MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 4
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN .................................. 5
I.

Đặt vấn đề...................................................................................................................... 5

II.

Mục tiêu nghiên cứu. .................................................................................................... 5

III.

Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................................ 5

IV.

Nội dung. ....................................................................................................................... 5

V.

Tài liệu tham khảo. ....................................................................................................... 6

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ CHIẾU SÁNG ................................................................... 7
I.

Mở đầu........................................................................................................................... 7
1. Sơ lược về lịch sử chiếu sáng. ....................................................................................... 7
2. Tầm quan trọng của việc chiếu sáng. .......................................................................... 7
3. Thành tựu của chiếu sáng ở Việt Nam. ....................................................................... 8

II.
1.
2.
3.
4.
5.

Tổng quan về kỹ thuật chiếu sáng. ............................................................................. 8
Góc khối Ω,steradian(Sr).............................................................................................. 9
Cường độ sáng I – Candela(cd). ................................................................................... 9
Quang thông Φ,lemen(lm). ......................................................................................... 10
Độ rọi – E,lux(lx). ........................................................................................................ 10
Độ chói – L (cd/m2) ...................................................................................................... 11

III.

Các nguyên lý cơ bản về chiếu sáng ngoài trời. ....................................................... 11

IV.

Các cấp chiếu sáng. .................................................................................................... 13

V.
Phương pháp tỷ số R. ................................................................................................. 14
1. Chiều cao cột đèn......................................................................................................... 14
2. Khoảng cách đèn. ........................................................................................................ 16
3. Cơng suất đèn. ............................................................................................................. 17
a. Độ rọi trung bình của đèn. ...................................................................................... 17
b. Hệ số sử dụng của bộ đèn. ....................................................................................... 18

VI. Nguồn cung cấp cho chiếu sáng công cộng. ............................................................. 19
1. Tính tốn tiết diện dây. ............................................................................................... 19
A. Biểu thức điện áp rơi............................................................................................. 19

1


B. Điện áp rơi trên đường trục. ................................................................................ 20
2. Các phương pháp cung cấp điện. ............................................................................... 22
a. Phân phối điện. ......................................................................................................... 22
b. Bố trí đường dây. ...................................................................................................... 22
c. Trạm biến áp............................................................................................................. 23
d. Tính tốn một trạm biến áp điển hình. .................................................................. 23
CHƯƠNG II: CHIỀU SÁNG ĐÔ THỊ BẰNG CÔNG NGHỆ LED ............................... 26
LẬP ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TRONG THỰC TẾ ......................................... 26
A.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LED TRONG CHIẾU SÁNG ĐƠ THỊ. ................. 26
I. Sơ lược cơng nghệ sản xuất đèn LED. ....................................................................... 26
1. Định nghĩa đèn LED ................................................................................................ 26
2. Hoạt động .................................................................................................................. 26
3. Tính chất ................................................................................................................... 26
II. Giới thiệu đèn LED trong chiếu sáng hiện nay. .................................................... 28
1. Đèn LED màu và đèn LED trắng ........................................................................... 28
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động .............................................................................. 28
3. Ánh sáng từ sáng chế LED ...................................................................................... 29
4. LED “xanh” .............................................................................................................. 30
5. Chiếu sáng những thị trường tiềm năng ................................................................ 31
6. Việt Nam với vũ điệu sắc màu của LED ................................................................ 32
III. Quan điểm khi sử dụng đèn LED. .......................................................................... 35
B.

LẬP ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TRONG THỰC TẾ. ............................. 37
I. GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................................ 37
I.1 Giới thiệu chung ........................................................................................................ 37
I.2. Phạm vi dự án .......................................................................................................... 37
II. CĂN CỨ THIẾT KẾ ................................................................................................ 37
III. QUY CHUẨN, TIÊU CHUẨN SỬ DỤNG............................................................. 37
IV. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ .......................................................................................... 38
IV.1. Chỉ tiêu kỹ thuật chiếu sáng................................................................................. 38
IV.2. Bố trí chiếu sáng .................................................................................................... 39
IV.3. Cấp nguồn và điều khiển chiếu sáng. .................................................................. 42
IV.4. Vật tư thiết bị ........................................................................................................ 43
IV5. Tủ điều khiển chiếu sáng ....................................................................................... 47
IV.6. Tiếp địa bảo vệ hệ thống chiếu sáng .................................................................... 47
IV.7. Tiếp địa làm việc hệ thống chiếu sáng................................................................. 47
IV.8. Bảo vệ ngắn mạch và quá tải ............................................................................... 48
BẢNG TÍNH CHIẾU SÁNG ............................................................................................ 49
CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ- KỸ THUẬT CỦA GIẢI PHÁP
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LED TRONG CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG Ô TÔ .................. 60

2


I.

Những ưu điểm của đèn LED. ................................................................................... 60

II.
So sánh hiệu quả kinh tế so với giải pháp truyền thống. ........................................ 63
1. Về tuổi thọ: ................................................................................................................... 65
2. Về công suất: ................................................................................................................ 65

3. Về bảo vệ môi trường: ................................................................................................ 65
III.
1.
2.
3.
4.

