园林供电设计.docx

1、园林供电设计第七章 园林供电设计第一节 供电的基本概念一、交流电源 在现代社会中，广泛应用着交流电。电能的产生、输配以及应用几乎都采用交流电。即使在某些场合需要使用直接电，也是通过整流设备将交流电变成直流电而使用。 大小和方向随时间作周期性变化的电压和电流分别称为交流电压和交流电流，统称为交流电。以交流电的形式产生电能或供给电能的设备，称为交流电源，如发电厂的发电机、公园内的配电变压器、配电盘的电源刀闸、室内的电源插座等等，都可以看作是用户的交流电源。我国规定电力标准频率为50Hz。频率、幅值相同而相位互差120的三个正弦电动势按照一定的方式联接而成的电源，并接上负载形成的三相电路，就称为三相

2、交流电路。 图7-1-1 三相发电机原理图图7-1-2 三相四线制供电三相交流电压是由三相发电机产生的。图7-1-1为三相发电机的原理图，它主要由电枢和磁极构成。 电枢是固定的，亦称为定子，而磁极是转动的，称为转子。在定子槽中放置了三个同样的线圈AX、BY和CZ，将三相绕组的起始端A、B、C分别引出三根导线，称为相线(又称火线)，而把发电机的三相绕组的末端X、Y、Z联在一起，称为中性点，用N表示。由中性点引出一根导线称为中线(又称地线)，这种由发电机引出四条输电线的供电方式，称为三相四线制供电方式。如图7-1-2。三相四线制供电的特点是可以得到两种不同的电压，一是相电压U，一为线电压U1，在数

3、值上，线电压为相电压的 3倍，即：U1= 3 U在三相低压供电系统中，最常采用的便是“380220V三相四线制供电”，即由这种供电制可以得到三相380V的线电压(多用于三相动力负载)，也可以得到单相220V的相电压(多用于单相照明负载及单相用电器)，这两种电压供给不同负载的需要。二、输配电概述工农业所需用的电能通常都是由发电厂供给的，而大中型发电厂一般都是建筑在蕴藏能源比较集中的地区，距离用电地区往往是几十公里、几百公里乃至1000km以上 发电厂、电力网和用电设备组成的统一整体称为电力系统。而电力网是电力系统的一部分，它包括变电所、配电所以及各种电压等级的电力线路。其中变、配电所是为了实现电

4、能的经济输送以及满足用电设备对供电质量的要求，以对发电机的端电压进行多次变换而进行电能接受、变换电压和分配电能的场所，根据任务不同，将低电压变为高电压称为升压变电所，它一般建在发电厂厂区内。而将高电压变换到合适的电压等级，则为降压变电所，它一般建在靠近电能用户的中心地点。 图7-1-3 从发电厂到用户的输配电过程示意图单纯用来接受和分配电能而不改变电压的场所称为配电所，它一般建在建筑物内部。 从发电厂到用户的输配电过程见图7-1-3。根据我国规定，交流电力网的额定电压等级有：220V、380V、3k V、6kV、lOk V、35k V、llOkV、220k V等。 习惯上把lkV及以上的电压称

5、为高压，lkV以下的称为低压，但需特别提出的是所谓低压只是相对高压而言，决不说明它对人身没有危险。 在我国的电力系统中，220kV以上电压等级都用于大电力系统的主干线，输送距离在几百公里；110kV的输送距离在lOOkm左右；35kV电压输送距离30km左右；而6lOkV为lOkm左右，一般城镇工业与民用用电均由380220伏三相四线制供电。三、配电变压器 变压器是把交流电压变高或变低的电气设备，其种类多，用途广泛，在此只介绍配电变压器。我们选用一台变压器时，最主要的是注意它的电压以及容量等参数。 变压器的外壳一般均附有铭牌，上面标有变压器在额定工作状态下的性能指标。在使用变压器时，必须遵照铭

