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摘要：本文介绍了合肥新桥国际机场高速公路照明供配电系统中灯具选择，布置方式，照明系统控制方式及优化方案，以及供配电系统的实施方式，并探讨了高速公路照明供配电系统的发展趋势。
关键词：机场高速；照明；供配电系统
Abstract: this paper introduces the hefei xinqiao international airport highway lighting power supply system selection, arrangement of lamps and lanterns, lighting system control mode and optimization scheme, as well as the implementation of the power supply system, and discusses the way highway lighting power supply system development trend.
Key words: the airport high-speed; Lighting; Power supply system
中图分类号：TD625文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
项目概述
合肥新桥国际机场高速公路（以下简称机场高速）是安徽省第一条采用全程照明，全程监控的高速公路。机场高速北接新桥国际机场内部快速路，向南接合肥市长江西路，道路全长17.6公里，其中起点段1.44公里、终点段2.03公里采用城市快速路标准，中间14.13公里采用高速公路标准。机场高速的照明供配电系统肩负着为全路机电设备，生产生活设施、沿线及广场照明灯具提供电力。因此，照明供配电系统设计和施工是否合理可靠，直接影响着机场高速日后的社会效益和经济效益，其重要性不言而喻。
本文对机场高速照明供配电系统方案的选择和实施进行简单介绍。
照明系统
在我国，以往普通的高速公路大多不设置照明设施。但是近年来，随着交通事业的快速发展，类似于机场高速这类具有重要社会意义和特殊功能的高速公路开始安装全程照明设施，以发挥高速公路的最大效益。而我国还没有颁布专门的高速公路照明设计规范标准。所以机场高速照明方案的设计只能按照建设部颁发的《城市道路照明设计标准 CJJ45-2006》来进行。
照明标准的选择
机场高速市政快速路段主道为双向八车道；中间段为双向六车道的高速公路。照明设计标准采用CJJ45-2006 《城市道路照明设计标准》中的主干路I级标准。
表1为《城市道路照明设计标准》对各种道路所需要的照明标准值的要求。
表1《机动车交通道路照明标准值》
《城市道路照明设计标准》中，对道路照明灯具的布设提出了严格的要求。为了避免路面出现“斑马效应”造成驾驶人员视觉疲劳，诱发交通事故。灯具安装高度和间隔，按照《城市道路照明设计标准》中规定的计算方式进行科学计算，计算公式如表2所示。
表2《灯具类型，布灯方式，安装高度及间距关系》
照明设计概述
市政快速路段照明设置
机场高速起点段和终点段的市政快速路段采用14米双挑三火150W LED +100W LED+80W LED路灯，路灯杆架安装于机非车道与机动车道的分隔带内，间距35米布设。示意图如下。
图1 机场高速城市快速路段照明设置
高速公路段照明设置
中间段的高速路采用14米单挑双火150W +100WLED路灯，灯杆安装于道路外侧，间距35米对称布设。示意图如下。
图2 机场高速路段照明设置
灯具的选择
目前常用的道路照明灯具有高压钠灯和LED灯这两种。高压钠灯发展并使用了几十年，技术相当成熟，而且成本低，在以往的高速公路隧道得到了广泛的应用，但是高压钠灯也有很多不足的地方。首先，高压钠灯的使用寿命低，在农网地区，电压不稳定的时候，其光源使用寿命会极大的缩短，灯具的折旧费用较高。其次，高压钠灯需要的能耗特别大，如果采用高压钠灯作为照明灯具，那么光照明系统的电费开支就十分巨大。
LED灯具是近年来兴起的照明灯具，具有启动无延时，对电压要求低，寿命长，光线柔和，耗能低等优点。在我省多条高速公路上均有使用。从早期的铜汤高速试用，到六武高速隧道照明大规模推广使用。LED照明技术在这些项目上积累了大量施工及使用经验。
综合考虑下，机场高速采用了截光型LED灯具。这样既延长了灯具的使用寿命，又能减少照明时电能的消耗。从而降低了后期营运的成本。
试验段照明测试
2012年3月，在确定使用LED照明灯具及灯杆布设方式后，为了检测道路照明是否符合规范要求，我机电工程项目部在机场高速起點K0+000至K0+400建设了LED照明试验段，试验段道路两侧各安装了10杆双挑三火路灯，路灯间隔35米布设，灯具采用150W LED +100W LED+80W LED。