Hiệu quả về mơi trường. ............................................................................................ 66
Tiết kiệm năng lượng: ................................................................................................. 66
Khơng có chất độc hại:................................................................................................ 66
Cần ít đèn hơn – Tiêu thụ ít năng lượng hơn: .......................................................... 67
Tuổi thọ cao của bóng đèn làm giảm chất thải:........................................................ 67

IV.
1.
2.
3.
4.

Ứng dụng đèn LED năng lượng mặt trời trong chiếu sáng đường ô tô. ............... 67
Giới thiệu về pin mặt trời. .......................................................................................... 67
Ứng dụng của pin mặt trời. ........................................................................................ 68
Tấm năng lượng mặt trời. .......................................................................................... 68
Ứng dụng đèn LED năng lượng mặt trời vào chiếu sáng đường ô tô .................... 69

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ....................................................................... 70
A.

KẾT LUẬN ................................................................................................................. 70


B.

KIẾN NGHỊ ................................................................................................................ 70

3


LỜI MỞ ĐẦU
Trong công cuộc đổi mới đất nước, song song với q trình cơng nghiệp hóa_hiện
đại hóa thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng cũng được tiến hành. Quá trình nâng cấp, xây
dựng hệ thống chiếu sang ở các khu đơ thị cũng khơng nằm nga kế hoạch. Hiện
nay, nền kinh té nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng được nâng
cao một cách nhanh chóng. Yêu cầu của họ trong các lĩnh vực: công nghiệp dịch vụ,
du lịchvà sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Chính do những u cầu này, địi hỏi
các nhà kĩ thuật, mỹ thuật, nhà khoa học phải nghiên cứu, tìm hiểu để tạo ra các sản
phẩm nhằm đáp ứng các nhu cầu của họ
Thiết kế hệ thống điện chiếu sáng là một cơng việc làm khó. Nó khơng chỉ đòi hỏi
chiếu sáng đơn thuần mà còn phải đáp ứng yêu cầu về kỹ thuật mức độ tiện nghi, đảm
bảo khơng bị chói lóa…. Ngồi ra nó cịn phải đảm bảo các u cầu về thẩm mỹ và có
tính kinh tế cao như: tiết kiệm được điện năng, chi phí đầu tư nhỏ, cho ánh sáng đẹp,
dẩm bảo mỹ quan…. Để có được một bản thiết kế trên địi hỏi người thiết kế ngồi
kiến thức chun mơn cịn phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, về môi trường và
về các đối tượng thiết kế. Tránh thiết kế sai gây dư thừa lãng phí nguyên vật liệu và
làm mất tính thẩm mỹ….
Với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ Led trong chiếu sáng đơ thị” tơi đã
trình bày khái quát cơ sở lý thuyết chiếu sáng và vận dụng những kiến thức đã học về
kỹ thuật chiếu sáng để nghiên cứu ứng dụng công nghệ Led trong chiếu sáng đô thị.
Đề tài bao gồm các chương sau:
- Chương I: Lý thuyết về chiếu sáng.
- Chương II: Chiếu sáng đường đô thị bằng công nghệ LED.

- Chương III: Đánh giá hiệu quả kinh tế- kỹ thuật của giải pháp ứng dụng công
nghệ LED trong chiếu sáng đường ô tô.
- Chương IV: Kết luận – Kiến nghị
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Thầy PGS.TS Trần Tuấn Hiệp, bộ môn
GTCC&MT và NCS Thầy TS Ngô Ngọc Qúy, trưởng phịng TN Cơng trình.

4


TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ LED trong chiếu sáng đường đô thị
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Tuấn Hiệp - NCS Thầy Ngô Ngọc Qúy
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Anh
Đặt vấn đề.

I.

Đơ thị hóa là một xu thế tất yếu, một quy luật khách quán trong quá trình phát
triển kinh tế xã hội đối với tất cả các nước trên thế giới, đặc biệt là các nước đang
phát triển, trong đó có Việt Nam. Đơ thị hóa kéo theo hàng loạt các vấn đề về kinh
tế, văn hóa, chính trị, xã hội… và đặt ra vấn đề cấp thiết về xây dựng hệ thống hạ
tầng xã hội, hạ tầng kỹ thuật đô thị theo hướng đồng bộ, hiện đại nhằm tạo dựng
một hình ảnh về một đơ thị phát triển hài hịa và giàu bản sắc.
Cùng với sự gia tăng tốc độ, chất lượng đô thị hóa, cơng tác quy hoạch, chiếu
sáng đơ thị Việt Nam cũng được quan tâm nhiều hơn, nhu cầu về chất lượng chiếu
sáng cho các đô thị thực sự đã được đặt ra và ngày một gia tăng. Tuy mới chỉ là
những bước đi đầu, công tác nghiên cứu ứng dụng công nghệ LED vào chiếu sáng
đường đô thị thay thế cho đèn cao áp truyền thống đã thực sự được hình thành.
II.
-


Mục tiêu nghiên cứu.
Nắm được kiến thức về cơng nghệ LED, ứng dụng vào một đồ án thiết kế lắp
đặt chiếu sáng đường đô thị

III.
-

Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp thống kê: thu thập tài liệu, số liệu thực tế về các chỉ số ưu việt của
đèn Led so với đèn cao áp truyền thống trong chiếu sáng đường đô thị.

-

Phương pháp tổng hợp, phân tích các số liệu đã thu thập được.