6、牌上的规定，表7-1-1为变压器实例。表7-1-1 变压器铭牌 型号 如：额定容量 变压器在额定使用条件下的输出能力，以视在功率千伏安（kVA）计。三相变压器的额定容量是按标准规定为若干等级。 额定电压 变压器各绕组在空载时额定分接头下的电压值，以V（伏）或kV（千伏）表示。一般常用的变压器，其高压侧电压为6300、10000V等，而低压侧电压为230、400V等。 额定电流 表示变压器各绕组在额定负载下的电流值。以安培表示。在三相变压器中，一般指线电流。第二节 园林照明园林绿地（公园、小游园等）和工农业生产一样，需要用电。没有电，园林事业也是无法经营管理的。工农业以动力用电为主，建筑、街道等

7、即多于照明用电为主。而园林绿地用电，既要有动力电(如电动游艺设施、喷水池、喷灌以及电动机具等)，又要有照明用电，但一般来说，园林用电中还是照明多于动力。 园林照明除了创造一个明亮的园林环境，满足夜间游园活动、节日庆祝活动以及保卫工作需要等功能要求之外，最重要的一点是园林照明与园景密切相关，是创造新园林景色的手段之一。近年来园内各地的溶洞游览、大型冰灯、各式灯会、各种灯光音乐喷泉；园外搞的“会跳舞的喷泉”、“声与光展览”等等均是突出地体现了园林用电的特点，并且也是充分和巧妙地利用园林照明等来创造出各种美丽的景色和意境。一、照明技术的基本知识有关光、光谱、光通量、发光强度、照度、亮度等光的物理性能

8、，巴在有关课程中讲述，在此仅对以下一些概念作一简单介绍。 色温 色温是电光源技术参数之一。光源的发光颜色与温度有关。当光源的发光颜色与黑体(指能吸收全部光能的物体)加热到某一温度所发出的颜色相同时的温度，就称为该光源的颜色温度，简称色温。用绝对温标K来表示。例如白炽灯的色温为24002900K；管型氙灯为55006000K。 显色性与显色指数 当某种光源的光照射到物体上时，所显现的色彩不完全一样，有一定的失真度。这种同一颜色的物体在具有不同光谱功率的光源照射下，显出不同的颜色的特性，就是光源的显色性，它通常用显色指数(Ra)来表示光源的显色性。显色指数越高，颜色失真越少，光源的显色性就越好。国

9、际上规定参照光源的显色指数为100。常见光源的显色指数如表7-2-1所示。表7-2-1 常见光源的显色系数二、园林照明的方式和照明质量 照明方式 进行园林照明设计必须对照明方式有所了解，方能正确规划照明系统。其方式可分成下列3种。 1.一般照明 是不考虑局部的特殊需要，为整个被照场所而设置的照明。这种照明方式的一次投资少，照度均匀。2局部照明 对于景区(点)某一局部的照明。当局部地点需要高照度并对照度方向有要求时，宜采用局部照明，但在整个景(区)点不应只设局部照明而无一般照明。 3混合照明 由一般照明和局部照明共同组成的照明。在需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场合，宜采用混合照明。此时，一

10、般照明照度按不低于混合照明总照度的510选取，且最低不低于20lx(勒克司)。 (二)照明质量 良好的视觉效果不仅是单纯地依靠充足的光通量，还需要有一定的光照质量要求。 1合理的照度 照度是决定物体明亮程度的间接指标。在一定范围内，照度增加，视觉能力也相应提高。表7-2-2示出了各类建筑物、道路、庭园等设施一般照明的推荐照度。表7-2-2 各类设施一般照明的推荐照度 2照明均匀度 游人置身园林环境中，如果有彼此亮度不相同的表面，当视觉从一个面转到另一个面时，眼睛被迫经过一个适应过程。当适应过程经常反复时，就会导致视觉的疲劳。在考虑园林照明中，除力图满足景色的需要外，还要注意周围环境中的亮度分布

11、应力求均匀。3眩光限制眩光是影响照明质量的主要特征。所谓眩光是指由于亮度分布不适当或亮度的变化幅度太大，或由于在时间上相继出现的亮度相差过大所造成的观看物体时感觉不适或视力减低的视觉条件。为防止眩光产生，常采用的方法是：注意照明灯具的最低悬挂高度；力求使照明光源来自优越方向；使用发光表面面积大、亮度低的灯具。三、电光源及其应用园林中常用照明光源在园林中常用的照明光源之主要特性、比较及适用场合列于表7-2-3中。表7-2-3 常用园林照明电光源主要特性比较及适用场合光源选择 园林照明中，一般宜采用白炽灯、荧光灯或其他气体放电光源。但因频闪效应而影响视觉的场合，不宜采用气体放电光源。 振动较大的场

