷PB=53×120=6360w, 线路长为1600m。

按负荷最大回路选择电缆:

计算负荷距:单相负荷为6600/3=2200w, 负荷中心到电源点的距离L=1600/2=800m, 负荷距=2200×800=1.76kw/km。

按铜芯线取 (2.5mm2) kw/km计选用导线截面为1.76×2.5=4.4mm2, 考虑采用四芯电缆和穿管暗敷, 截面应加大30%为4.4×1.3=5.72mm2。

据以上计算, 应选择6mm2以上线芯的电缆, 考虑一定余量, 可选为YJV-3×10+1×6。

压降验算:L E D灯功率因数在0.9以上, 取0.9, 线电流IN=PB/ (1.732×380×0.9) =11.14A, 负荷中心到电源点的每项电阻:R1=0.0175×800/10=1.4欧, 每项电压降△U=11.14×1.4=15.6V, 电压损失率△U%=15.6/220=7.1%<10%, 满足要求。

3 技术经济比较

我们将从以下方面进行比较。

3.1 光源成本

方案一采用250w和400w高压钠灯, 平均单价在1000元/盏;方案二采用120w的LED灯, 平均单价为4000元/盏。成本如下:方案一:108×1000=108000元, 所需成本为10.8万元;方案二:108×4000=432000元, 所需成本为43.2万元。

3.2 电缆成本

方案一采用YJV-3×25+1×16型电缆, 其单价为69元/m;方案二采用YJV-3×10+1×6型电缆, 其单价为30元/m。成本如下:方案一:3200×69=220800元, 所需成本为:22.08万元;方案二:3200×30=96000元, 所需成本为:9.6万元。

3.3 电能损耗费

以年为单位来比较两方案年耗能费。按每天照明12小时计算, 每度电以1元人民币计算, 年耗能费如下:方案一:年耗电量:1、0.2 5 k w×2 2盏×1 2小时×3 6 5天=24090kwh, 2、0.4kw×86盏×12小时×3 6 5天=1 5 0 6 7 2 K w h, 所需费用为 (24090+150672) ×1=174762元。

方案二:年耗电量:0.12Kw×105盏×12小时×365天=55188Kwh, 所需费用为55188×1=55188元。

方案一比方案二多11.96万元/年。

3.4 光源照度及使用寿命、维护费的对比

(1) 光源照度:250w高压钠灯和120wLED灯的照度基本相等, 都满足《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006的要求, 大于30LX。

(2) 光源寿命:LED灯的使用寿命是高压钠灯的4倍。

(3) 维护费:据统计高压钠灯平均每盏年维护费用为:120元/年, 则年维护费为120×108=12960元。LED灯年维护费用为:基本免维护。维护费是在各灯具使用寿命期内的费用, 由此可知高压钠灯平均更换4次, LED灯更换1次。

4 综合比较

通过对以上各项费用的计算和比较, 可以综合为固定费用和运行费用的比较, 其比较 (见表1) 。

设备成本差值为:32.4-12.5=19.9万元, 即方案二多投资19.9万元。

运行成本差值:按钠灯寿命期4.5年计算, 电费为12×4.5=54万元, 维护费为:1.3×4.5=5.85万元, 合计为59.85万元, 即方案二在钠灯寿命期内节省运行费用为59.85万元。

方案二在钠灯寿命期内相对方案一节省费用59.85-19.9=39.95万元, 相当于设备多投资额19.9万元的2倍。方案二相对系统运行时间越长则节省运行费用越多。

在灯具显色性方面, 高压钠灯的显色性Ra≥25, LED灯的显色性Ra≥80, 显然LED灯的显色性远高于高压钠灯。显色性高有利于降低交通事故的发生概率。

5 结语

通过以上各项指标的对比中可以看出, LED路灯替代传统路灯在光源成本上是不占优势的, 但在建设和运行费用中, LED路灯就具有明显的优势, 使用后节省的电费就是收益, 仅在高压钠灯的使用寿命期内节省的费用, 就是设备多投资额的2倍, 还有灯具使用的寿命带来的好处, 随着使用时间的加长, 其节省的费用越高, 安装的道路越长节省的费用越大 (以上不包含电杆、安装、管材、基础、高压电缆等费用) 。因而安装LED灯, 能节省工程的综合费用, 其具有运行成本低、使用寿命长、工作可靠性高、光源显色性好、维护费用低等优点, 具有传统路灯不可比拟的优势, 通过分析采用方案二进行实施。

摘要：文章通过对道路照明系统的供配电方案的选择、配电电缆截面的设计选择、光源的技术分析、电能损耗的计算分析, 在设备费用、运营费用和光源特点等方面进行了相关的经济技术分析、比较, 提出了可行的建设方案, 在经济方面取得了显著效果。

关键词：照明,供配电,技术经济,投资方案,选择,比较