-

Phương pháp kế thừa các kinh nghiệm nghiên cứu: kế thừa những lý luận khoa
học của các tài liệu, các cơng trình khoa học của các tác giả đi trước, nghiên
cứu các văn bản định hướng về hệ thống đèn LED chiếu sáng đường đô thị

IV.

Nội dung.

-

Chương 1: Lý thuyết chiếu sáng


-

Chương 2: Chiếu sáng đường đô thị bằng công nghệ LED, Lập đồ án thiết kế.
5


-

Chương 3: Đánh giá hiệu quả kinh tế-kỹ thuật ứng dụng công nghệ LED trong
chiếu sáng.

V.

Chương 4: Kết luận, kiến nghị
Tài liệu tham khảo.

-

Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng.

-

Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị, BM GTCC&MT, trường ĐH GTVT.

-

Hồ sơ thiết kế kỹ thuật, báo cáo kinh tế- kỹ thuật dự án.

6



CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ CHIẾU SÁNG

I.

Mở đầu.

1. Sơ lược về lịch sử chiếu sáng.
Kỹ thuật chiếu sáng nói chung cũng như kỹ thuật chiếu sang cơng cộng nói
riêng từ một nủa thế kỷ nay đã và đang không ngừng phát triển. Do việc nâng cao các
tính năng của các đèn, bộ đèn, cải tiến liên tục của các phương pháp chiếu sáng.
Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của các ngành kinh tế kỹ thuật, đời sống
nhân dân được nâng cao. Vì vậy nhu cầu chiếu sáng ngày càng địi hỏi cao hơn, việc
chiếu sáng các đơ thị, khu cơng nghiệp, cơng trình văn hố thể thao, các xa lộ v.v… là
một nhu cầu cấp thiết đòi hỏi các nhà thiết kế chiếu sáng phải quan tâm làm sao vừa
đảm bảo mỹ thuật vừa đảm bảo kỹ thuật lại có tính kinh tế cao.
Ngày trước chiếu sáng chỉ nhằm đáp ứng nhu cầu “ xua tan bóng tối” thì ngày
nay chiếu sáng khơng chỉ đẩy lùi bóng tối mà cịn đảm bảo tiện nghi, tính mỹ thuật ở
mức cao nhất. Từ những năm 1940 đã xuất hiện các chỉ dẫn nhằm đảm bảo độ đồng
đều của ánh sáng, u cầu cho an tồn giao thơng lúc bấy giờ. Từ năm 1965 uỷ ban
quốc tế về chiếu sáng (CIE) đã công bố một phương pháp gọi là tỷ số R, trong đó khái
niệm về độ rọi đã phải nhượng bộ một bước cho độ chói trung bình của mặt đường có
xét đến hiện tượng tương phản và do đó đã chú ý đến chi giác nhìn.
Các thống kê và thực nghiệm đã được tiến hành, các tiêu chuẩn về tiện nghi của
việc bố trí đã được đề ra. Năm 1975 CIE cơng bố một phương pháp các “độ chói
điểm”. Trong đó việc tính tốn dần những điểm do máy tính thực hiện, đối với một
cách bố trí chiếu sáng cho trước cho phép kiểm tra chất lượng của thực hiện chiếu
sáng.


2. Tầm quan trọng của việc chiếu sáng.
Trong sự nghiệp cơng nghiệp hố - hiện đại hố ngành điện chiếu sáng giữ một
vai trị rất lớn. Nó khơng chỉ chiếu sang đơn thuần mà nó cịn góp phần vào công việc
sản xuất, xây dựng, bảo vệ đất nước. Đối với chiếu sáng trong nhà, ngồi chiếu sáng tự
nhiên cịn phải sử dụng chiếu sáng nhân tạo. Hiện nay người ta thường dùng điện để
chiếu sáng nhân tạo. Sở dĩ như vậy vì chiếu sáng điện có nhiều ưu điểm: thiết bị đơn
giản, sử dụng thuận tiện.Ví dụ trong xí nghiệp dệt, nếu độ rọi tăng lên 1,5 lần thì thời
7


gian để làm các thao tác chủ yếu sẽ giảm từ 8%→ 25%,năng suất lao động tăng 4%→
5%. Trong phân xưởng nếu ánh sáng không đủ, công nhân sẽ phải làm việc trong trạng
thái căng thẳng, hại mắt, sức khoẻ, kết quả gây ra hàng loạt phế phẩm và năng suất lao
động sẽ giảm v.v… Ngồi ra cịn rất nhiều công việc không thể tiến hành được nếu
thiếu ánh sáng hoặc ánh sáng không gần giống với ánh sáng tự nhiên ( bộ phận kiểm
tra chất lương máy, nhuộm màu v.v… ). Nếu chiếu sáng ngoài trời được đảm bảo một
cách tối đa thì sẽ giảm được rất nhiều tai nạn giao thông, giúp việc giao thông thuận
tiện hơn, giảm nhiều tệ nạn xã hội. Mặt khác nếu chiếu sáng đơ thị được bố trí một
cách hợp lý hơn thì sẽ làm tăng được vẻ đẹp của đô thị cũng như các cơng trình văn
hố khác.
Vì vậy vấn đề chiếu sáng là một vấn đề quan trọng nên được các nhà nghiên cứu chú ý
nghiên cứu trên nhiều lĩnh vực chuyên sâu như nguồn sáng, chiếu sáng công nghiệp,
nhà ở, các cơng trình văn hố nghệ thuật, chiếu sáng sân khấu v.v…
3. Thành tựu của chiếu sáng ở Việt Nam.
Nhận biết được tầm quan trọng của chiếu sáng các nhà chiếu sáng Việt Nam cũng đã
áp dụng nhũng thành tựu của khoa học chiếu sáng trên thế giới và lĩnh vực chiếu sáng
nước nhà. Hiện nay, hầu hết các thành phố lớn, các đô thị cũng như các tuyến đường
giao thông đã được chiếu sáng với các mức độ khác nhau nhưng cũng phát huy được
tối đa hiệu quả của chiếu sáng như giảm được tai nạn giao thông, tăng vẻ đẹp của các
đô thị, giảm tệ nạn xã hội v.v… Trong chương trình đưa điện về nơng thơn thì điện