12、合，宜采用荧光高压贡灯或高压钠灯。在有高挂条件又需要大面积照明的场所，宜采用金属卤化物灯，高压钠灯或长弧氙灯。当需要人工照明和天然采光相结合时，应使照明光源与天然光相协调。常选用色温在40004500K的荧光灯或其它气体放电光源。 同一种物体用不同颜色的光照在上面，在人们视觉上产生的效果是不同的。红、橙、黄、棕色给人以温暖的感觉，人们称之为“暖色光”，而蓝、青、绿、紫色则给人以寒冷的感觉，就称它为“冷色光”。光源发出光的颜色直接与人们的情趣喜、怒、哀、乐有关，这就是光源的颜色特性。这种用光的颜色特性“色调”，在园林中就显得更为重要，应尽力运用光的“色调”来创造一个优美的环境，或是各种有情趣的主

13、题环境。如白炽灯用在绿地、花坛、花径照明，能加重暖色，使之看上去更鲜艳。喷泉中，用各色白炽灯组成水下灯，和喷泉的水柱一起，在夜色下可构成各种光怪陆离、虚幻飘渺的效果，分外吸引游人。而高压钠灯等所发出的光线穿透能力强，在园林中常用于滨河路、河湖沿岸等及云雾多的风景区的照明。 部分光源的色调见表7-2-4。表7-2-4 常见光源色调在视野内具有色调对比时，可以在被观察物和背景之间适当造成色调对比，以提高识别能力，但此色调对比不宜过分强烈，以免引起视觉疲劳。我们在选择光源色调时还可考虑以下被照面的照明效果： (1)暖色能使人感觉距离近些，而冷色则使人感到距离加大，故暖色是前进色，冷色则是后退色。狭窄

14、的空间宜选冷色里的明色，以造成宽敞、明亮的感觉。 (2)暖色里的明色有柔软感，冷色里的明色有光滑感；暖色的物体看起来密度大些、重些和坚固些，而冷色则看起来轻一些。在同一色调中，暗色好似重些，明色好似轻些。在狭窄的空间宜选冷色里的明色，以造成宽敞、明亮的感觉。(3)一般红色、橙色有兴奋作用，而紫色则有抑制作用。 在使用节日彩灯时应力求环境效果和节能的统一。 灯具的选用 灯具的作用是固定光源，把光源发出的光通量分配到需要的方面、防止光源引起的眩光以及保护光源不受外力及外界潮湿气体的影响等。在园林中灯具的选择除考虑到便于安装维护外，更要考虑灯具的外形和周围园林环境相协调，使灯具能为园林景观增色。 (

15、1)灯具分类 灯具若按结构分类可分为开启型、闭合型、密封型及防爆型。而灯具按光通量在空间上、下半球的分布情况，又可分为直射型灯具、半直射型灯具、漫射型灯具、半反射型灯具、反射型灯具等。而直射型灯具又可分为广照型、均匀配光型、配照型、深照型和特深照型五种。详可见各种照明手册。 (2)灯具选用 灯具应根据使用环境条件、场地用途、光强分布、限制眩光等方面进行选择。在满足下述条件下，应选用效率高、维护检修方便的灯具。 在正常环境中，宜选用开启式灯具； 在潮湿或特别潮湿的场所可选用密闭型防水灯或带防水防尘密封式灯具。可按光强分布特性选择灯具。光强分布特性常用配光曲线表示。如灯具安装高度在6m及以下时，可

16、采用深照型灯具；安装高度在615m时，可采用直射型灯具；当灯具上方有需要观察的对象时，可采用漫射型灯具，对于大面积的绿地，可采用投光灯等高光强灯具。各类灯具形式多样，具体可参照有关照明灯具手册。四、公园、绿地的照明原则公园、绿地的室外照明，由于环境复杂，用途各异，变化多端，因而很难予以硬性规定，仅提出以下一般原则供参考。 1，不要泛泛设置照明措施，而应结合园林景观的特点，以能最充分体现其在灯光下的景观效果为原则来布置照明措施。 2关于灯光的方向和颜色的选择，应以能增加树木、灌木和花卉的美观为主要前提。如针叶树只在强光下才反映良好，一般只宜于采取暗影处理法。又如，阔叶树种白桦、垂柳、枫等等对泛光

