汽车厂区照明设计简述

摘要： 根据汽车厂区的特点，结合大型汽车项目工程设计经验，着重介绍汽车厂区照明光源类型的选择、路灯接地系统及保护方式、电缆截面及类型的选择及智能照明调控装置等。

关键词： 高压钠灯；大功率LED灯；TN-S系统；TT系统

中图分类号：TU113.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0710030－01

随着国家政策对汽车行业的扶持，国内合资品牌及自主品牌都加大了汽车厂建设力度，在全国各地投资建厂，扩大生产规模。笔者从事汽车行业电气设计多年，积累了不少设计经验，在此，简单介绍一下汽车厂厂区路灯照明的设计方法。

1 路灯光源的比较选择及布灯方式

大家都知道，过去道路照明最常用的是高压钠灯，因其高透雾能力，广泛运用于城市道路照明及大型汽车厂等室外照明场所。但随着近几年国家执行节能减排政策以来，一些新型灯具应运而生，比如无极灯、陶瓷金卤灯及发展势头日趋强劲的LED灯，因大功率LED节能效果突出，未来几年有替代高压钠灯的趋势。

下面简单对比一下高压钠灯和大功率LED灯优缺点，其它灯具对比不在表述。高压钠灯与LED灯属于两种不同的光源，因为其发光原理大相径庭，所产生的照明效果亦完全不同。具体说来，有光通量、显色性、光源寿命、色温、光强、光电效率等重要参数，具体参数对比见表1。

高压钠灯具有发光效率高、寿命长、穿透性强以及不诱虫等诸多优点。更为重要的优势是，高压钠灯的可以单灯功率可以做到千瓦数。

量级，能满足不同的照度要求；其次，高压钠灯的发展经历了几十年，光源及灯具技术相当成熟，因此，高压钠灯的生产成本已经较低，汽车厂区常用的250W高压钠灯，其单灯零售价格仅几百元。因此，高压钠灯在道路、广场、隧道等场所得到了广泛的应用。但是，高压钠灯也有不足之处：① 高压钠灯色温较低，发光颜色为金黄色，其显色指数较低，肉眼所看到物体的颜色容易失真。太阳光显色指数为100，而高压钠灯的显色指数仅为20左右，远低于正常自然光的显色指数。② 光衰。钠灯具体实测值和厂商品牌有很大关系，一般情况下几个月就报废。高压钠灯的光源理想寿命约为2500h，对于电网波动较大的地区，其寿命大打折扣，故造成的灯具折旧费也比较高。

LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途，具有如下优点：① 节能，耗电量低，且使用寿命长，在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。② 环保，LED是由无毒的材料作成，不像高压钠灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。③ 光线柔和，显色指数高，色温接近太阳光；可以频繁点亮，没有启动延时问题。但是，由于技术尚不成熟，LED目前主要有以下不足之处：① 光源温度的升高对LED光源寿命产生很大影响，这也局限了LED单灯功率的发展，因此，如何解决散热，进一步提高单灯功率是LED照明推广急需解决的问题。② 穿透性较差，这也限制了LED灯在高速道路上的发展。相信随着技术的日新月异，这些难题在将来将逢刃而解。

以上通过对比高压钠灯和LED灯，LED还是有很多优势，因其节能和符合国家节能减排政策方针，对汽车建设企业来说，既能节省投资，又能获得政府支持，何乐而不为？从设计角度来讲，我们也建议使用大功率LED灯，大势所趋。

对于厂区内的成品车停车场，由于路面形式限制及LED单灯功率限制，无法使用LED灯，只能选用高杆灯照明。厂区道路宽度基本为9m、12m道路，个别厂区有24m道路，9m、12m道路采用单侧布灯，24m道路两侧布灯，高压钠灯一般选用250w，而大功率LED灯选用120W的光源就够了。