chiếu sáng cũng đã xuất hiện nhằm phục vụ sản xuất.

II.

Tổng quan về kỹ thuật chiếu sáng.
Các đại lượng đo ánh sáng.
Khái niệm quang thông là quan niệm đầu tiên của con người có quan hệ
đối với nguồn sáng, đó là ngọn nến và đèn măng sông không cho cùng một đại
lượng ánh sáng. Những khái niệm này không nêu lên bất kỳ sự phân bố ánh
sáng trong các miền khác nhau của khơng gian chiếu sáng, hơn nữa nó khơng
thể đo được. Điều đó đã thúc đẩy nhà vật lý Lambert ở thế kỷ 18 đưa ra các cơ
sở của phép đo ánh sáng dựa trên cơ sở quang học hình học và sinh lý.

8


1. Góc khối Ω,steradian(Sr).
Góc khối khơng chỉ dùng cho phép đo ánh sáng, nó cần thiết cho sự lập
luận trong khơng gian ( là góc trong khơng gian).Ký hiệu là Ω
Góc khối được định nghĩa là tỷ số của S trên bình phương của bán kính:

Ω=

(1.1)

K2S

R

KS

Hình 1.1
Trong đó: S: là số ngun tố mặt của hình cầu.
R: bán kính mặt cầu.
Nếu bán kính mặt chắn là mét thì mặt chắn là K2.m2 .
2. Cường độ sáng I – Candela(cd).
Khi xét sự phát xạ thông lượng dΦ của nguồn O theo phương của điểm
A là tâm của miền dS được nhìn từ O dưới khóc khối dΩ. Khi cho dS tiến tới
không, dΩ cũng tiến tới không, song tỷ số dΦ/dS tiến tới một giá trị tới hạn gọi
là cường độ sáng của điểm O tới A.

Hình 1.2

Tức là:
9


Cường độ sáng luôn luôn liên quan với một phương cho trước được biểu diễn
bằng một vecto theo phương này và có độ lớn tính bằng candenla.
Candela là cường độ ánh sáng theo một phương đã cho của nguồn phát của
bức xạ đơn sắc có tần số 540.1012Hz (λ = 555 nm) và cường độ năng lượng theo
phương này là 1/683 oắt trên steradian.

3. Quang thông Φ,lemen(lm).
Đơn vị cương độ sáng candela do nguồn phát theo mọi hướng tương ứng với
đơn vị quang thơng tính bằng lumen. Lumen là quang thơng do nguồn này phát
ra trong khơng gian ta có thể suy ra khơng gian của nó.
Trong trường hợp đặc biệt khi cường độ bức xạ I không phụ thuộc vào phương
thì quang thơng là :
=


=4Π.I (1.3)

4. Độ rọi – E,lux(lx).
Mật độ quang thông rơi trên một bề mặt là độ rọi, có đơn vị là : lx.

Biểu thức tính : Elx =

(1.4)

Khi sự chiếu sáng trên bề mặt không đều nên tính trung bình số học ở các
điểm khác nhau để tính độ rọi trung bình.
Khái niệm về độ rọi ngồi nguồn ra cịn liên quan tới vị trí cảu mặt được chiếu
sáng. Ta coi một nguồn sáng điểm O, bức xạ tới một mặt nguyên tố dS
ở cách O một khoảng r, một cường độ sáng I.
10


Gọi α là góc hợp bởi pháp tuyến n của dS với phương r. Góc khối dΩ chắn
trên một hình cầu bán kính r, một diện tích bằng dS.cosα.

5. Độ chói – L (cd/m2)
Trong một phương diện cho trước, của một diện tích mặt phát cho dS. Độ chói
là tỷ số của cường độ sáng dI phát bởi dS theo phương này trên diện tích biểu kiến
của dS.

Hình 1.3

L(cd/m2) =

(1.5)


Độ chói đóng vai trị cơ bản trong kỹ thuật chiếu sáng, nó là cơ sở của các
khái niệm về chi giác và tiện nghi thị giác.
III.