17、照明有良好的反映效果；白炽灯包括反射型，卤钨灯却能增加红、黄色花卉的色彩，使它们显得更加鲜艳，小型投光器的使用会使局部花卉色彩绚丽夺目；汞灯使树木和草坪的绿色鲜明夺目等等。 3对于水面、水景照明景观的处理上，注意如以直射光照在水面上，对水面本身作用不大，但却能反映其附近被灯光所照亮的小桥、树木或园林建筑呈现出波光粼粼，有一种梦幻似的意境。而瀑布和喷水池却可用照明处理得很美观，不过灯光须透过流水以造成水柱的晶莹剔透、闪闪发光。所以，无论是在喷水的四周，还是在小瀑布流入池塘的地方，均宜将灯光置于水面之下。在水下设置灯具时，应注意使其在白天难于发现隐藏在水中的灯具，但也不能埋得过深，否则会引起光强的

18、减弱。一般安装在水面以下30lOOmm为宜。进行水景的色彩照明时，常使用红、蓝、黄三原色，其次使用绿色。 某些大瀑布采用前照灯光的效果很好，但如让设在远处的投光灯直接照在瀑布上，效果并不理想。潜水灯具的应用效果颇佳，但需特殊的设计。 4对于公园和绿地的主要园路，宜采用低功率的路灯装在35m高的灯柱上，柱距2040m，效果较好，也可每柱两灯，需要提高照度时，两灯齐明。也可隔柱设置控制灯的开关，来调整照明。也可利用路灯灯柱装以150W的密封光束反光灯来照亮花圃和灌木。 在一些局部的假山、草坪内可设地灯照明，如要在内设灯杆装设灯具时，其高度应在2m以下。 5在设计公园、绿地园路装照明灯时，要注意路旁

19、树木对道路照明的影响，为防止树木遮挡可以采取适当减少灯间距，加大光源的功率以补偿由于树木遮挡所产生的光损失，也可以根据树型或树木高度不同，安装照明灯具时，采用较长的灯柱悬臂，以使灯具突出树缘外或改变灯具的悬挂方式等以弥补光的损失。6无论是白天或黑夜，照明设备均需隐蔽在视线之外，最好全部敷设电缆线路。 7彩色装饰灯可创造节日气氛，特别反映在水中更为美丽，但是这种装饰灯光不易获得一种宁静、安详的气氛，也难以表现出大自然的壮观景象，只能有限度地调剂使用。五、园林照明设计在进行园林照明设计以前，应具备下列一些原始资料： (一)公园、绿地的平面布置图及地形图，必要时应有该公园、绿地中主要建筑物的平玎图、

20、立面图和剖面图。 (二)该公园、绿地对电气的要求(设计任务书)，特别是一些专用性强的公园、绿地照明，应明确提出照度、灯具选择、布置、安装等要求。 (三)电源的供电情况及进线方位。 照明设计的顺序常有以下几个步骤： 1明确照明对象的功能和照明要求。 2选择照明方式，可根据设计任务书中公园绿地对电气的要求，在不同的场合和地点，选择不同的照明方式。 3光源和灯具的选择，主要是根据公园绿地的配光和光色要求、与周围景色配合等来择光源和灯具。4灯具的合理布置。除考虑光源光线的投射方向、照度均匀性等，还应考虑经济、安全和维修方便等。 5进行照度计算。 具体照度计算可参考有关照明手册。第三节 园林供电设计一、

21、园林供电设计内容及程序园林供电设计与园林规划、园林建筑、给排水等设计紧密相联，因而供电设计应与上拦设计密切配合，以构成合理的布局。 (一)园林供电设计的内容1确定各种园林设施中的用电量，选择变压器的数量及容量。 2确定电源供给点(或变压器的安装地点)进行供电线路的配置。 3进行配电导线截面的计算。 4绘制电力供电系统图、平面图。 (二)设计程序 在进行具体设计以前，应收集以下内容的资料： 园内各建筑、用电设备、给排水、暖通等平面布置图及主要剖面图，并附有各用电设备的名称、额定容量(kW)、额定电压(V)、周围环境(潮湿、灰尘)等。这些是设计的重要基础资料，也是进行负荷计算和选择导线、开关设备以