LED照明试验段建成后，我们配合设计人员在夜间对试验段的照明进行了现场测试。测试仪器采用照度计。在35米的路灯间隔范围内，共均匀选取了35个测量点进行测量取值。测试计算结果如下：
照明控制优化
机场高速所有路灯均在沿线相应的箱式变电站集中控制，控制采用现场手动和基于电力监控远程控制结合的方式，远程控制还具有定时开关的功能，操作简单方便。同时，为了节约能耗和节省营运费用，设计了全夜/半夜控制模式。
全夜模式是在高速车流量较大的时候，打开所有的LED灯具。而到了晚上12点以后，由于机场航班极少，机场高速在晚上12点至次日早上7点可以采用半夜照明模式，即关闭150W和80W的LED灯具，只留100W灯具照明即可。
在LED照明试验段的测试中，只保留100W灯具照明的情况下路面平均照度为10.2 lx。对比道路照明标准，已经到达了II类次干路的路面照度标准，完全满足机场高速在下半夜车流量较小情况下的使用要求。仅实施此一项控制优化，每年即可节约电费开支40余万元。
供配电系统
常用的道路照明供配电主要两种方式：沿线高压专线供电，低压供电。由于高速公路具有距离长的特点，低压电在经过长距离输送后存在严重的压降问题。因此，机场高速采用适合长距离线路照明的高压专线供电。
机场高速沿线共有12座箱式变电站，并在K1+500处设有机场互通收费站，K15+250处设有合肥主线收费站。机场互通收费站为1~6#箱式变电站提供10KV高压电，合肥主线收费站供电为7~12#箱式变电站提供10KV高压电，供电电缆则采用10K高压地埋缆。每个箱式变电站再通过变压器降压至380V后，为其所属的路灯和监控设备提供电能。供电方式如图所示。
图3 机场高速全程供配电整体分布图
虽然机场高速供配电采用高压专线供电，保证了照明电源的稳定与可靠。但是也存在着一些问题。比如直径达到6cm的高压地埋缆需要全程深埋铺设；高压电缆过桥梁、涵洞的处理；高压电缆中间接头工艺要求极高。这些问题给照明供配电系统建设施工带来不小的挑战。
目前在交通系统中，还有采用中压供电方式的。该系统包括升压（降压）站，中压控制设备，地埋变压器等。这套设备在国外使用普遍，技术发展成熟，在远距离供电上具有优越性。但是目前系统需要成套进口。如果中压供电成套系统能够实现完全国产化，将会在远距离供电上表现出极高的针对性和优越性，势必将在高速公路供电系统中得到广泛使用。
参考文献：
[1]周志敏 《LED照明工程设计与施工》 机械工业出版社 2011.
[2]刘承东 《LED路灯在道路照明中的应用》 中国照明电器 2009.
关键词：机场高速；照明；供配电系统
Abstract: this paper introduces the hefei xinqiao international airport highway lighting power supply system selection, arrangement of lamps and lanterns, lighting system control mode and optimization scheme, as well as the implementation of the power supply system, and discusses the way highway lighting power supply system development trend.
Key words: the airport high-speed; Lighting; Power supply system
中图分类号：TD625文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
项目概述
合肥新桥国际机场高速公路（以下简称机场高速）是安徽省第一条采用全程照明，全程监控的高速公路。机场高速北接新桥国际机场内部快速路，向南接合肥市长江西路，道路全长17.6公里，其中起点段1.44公里、终点段2.03公里采用城市快速路标准，中间14.13公里采用高速公路标准。机场高速的照明供配电系统肩负着为全路机电设备，生产生活设施、沿线及广场照明灯具提供电力。因此，照明供配电系统设计和施工是否合理可靠，直接影响着机场高速日后的社会效益和经济效益，其重要性不言而喻。
本文对机场高速照明供配电系统方案的选择和实施进行简单介绍。
照明系统
在我国，以往普通的高速公路大多不设置照明设施。但是近年来，随着交通事业的快速发展，类似于机场高速这类具有重要社会意义和特殊功能的高速公路开始安装全程照明设施，以发挥高速公路的最大效益。而我国还没有颁布专门的高速公路照明设计规范标准。所以机场高速照明方案的设计只能按照建设部颁发的《城市道路照明设计标准 CJJ45-2006》来进行。
照明标准的选择