Các nguyên lý cơ bản về chiếu sáng ngoài trời.
Các tiêu chuẩn chất lượng chiếu sáng đường bộ thực chất đòi hỏi cho phép

một thị giác nhìn nhanh chóng, chính xác và tiện nghi. Về phương diện này ta
lưu ý:

11


Độ chói trung bình của mặt đường do người lái xe quan sát khi nhìn mặt
đường ở tầm xa một trăm mét khi thời tiết khô. Mức yêu cầu phụ thuộc vào loại
đường ( mật độ giao thông,tốc đô, vùng đô thị hay nông thôn…) trong các điều
kiện làm việc bình thường.

Hình 1.4
Mặt đường khi thiết kế chiếu sáng được quan sát dưới góc 0.5o + 1.5o và
trải dài từ 60 + 170m (hình 1.4).

-

Độ đồng đều phân bố biểu diễn của độ chói lấy từ các điểm khác nhau
của bề mặt, do độ chói khơng giống nhau theo mọi hướng (sự phản xạ
khơng phải là vng góc mà là hỗn hợp ) nên trên đường giao thông
người ta phải kiểm tra độ đồnh đều của ánh sáng trên hai điểm đo theo
chiều ngang và một tập hợp điểm cách nhau gần 5m giữa các cột đèn theo

chiều dọc.

-

Phải hạn chế loá mắt và sự mệt mỏi do số lượng và quang cảnh của các
đèn xuất hiện trên thị trường, khi phải đảm bảo độ chói trung bình của
mặt đường. Do đó người ta định nghĩa một “ chỉ số loá mắt “ G ( glare
index) chia theo thang từ 1 (không chịu được ) đén mức 9 ( không cảm
nhận được ) và cần phải giữ ở mức 5 (chấp nhận được).

-

Hiệu quả hướng nhìn khi lái xe phụ thuộc vào các vị trí sáng trên các
đường cong, loại nguồn sáng trên một tuyến đường và tín hiệu báo trước
12


những nơi cần báo trước những nơi cần chú ý (đường cong, chỗ thu thuế,
ngã tư …) cũng như các nối vào của con đường.
IV.

Các cấp chiếu sáng.
Đối với các tuyến đường quan trọng, CIE xác định 5 cấp chiếu sáng khi đưa ra

các giá trị tối thiểu cần phải thoả mãn chất lượng phục vụ ( bảng 1.4). Tất nhiên do sự
già hoá của các thiết bị, các chuyên viên thiết kế phải tăng cường độ chói trung bình
khi vận hành cũng như chiếu sáng trong nhà.
Bảng 1.1 – Các cấp chiếu sáng

Loại

Cấp

đường

Độ đồng

Độ đồng

Độ chói

đều nói

đều

Chỉ số

trung

chung

chiếu

tiện

bình

Uo=

dọc U1=


nghi G

2

0,4

0,7

6

0,4

0,7

5

Mốc

Xa lộ
A

Xa lộ cao
tốc
Đường

B

cái

Sáng


2

Đường

Tối

1 đến 2

6

hình tia
Thành
C

phố hoặc

5

đường có

Sáng

ít người

Tối

0,4

0,7


6

0,4

0,7

4

đi bộ
Các phố
D

chính
Các phố

Sáng
13


bán buôn

E

Đường

Sáng

vắng


Tối

0,4

0,5

4
5

Cần chú ý sự khác nhau các công thức hệ số đồng đều : nếu giá trị điện Uo= 0,4 thì
nhìn mặt đường thấy phong cảnh thấp thống hay còn gọi là hiệu ứng bậc thang. Khi
độ đồng đều theo chiều dọc U1 lớn hơn 0,7 hiệu ứng này khơng cịn nữa.

Phương pháp tỷ số R.

V.

Do sự phản chiếu khơng vng góc của các lớp phủ mặt đường, thoạt đầu ta khơng
thể xác định quan hệ giữa độ chói và độ rọi ngang của nền đường. Tuy nhiên kinh
nghiệm cho thấy đối với các thiết bị phân phối ánh sáng đối xứng, tính đồng đều của
độ rọi phụ thuộc vào hình dáng bố trí đèn và độ chói trung bình của lọai thiết bị chiếu
sáng và lớp phủ mặt đường.
1. Chiều cao cột đèn.
Các thông số đặc trưng cho cách bố trí đèn được xác định theo (hình 1.5).
Trong đó :
h : chiều cao cột đèn.
b : chiều rộng mặt đường.
c : khoảng cách giữa 2 đèn liên tiếp.
s : khoảng cách hình chiếu của đèn đến chân cột đèn.


a

: khoảng cách hình chiếu của đèn đến mép đường ( trong hình vẽ là

dương ).

14


Hình 1.5

Sự bố trí của các bộ đèn có thể là :
Ở một bên đường: Đó là trường hợp đường tương đối hẹp hoặc một phía có hàng cây
hoặc chỗ uốn cong.Trong đó trường hợp này sẽ bố trí đèn ngồi chỗ uốn cong để đảm
bảo hướng tầm nhìn cho phép đánh giá tầm quan trọng chỗ rẽ (hình 1.6).
Sự đồng đều của độ rọi ngang được đảm bảo bằng giá trị h sao cho h ≥ 1.
• Hai bên so le: dùng cho các đường 2 chiều, độ rọi nói chung sẽ đều hơn nhưng
phải tránh uốn khúc khơng có lợi cho lái xe (hình 1.7 ).
• Tính đồng đều của độ chói ngang địi hỏi độ cao của đèn h ≥ l.
• Hai bên đối diện: đối với các đường rất rộng hoặc phải đảm bảo độ cao của đèn
(hình 1.8). Sự đồng đều của độ chói ngang cần thiết có h ≥ 0,5.l
15


• Theo trục đường: được sử dụng trong trường hợp đường đơi có dải phân cách ở
giữa, sự bố trí như vậy chỉ cho phép sử dụng một cột có 2 đầu nhô ra, đồng
cũng là đường cung cấp điện (hình 1.9 ).