22、及变压器的依据。 了解各层电设备及用电点对供电可靠性的要求。供电局同意供给的电源容量 供电电源的电压、供电方式（架空线或电缆线；专用线或非专用线）、进入公园或绿地的方向及具体位置。 当地电价及电费收取方法。 应向气象、地质部门了解以下资料（见表7-3-1）。表7-3-1 气象、地质资料内容及用途二、公园用电量的估算 公园绿地用电量分为动力用电和照明用电，即：S总= S动+ S照式中 S总公园用电计算总容量；S动动力设备所需总容量；S照照明用电总计算容量。动力用电估算P动 公园或绿地的动力用电具有较强的季节性和间歇性，因而在作动力用电估算时应考虑这些因素。其动力用电估算常可用下式进行计算：cos

23、S总= Kc式中 P动各动力设备铭牌上额定功率的总和（kW）；动力设备的平均效率，一般可取0.86；cos各类动力设备的功率因数，一般在0.60.95，计算时可取0.75；Kc各类动力设备的需要系数。由于各台设备不一定都同时满负荷运行，因此计算各容量时需打一折扣，此系数大小具体可查有关设计手册，估算时可取Kc =0.50.75（一般可取0.70）。 照明用电估算SW 照明设备的容量，在初步设计中可按不同性质建筑物的单位面积照明容量法（W/）来估计：1000P= （kW）式中 P照明设备容量； S建筑物平面面积（）； W单位容量（W/）。 表7-2-3列出了各种建筑的单位容量。 其估算方法：依据

24、工程设计的建筑物的名称，查表7-3-2（或有关手册），得单位建筑面积耗电量，将此结果乘以该建筑物面积，其结果即为该建筑物照明供电估算负荷。表7-3-2 单位建筑面积照明容量将动力用电量和照明总用电量加起来就是该公园绿地的总用电量。三、公园绿地变压器的选择 在一般情况下，公园内照明供电和动力负荷可共用同一台变压器供电。 选择变压器时，应根据公园、绿地的总用电量的估算值和当地高压供电的线电压值来进行。变压器的容量选择和确定变压器高压侧的电压等级。在确定变压器容量的台数时，要从供电的可靠性和技术经济上的合理性综合考虑，具体的可根据以下原则： 1变压器的总容量必须大于或等于该变电所的用电设备总计算负荷

25、，即S额S选用式中 S额变压器额定容量； S选用实际的估算选用容量。2一般变电所只选用12台变压器，且其单台容量一般不应超过1000kVA，尽量以750kVA为宜。这样可使变压器接近负荷中心。3当动力和照明共用一台变压器时，若动力严重影响照明质量时，可考虑单独设一照明变压器。 4在变压器型式方面，如供一般场合使用时，可选用节能型铝芯变压器。 5在公园绿地考虑变压器的进出线时，为不破坏景观和游人安全，应选用电缆，以直埋地方式敷设。四、供电线路导线截面的选择公园绿地的供电线路，应尽量选用电缆线。市区内一般的高压供电线路均采用10kW电压级。高压输电线一般采用架空敷设方式，但在园林绿地附近应要求采用

26、直埋电缆敷设方式，但在园林绿地附近应要求采用直埋电缆敷设方电缆、电线截面选择的合理性直接影响到有色金属的消耗量和线路投资以及供电系统的安全经济运行，因而在一般情况下，可采用铝芯线，在要求较高的场合下，则采用铜芯线。 电缆、导线截面的选择可以按以下原则进行： 1按线路工作电流及导线型号，查导线的允许载流量表，使所选的导线发热不超过线芯所允许的强度，因而可使所选的导线截面的载流量应大于或等于工作电流。即 I载KI工作I载导线、电缆按发热条件允许的长期工作电流(A)，具体可查有关手册； I工作线路计算电流； K考虑到空气温度、土壤温度、安装敷设等情况的校正系数。 2所选用导线截面应大于或等于机械强度