2 路灯照明配电系统的接地型式和保护

路灯照明配电系统的接地型式常用就两种，一种是TN-S系统，另一种是TT系统。

汽车厂区路灯控制一般采用分区控制，路灯控制箱一般设置与厂区综合站房或门卫值班室，至路灯的供电距离一般控制在1km以内，TN-S接地系统中路灯电缆一般选用YJV22-0.6/1-4x25+1x16mm2或YJV22-5x16mm2，路灯采用三相分接方式，电缆在厂区绿化带内直接埋地敷设。TT接地系统路灯电缆则采用YJV22-0.6/1-4x25mm2或YJV22-4x16mm2，接线及敷设方式同TN-S系统。

路灯属于固定式配电设备，属于Ⅰ类设备，线路必须有过载、短路及接地故障保护。路灯的保护必须引起重视的是单相短路，单相短路保护包括单相接地故障和相-中（L-N）短路。当路灯线路很长时，因回路阻抗较大，故其末端单相短路电流的数值很小（一般不超过100A），这样很不利于线路前段短路保护电器动作。这是厂区路灯设计开关选型的重中之重，必须重视起来。保护电器选择不当，则当路灯发生单相短路故障时，因保护电器无法及时动作，则会造成人身触电危险甚至引起人身生命安全等危害。在设计中，笔者所参与设计的工程中，常用TN-S接地系统，对单相接地故障保护，常选用带短路延时功能的塑壳断路器，此类断路器短路短延时电流最低可以整定到2倍的额定电流（比如江苏常熟开关厂的CM1E系列断路器），完全能满足保护要求。对于L-N短路，因故障概率极小，只要设计中保证路灯配电线路的N线截面不小于PE线截面，L-N短路电流必然不小于单相接地故障电流。因此可以用上述的断路器CM1E来兼顾接地故障和L-N短路两种保护。

对于采取TT接地系统的路灯，单相接地故障保护一般采用剩余电流保护电器（RCD），路灯干线开关RCD的I△n要合理取值。

总的来说，TN-S接地形式是把工作零线N和专用保护线PE严格分开，采用它的优点是：当系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠；其缺点是如果PE线断开，就起不到保护作用，可能导致电击事故。TT接地形式是将电气设备的金属外壳直接接地，因而可以减少触电的危险性，采用它的优点是更安全，缺点是其故障电流小，不能用熔断器或断路器的瞬时过电流脱扣器兼做接地故障保护，而应使用剩余电流保护器作接地故障保护。此时，其保护灵敏度更高；但由于户外潮湿等因素，如果线路过长，其泄漏电流较大，如果整定电流不当（整定值过小），将会导致误动作，所以要求正确合理整定其动作电流。另外，金属电杆需要进行接地，当每根电杆已作接地时，配电线路不需要再配保护线（PE）。

设计时应根据系统的以上特点，结合路灯供电系统的具体情况，选择采用TN-S系统或TT系统。笔者设计的项目中，大部分采用TN-S接地系统。

3 厂区路灯智能照明控制

由于汽车厂区面积比较大，采用一个控制箱无法控制全厂路灯，只能划分多个区域，分设控制箱来控制各区域路灯。控制箱电源就近取自附近车间或站房低压配电系统。

路灯控制箱安装于线路前端，可通过内置的智能控制器或可编程控制器、时间继电器、光敏控制器等，集中开启和熄灭路灯。一般采用定时控制、光控方式，在室外设置光敏探头，根据外界光线来控制路灯。亦可通过输入地理经纬度参数，来实现日落开灯，日出熄灯。业主可以根据企业生产情况来决定晚上什么时间全部开启或者开2/3、1/3的灯具，来达到节能效果。

综上所述，汽车厂区路灯设计要根据业主的要求来设计，根据具体情况合理选择高效节能光源，选择合理的布灯方式，提高照明效率，以期做到先进、合理、节能可靠。

参考文献：

[1]《低压配电设计规范》（GB50054-95），中国建筑工业出版社，1995.

[2]《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008），中国建筑工业出版社，2008.

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