Hình 1.6. Bố trí đèn ở một bên đường


Hình 1.8 Bố trí đèn 2 bên song song

Hình 1.7 Bố trí đèn 2 bên so le

Hình 1.9 Bố trí đèn trên dải phân cách

Khi nguồn cung cấp là dây treo, các đèn được treo theo trục đường bằng các
cột đỡ tương đối xa nhau. Cách làm như vậy đảm bảo tầm nhìn rất tốt và rất ít
gây lố mắt.

2. Khoảng cách đèn.
Tính đồng đều của độ chói theo chiều dọc con đường quyết định sự lựa chọn
khoảng cách giữa hai bộ đèn liên tiếp. Ngồi ra khoảng cách cịn phụ thuộc vào
chiều cao của đèn và chỉ số phát xạ của bộ đèn
Tuỳ theo trục đường cho phép mà ta có thể sử dụng ba loại bộ đèn sau: kiểu
chụp vừa, kiểu chụp sâu, kiểu chụp rộng để bảo vệ chống loá mắt trực tiếp

16


Bảng 1.2 Các kiểu bộ đèn
Kiểu bộ đèn

hướng Imax

Imax dưới góc 900

Imax dưới góc 800

Kiểu chụp sâu


0 đến 650

10 cd/1000 lm

30 cd/1000 lm

Kiểu chụp vừa

0 đến 750

50 cd/1000 lm

300 cd/1000 lm

Kiểu chụp rộng

0 đến 900

1000 cd V Φ

Ta lưu ý rằng bộ đèn chụp rộng tương đối loá mắt, nên ít gặp trong chiếu
sáng đường ôtô nhưng thường dùng chiếu sáng cho các vùng có nhiều người đi
bộ ( quảng trường,nơi dạo mát,khu nhà ở …) độ chói của chúng có thể chấp
nhận được khi đèn được đặt trong các quả hình cầu khuyếch tán ánh sángđược
tính tốn một cách hợp lý.
Các bộ đèn chụp sâu thực tế tránh được mọi nguy cơ bị chói mắt trực tiếp
nhưng phải thận trọng để tránh “hiệu ứng bậc thang “. Thường dùng các nguồn
sáng điểm.
Các bộ đèn chụp vừa phân bố ánh sáng rộng thường thích hợp với các nguồn

sáng dạng có độ chói nhỏ, ví dụ các đèn natri thấp hoặc các đèn ống huỳnh
quang.
Bảng 1.3 Các giá trị cực đại của tỷ số e/h

e/h max

Đèn chụp sâu

Đèn chụp vừa

Một bên, đối diện

3

3,5

Hai bên so le

2,7

3,2

3. Công suất đèn.
a. Độ rọi trung bình của đèn.
Tuỳ theo chất phủ mặt đường và loại bộ đèn sử dụng mà ta có thể xác định
bằng thực nghiệm tỷ số R.
R= Độ rọi trung bình (lux)/ Độ chói trung bình (cd/m2).
Bảng 1.4 Độ rọi trung bình của các loại đường

17



R= Etb/ltb

Lớp phủ mặt đường

Bê tơng
Sạch

Bẩn

Sáng

Trung bình

Tối

Hè đường

Kiểu chụp sâu

11

14

14

19

25


18

Kiểu chụp vừa

8

10

10

14

18

13

b. Hệ số sử dụng của bộ đèn.
Đó là số phần trăm quang thông do đèn phát ra chiếu trên phần hữu ích của
con đường có độ rộng l.
Đối với bộ đèn đã cho, hệ số sử dụng fH này phụ thuộc vào độ mở của góc
nhị diện của chùm tia sáng cắt mặt đường.

a

Đường các đèn

l-a

Hình 1.10

Đối với khoảng cách a> 0 góc nhị diện phía trước (phía mặt đường ) bị giới hạn
bằng đường hàng đèn và cạnh đường đối diện với đèn, được xác định bằng (la)/h và góc nhị diện sau (cạnh hè đường ) được xác định bằng a/h.
Do vậy ta phân biệt hai hệ số sử dụng :
fUAV(trước) và fUAR(sau) lấy tổng đối với a>0
18


f’UAV và f’’UAV lấy hiệu nếu a<0.

Các nhà chế tạo thường cho hệ số này trên một đồ thị (Hình 1.11) thể hiện giá
trị thường dùng nhất.
Hình 1.11

VI.

Nguồn cung cấp cho chiếu sáng công cộng.
Các lưới cung cấp cho chiếu sáng khác với lưới phân phối ở chỗ tải là các đèn
cùng một công suất và cùng một hệ số công suất, cách đều nhau và làm việc
đồng thời.
Các lưới điện cung cấp chiếu sáng có điện áp thấp 220/380 V làm việc cùng bộ
hoặc chung với các bộ dùng điện áp rơi trên các đèn nhỏ hơn 1% so với các
điện áp định mức, hoặc bằng trung áp 3200/5500 V khi khoảng cách và cơng
suất tiêu thụ lớn.