27、允许的最小导线截面。 3验算线路的电压偏移，要求线路末端负载的电压不低于其额定电压的允许偏移值，一般工作场所的照明允许电压偏移相对值是5，而道路、广场照明允许电压偏移相对值为10，一般动力设备为5。五、公园绿地配电线路的布置 确定电源供给点公园绿地的电力来源，常见的有以下几种。 1借用就近现有变压器，但必须注意该变压器的多余容量是否能满足新增园林绿地中各用电设施的需要，且变压器的安装地点与公园绿地用电中心之间的距离不宜太长。中小型公园绿地的电源供给常采用此法。 2利用附近的高压电力网，向供电局申请安装供电变压器，一般用电量较大(7080kW以上)的公园绿地最好采用此种方式供电。 3如果公园绿地

28、(特别是风景点、区)离现有电源太远或当地电源供电能力不足时，可自行设立小发电站或发电机组以满足需要。 一般情况下，当公园绿地独立设置变压器时，需向供电局申请安装变压器。在选择地点时，应尽量靠近高压电源，以减少高压进线的长度。同时，应尽量设在负荷中心或发展负荷中心。表7-3-3为常用电压电力线路的传输功率和传输距离。表7-3-3 常用电压电力线路的传输功率和传输距离 配电线路的布置 公园绿地布置配电线路时，应注意以下原则， 全面统筹安排考虑，主要是：经济合理、使用维修方便，不影响园林景观，从供电点到用电点，要尽量取近，走直路，并尽量敷设在道路一侧，但不要影响周围建筑及景色和交通；地势越平坦越好，

29、要尽量避开积水和水淹地区，避开山洪或潮水起落地带。在各具体用电点，要考虑到将来发展的需要，留足接头和插口，尽量经过能开展活动的地段。因而，对于用电问题，应在公园绿地平面设计时作出全面安排。 1线路敷设形式可分为两大类：架空线和地下电缆。架空线工程简单，投资费用少，易于检修，但影响景观，妨碍种植，安全性差；而地下电缆的优缺点正与架空线相反。目前在公园绿地中都尽量地采用地下电缆，尽管它一次性投资大些，但从长远的观点和发挥园林功能的角度出发，还是经济合理的。架空线仅常用于电源进线侧或在绿地周边不影响园林景观处，而在公园绿地内部一般均采用地下电缆。当然，最终采用什么样的线路敷设形式，应根据具体条件，进

30、行技术经济的评估之后才能定。 2线路组成 (1)对于二些大型公园、游乐场、风景区等，其用电负荷大，常需要独立设置变电所，其主结线可根据其变压器的容量进行选择，图7-3-1为320kVA及以下变电所的主结线图。具体设计应由电力部门的专业电气人员设计。图7-3-1 320kVA以下变电所的主结线(2)变压器干线供电系统。对于变压器已选定或在附近有现成变压器可用时，其供电方式常有以下四种，如图7-3-2所示。 在前面电源的确定中已提及，在大型园林及风景区中，常在负荷中心附近设置独立的变压器、变电所，但对于中、小型园林而言，常常不需设置单独的变压器，而是由附近的变电所、变压器通过低压配电盘直接由路或几

31、路电缆供给。当低压供电采用放射式系统时，照明供电线可由低压配电屏引出。 对于中、小型园林，常在进园电源的首端设置干线配电板，并配备进线开关、电度表以及各出线支路，以控制全园用电。动力、照明电源一般单独设回路。仅对于远离电源的单独小型建筑物才考虑照明和动力合用供电线路。 在低压配电屏的每条回路供电干线上所连接的照明配电箱，一般不超过3个。每个用电点(如建筑物)进线处应装刀开关和熔断器。 一般园内道路照明可设在警卫室等处进行控制，道路照明除各回路有保护处，灯具也可单独加熔断器进行保护。 大型游乐场的一些动力设施应由专门的动力供电线路，并有相应的措施保证安全、可靠供电，以保证游人的生命安全。 (3)照明网络。照明网络一般采用380220V中性点接地的三相四线制系统，灯用电压220V。为了便于检修，每回路供电干线上连接的照明配