机场高速市政快速路段主道为双向八车道；中间段为双向六车道的高速公路。照明设计标准采用CJJ45-2006 《城市道路照明设计标准》中的主干路I级标准。
表1为《城市道路照明设计标准》对各种道路所需要的照明标准值的要求。
表1《机动车交通道路照明标准值》
《城市道路照明设计标准》中，对道路照明灯具的布设提出了严格的要求。为了避免路面出现“斑马效应”造成驾驶人员视觉疲劳，诱发交通事故。灯具安装高度和间隔，按照《城市道路照明设计标准》中规定的计算方式进行科学计算，计算公式如表2所示。
表2《灯具类型，布灯方式，安装高度及间距关系》
照明设计概述
市政快速路段照明设置
机场高速起点段和终点段的市政快速路段采用14米双挑三火150W LED +100W LED+80W LED路灯，路灯杆架安装于机非车道与机动车道的分隔带内，间距35米布设。示意图如下。
图1 机场高速城市快速路段照明设置
高速公路段照明设置
中间段的高速路采用14米单挑双火150W +100WLED路灯，灯杆安装于道路外侧，间距35米对称布设。示意图如下。
图2 机场高速路段照明设置
灯具的选择
目前常用的道路照明灯具有高压钠灯和LED灯这两种。高压钠灯发展并使用了几十年，技术相当成熟，而且成本低，在以往的高速公路隧道得到了广泛的应用，但是高压钠灯也有很多不足的地方。首先，高压钠灯的使用寿命低，在农网地区，电压不稳定的时候，其光源使用寿命会极大的缩短，灯具的折旧费用较高。其次，高压钠灯需要的能耗特别大，如果采用高压钠灯作为照明灯具，那么光照明系统的电费开支就十分巨大。
LED灯具是近年来兴起的照明灯具，具有启动无延时，对电压要求低，寿命长，光线柔和，耗能低等优点。在我省多条高速公路上均有使用。从早期的铜汤高速试用，到六武高速隧道照明大规模推广使用。LED照明技术在这些项目上积累了大量施工及使用经验。
综合考虑下，机场高速采用了截光型LED灯具。这样既延长了灯具的使用寿命，又能减少照明时电能的消耗。从而降低了后期营运的成本。
试验段照明测试
2012年3月，在确定使用LED照明灯具及灯杆布设方式后，为了检测道路照明是否符合规范要求，我机电工程项目部在机场高速起點K0+000至K0+400建设了LED照明试验段，试验段道路两侧各安装了10杆双挑三火路灯，路灯间隔35米布设，灯具采用150W LED +100W LED+80W LED。
LED照明试验段建成后，我们配合设计人员在夜间对试验段的照明进行了现场测试。测试仪器采用照度计。在35米的路灯间隔范围内，共均匀选取了35个测量点进行测量取值。测试计算结果如下：
照明控制优化
机场高速所有路灯均在沿线相应的箱式变电站集中控制，控制采用现场手动和基于电力监控远程控制结合的方式，远程控制还具有定时开关的功能，操作简单方便。同时，为了节约能耗和节省营运费用，设计了全夜/半夜控制模式。
全夜模式是在高速车流量较大的时候，打开所有的LED灯具。而到了晚上12点以后，由于机场航班极少，机场高速在晚上12点至次日早上7点可以采用半夜照明模式，即关闭150W和80W的LED灯具，只留100W灯具照明即可。
在LED照明试验段的测试中，只保留100W灯具照明的情况下路面平均照度为10.2 lx。对比道路照明标准，已经到达了II类次干路的路面照度标准，完全满足机场高速在下半夜车流量较小情况下的使用要求。仅实施此一项控制优化，每年即可节约电费开支40余万元。
供配电系统
常用的道路照明供配电主要两种方式：沿线高压专线供电，低压供电。由于高速公路具有距离长的特点，低压电在经过长距离输送后存在严重的压降问题。因此，机场高速采用适合长距离线路照明的高压专线供电。
机场高速沿线共有12座箱式变电站，并在K1+500处设有机场互通收费站，K15+250处设有合肥主线收费站。机场互通收费站为1~6#箱式变电站提供10KV高压电，合肥主线收费站供电为7~12#箱式变电站提供10KV高压电，供电电缆则采用10K高压地埋缆。每个箱式变电站再通过变压器降压至380V后，为其所属的路灯和监控设备提供电能。供电方式如图所示。
图3 机场高速全程供配电整体分布图
虽然机场高速供配电采用高压专线供电，保证了照明电源的稳定与可靠。但是也存在着一些问题。比如直径达到6cm的高压地埋缆需要全程深埋铺设；高压电缆过桥梁、涵洞的处理；高压电缆中间接头工艺要求极高。这些问题给照明供配电系统建设施工带来不小的挑战。
目前在交通系统中，还有采用中压供电方式的。该系统包括升压（降压）站，中压控制设备，地埋变压器等。这套设备在国外使用普遍，技术发展成熟，在远距离供电上具有优越性。但是目前系统需要成套进口。如果中压供电成套系统能够实现完全国产化，将会在远距离供电上表现出极高的针对性和优越性，势必将在高速公路供电系统中得到广泛使用。
参考文献：
[1]周志敏 《LED照明工程设计与施工》 机械工业出版社 2011.
[2]刘承东 《LED路灯在道路照明中的应用》 中国照明电器 2009.