1. Tính toán tiết diện dây.
A. Biểu thức điện áp rơi.
Đối với đường dây có điện trở R và cảm kháng Lw được cung cấp cho tải
có hệ số cơng suất cosφ , có dịng điện I chạy qua, điện áp rơi sẽ là:
ΔU =RI cosφ + LwIsinφ (1.6)


19


Thực tế trong thiết bị chiếu sáng đã bù cosφ gần bằng 0,85 ta tính gần đúng
điện áp rơi trên đường dây là :
ΔU = RI (1.7)
Điện trở suất của dây đồng hoặc dây nhơm cần tính khi nhiệt độ kim loại ở
ruột cáp bằng 650,cũng như tính đến điện trở tiếp xúc. Do đó ta lấy
φ
φ

đồng

nhơm

= 22 Ω/km/mm2
= 23 Ω/km/mm2

Trong mọi trường hợp, giá trị điện áp cuối đường dây không được quá 3%
tức là 6,6 V ở các đầu cực của đèn,nếu không quang thông sẽ giảm đi và trong
trường hợp một bộ phận của lưới bị hư hỏng có nguy cơ làm đèn khơng bật
sáng được.
B. Điện áp rơi trên đường trục.
Với đường dây một pha gồm n đèn giống nhau, khoảng cách giữa các đèn l,
mỗi đèn tiêu thụ cùng dịng điện có trị số hiệu dụng I, các dòng điện đấu cùng
pha, dòng điện đầu đường dây là It = nl
Sơ đồ một pha trong đó Ue là điện áp vào, Us là điện áp ra.

nl


l(n-1)
1

2l
2

n-2

ΔU1

ΔUn-2

Uc

l
n-1

n

ΔUn-1
Us

Hình 1.12

20


Điện áp rơi trên từng đoạn là :
ΔUn-1 = 2


,

,…., ΔU1 = 2

Un-2 = 2

(1.8)

Do đó điện áp rơi trên đường dây :
Ul – US

=2

.n.

(1.9)

Với chiều dài đường dây L = (n – 1)l, điện áp rơi được xác định :

ΔU = 2

(1.10)

Điều này được coi như tổng tải được đặt ở một nửa chiều dài đường dây. Ta
sẽ thấy lợi ích của việc bù cosφ của từng đèn mà không đặt một trạm bù cos
khi không bù từ 0,4 đến 0,5 làm tăng dòng điện đường dây lên gấp đôi.
Trường hợp nguồn cung cấp là bap ha nối sao trung tính Yn, các đèn được
nối vào dây pha và dây trung tính, điện áp rơi từng pha phải chia cho 2 vì khơng
có dịng điện trong dây trung tính và điện áp rơi là :


ΔU =

(1.11)

Kết quả này cũng đúng với mạch hình tam giác và từ đây cho ta thấy lợi
ích của mạch ba pha.

21


2. Các phương pháp cung cấp điện.
Đối với các thiết bị chiếu sáng nhỏ, việc nối trực tiếp vào lưới cung cấp cho
các bộ là kinh tế, nhất là khi ta có thể sử dụng các cột điện của EDF để lắp đặt
bộ đèn, tuy vậy không đảm bảo điều kiện độ chói đều.
Khi cơng suất chiếu sáng đạt tới 30kW nên sử dụng lưới điện trung áp
3200/5500 V có máy biến áp cho các nhóm đèn. Ưu điểm chính của trung áp là
- Giảm tiết diện dây dẫn.
- Điện áp ổn định hơn làm tuổi thọ của đèn tăng.
- Hệ thống có điều khiển từ xa thống nhất.
a. Phân phối điện.
Có thể tiến hành theo 3 cách một pha 220V, ba pha Yn ( sao trung tính
220/380V ) hay nối tam giác ( D ) 220V.
Bảng dưới đây cho thấy lợi ích của phân phối ba pha đói với một hệ thống
chiếu sáng đã cho khi cùng một sụt áp.
– Bảng 1.5 Lợi ích của phân phối 3 pha đối với một hệ thống chiếu sáng.
Một pha 220V

Yn 220/380V

D 220V


Số lượng dây dẫn

2

3+1

3

Dòng điện trên dây dẫn

I

I/3

I/

Tiết diện dây dẫn tỷ lệ với
2

Trọng lượng dây dẫn tỷ lệ

= Sm

2Sm

=

0,66Sm


=

1,5Sm

với

b. Bố trí đường dây.
Khi bố trí mạch nhánh ta lưu ý rằng máy biến áp được đặt ở tâm hình học để
giảm sụt áp đến cuối đoạn dây hoặc để giảm tiết diện dây dẫn.
Nếu có thể bố trí nguồn cấp theo mạch vòng, cho phép giống như cho mạch
hở tương đương với một nửa vòng.
22


Việc phân đôi các đường dây cho phép cắt moọt trong hai nguồn sáng (giải
pháp tốn kém và ít an tồn ) ít dùng cho sự phát triển của kĩ thuật tiết kiệm
điện năng.
c. Trạm biến áp.
Việc lựa chọn công suất máy biến áp phụ thuộc vào:
-

Công suất tiêu thụ của các bộ đèn.

