節能型LED 燈在變電站中的應用

李會杰

（廣東天聯集團有限公司，廣州 510600）

節能減排形勢日趨嚴峻，《國務院辦公廳關于印發2008年節能減排工作安排的通知》中強調：“…推廣使用節能燈5000萬只，…深入開展千家企業節能行動，力爭全年實現節能2000萬t標準煤。…繼續向社會發布電力企業節能減排監管報告。…”。

電力系統行業應當在發電、輸電、變電、配電等各個環節中開展節能減排。發電、輸電的節能技術在許多文獻中都有研究[1-2]。變電站在電力系統中擔任著轉換電能的角色，本身也消耗電能的用戶端。

變電站的節能受用戶關注的是使用節能型變壓器、以及建筑物選用節能型材料等。但照明消耗的能源占變電站能源的一大部分，如何減少這部分能源的消耗？目前的文章及工程實際中卻鮮有研究。本文根據LED燈的節能效果及成熟的技術[3-4]，通過實例計算、分析，認為有價值在變電站照明中進行推廣。

1 節能型LED燈應用現狀

照明用電在我國整個用電中的比例約為10%以上。照此計算，若我國用電總量達到20000億kW·h，照明用電估計就需2000億kW·h以上。如果照明用電節約一個百分點，即可節電20億kW·h。可見，照明節電是最有效的環保工程和節電手段[5]。

當LED燈與太陽能配合起來使用太陽能LED燈具以其自動控制，一次性投資安裝無需日后電費開支，無需架設輸電線路或鋪設電纜，還有其獨特的高亮度、低成本等特點。與傳統的照明技術相比，LED最大的區別是結構和材料的不同，它是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體，發光效率并不高，但它的光譜全部集中于可見光頻段，效率可達80%～90%，同等光效的白熾燈可見光效僅為10%～20%，單體LED的功率一般在0.05～1W，并且具備高效節能、綠色環保、長壽命、調節方便等優點。使其逐漸應用在廣場、校園、小區、街道等照明場所。

2 節能型LED燈在變電站中的應用

2.1 照度計算

由于變電站不同工作場合對照度的要求不一致，有些場合（比如繼保室等）對照度的要求較高，普通燈具的照度不容置疑，但LED燈具應用在此類工作場合能否滿足照度的要求呢？下面就以某220kV變電站繼保室為例計算照度是否滿足規范要求。根據《火力發電廠和變電所照明設計技術規定》，220kV變電站繼保室要求照度標準值為 300lx，是變電站中照度要求最高的場所，若下面計算中照度滿足要求，則在220kV變電站所有工作場所中LED燈的照度均滿足要求。

該站繼保室長33.3m、寬12m、高5m。采用102套28W LED日光燈。照度計算采用利用系數法[6]。具體計算方法如下：

式中，EC為計算面達到的水平照度，lx；LL/F為每個照明器光通量，lm；N為實際采用照明器的數量，只；LLF為維護系數；A為被照面計算面積，m2；CU為利用系數。

根據LED廠家提供的技術參數，28W LED燈具的光通量為2800lm，利用系數為0.9。查文獻[6]，繼保室維護系數為0.7。

經式（1）計算該繼保室的照度為450lx，滿足設計技術規定照度標準300lx的要求。

通過以上的計算分析，LED燈應用在220kV及以下電壓等級變電站中完全滿足規范中照度的要求，可以應用。

2.2 節能效果分析

1）節約材料

一般來說，一個220kV變電站戶外若用普通燈具照明，所有電纜電線費用大概要10萬元。采用太陽能LED燈具，無需架設輸電線路或鋪設電纜，大大節約了材料。每一年還有許多變電站在建設，節約的材料將是可觀的，同時也為社會節省了大量原材料。

2）節省電能

根據工程經驗，220kV變電站中，戶外照明采用普通燈具時，一般采用兩種類型的燈：400W的投光燈和150W的路燈，兩種燈具數量分別為50套和30套。若采用太陽能LED燈，只需計入燈具的成本費，詳細比較見表1。

表1 LED燈與普通燈費用比較表

LED燈以其自動控制，一次性投資安裝無需日后電費開支，變電站戶外用太陽能LED燈具，依靠太陽能照明，節省了電能。

3）減少線損

由于配電線路有電阻，有電流通過時就會產生功率損耗，其公式為：

式中，?P為三相輸電線路的功率損耗，kW；I為線電流，A；R為線路相電阻，Ω。

從上面公式可以看出，功率損耗與燈具的功率的平方成正比，普通燈具功率一般是LED燈功率的4倍，功率損耗將是LED燈的16倍。

3 應用實例

以某220kV變電站為例，采用普通燈具時，照明部分的投資如表2所示。采用節能型LED燈具時，照明部分的投資如表3所示。

表2 普通燈具費用表 單位：元

表3 節能LED燈具費用表 單位：元

從表2、表3可以看出，普通燈具與LED燈具設備的投資基本相當。

根據前文分析，采用節能型LED燈具，一年節約的電能約為44100kW·h，相當于普通用戶15年的用電量，是相當客觀的。

由此可見，在該變電站中采用LED燈具一年內節約的電能將回收所有照明成本，既節約電能又滿足照度要求，想必這是大家都希望看到的。

4 結論

文中通過分析計算，太陽能 LED燈及節能型LED燈滿足照度要求，運用在變電站中不僅大大節約了材料、節省了電能，而且一年內節省的電能將回收所有的照明成本。全國一年將新建許多個變電站，這樣材料和電能的節約將是不可限量的。本著節能減排的原則，認為在變電站中利用節能型LED燈是不錯的選擇。

[1]高鳳春.火電廠節能之道[J].中國電力企業管理,2008,18(15).

[2]周乃君等. 焦爐煤氣發電法案研究與應用[J]. 節能技術, 2008(3).

[3]李永杰.太陽能與高亮LED的集成應用[J].燈與照明,2007(6).

[4]趙金云等.太陽能LED路燈[J].電工技術,2008(9).

[5]姜波.照明節能設計技術措施[J].建筑電氣, 2008,27(4).

[6]中華人民共和國電力行業標準.火力發電廠和變電站照明設計技術規定. 2007.