-

Dòng điện tiêu thụ khi mỗi đèn bằng 1,5 đến 2 lần dòng điện định mức
trong phút đầu tiên ( do đó cần phải khởi động từng bộ phận).

- Khả năng mở rộng lưới.
Mặt khác cần phải đảm bảo an toàn và bảo vệ khi làm việc ở lưới trung áp.

Các tủ điều khiển gồm có các thiết bị bảo vệ khác nhau, dây nối đất và công
tơ, hệ thống bật tắt từ xa. Các kiểu thường dùng là :
- Máy cắt theo giờ có cơ cấu đồng hồ điện.
- Tế bào quang điện chỉnh định thời gian để tránh làm việc không đúng
lúc ( tế bào thường đặt trên cột gần trạm nhất ).
Phát dòng điện 175Hz lên dây dẫn của mạng để thao tác các cơng tơ.
d. Tính tốn một trạm biến áp điển hình.
Sơ đồ nguyên lý một sợi TBA (Hình 1.13).
Xác định dung lượng trạm biến áp.
-

Nguồn cung cấp cho trạm 22kV.

-

Công suất tiêu thụ TBA (xét trên 1km chiều dài có 20 cột đèn chiếu
sáng,mỗi cột có 2 đèn, mỗi đèn cơng suất 250W và 20 cột đèn trang trí,
mỗi cột 2 đèn, mỗi đèn công suất 150W).
P∑ = 20.( 2.250+ 2.150) = 16(kW)
Q∑ = P∑.tgφ = 16.0,49 = 7,84 (kVAR)
S∑ =

= 17,8 (kVA)

Chọn Sdm BA ≥ S∑ = 17,8 (kVA). Vậy ta chọn MBA 50-22/0,4
- Tính tiết diện dây dẫn trên khơng tải 22kV về trạm BA
Tổn thất điện áp phía cao áp
23



ΔUcp =

=

= 660 (V)

ΔUcp : tổn thất điện áp cho phép tính theo %.
Udđ : điện áp danh định của mạng.
Itt = IđmBA =

= 1,3 A

Do dịng điện tính tốn tương đối nhỏ nên ta chọn tiết diện dây tối thiểu
là 35mm2, chọn dây AC-35.
-

Chọn van chống sét: chọn van chống sét loại FCO 22kV-5A.

-

Chọn cầu chì tự rơi: chọn cầu chì tự rơi dựa vào thơng số I đmBA = 1,3a,
Uđm = 22kV, nên ta chọn cầu chì tự rơi loại C710-213 PB do CHANGE
chế tạo với Uđm = 22kV, Iđm = 100A.

-

Chọn aptomat tổng: chọn aptomat tổng loại NS400N do
MERLINGERIN chế tạo với Iđm = 400A.

-


Chọn aptomat nhánh: chọn loại C100E do MERLINGERIN chế tạo với
Iđm = 100A.

Trạm biến áp 50KVA – 22/0,4KV
Trạm xây dựng theo kiểu trạm treo.
Toàn bộ thiết bị trạm được treo trên 01 cột bê tông ly tâm cao 12m.
Các xà trạm,ghế thao tác và thang trèo đều được sơn chống gỉ
và sơn ghi.
Máy biến áp 3 pha :

- Công suất danh định: 50kVA
- Cấp điện áp: 22/0,4kV
- Máy loại 2 cuộn dây đấu Y/Y0-12
- Máy được làm mát bằng dầu tuần

hoàn tự nhiên và treo ở độ cao 3 – 4m so với mặt đất.
Đóng cắt, bảo vệ ngắn mạch và quá tải phía cao thế bằng cầu dao,
cầu chì tự rơi FCO 22kV – 5A. Bảo vệ phía hạ thế bằng attơmát
tổng 100A. Bảo vệ chống sét bằng chống sét van 22kV…
24


Hệ thống tiếp địa trạm :
Hệ thống tiếp địa trạm biến áp bao gồm: Tiếp địa làm việc,tiếp địa
an toàn và tiếp địa bảo vệ. Các hệ thống tiếp địa này đều có dây
xuống hệ thống tiếp địa chung.
Hệ thống cọc tiếp địa gồm có 6 cọc bằng thép L75x75x7mm dài
2,5m. Cọc cách cọc tối thiểu là 2,5m. Mỗi cọc tiếp địa đều có dây
bắt bằng thép Φ12 hàn tai bắt tiếp địa. Đầu nối các cọc tiếp địa

bằng sắt dẹt 40x4mm.
Dây trung tính từ máy biến áp xuống hệ thống tiếp địa trạm bằng
dây cáp đồng nhiều sợi bọc PVC. Dây nối vỏ máy biến áp, đầu áp,
giá đỡ cáp hạ thế… với hệ thống tiếp địa đều là sắt tròn Φ12.
Điện trở tiếp đất của trạm biến áp phải đảm bảo ≤ 4Ω. Nếu không
đạt sẽ thiết kế bổ xung.
Đo đếm điện năng:
Hệ thống đo đếm điện năng đặt trong tủ chống tổn thất do công ty
Điện lực cung cấp.

25