1000MW機組大型火電廠照明系統選型

摘 要：根據1000MW機組火電廠照明系統的設計要求，對廠用電光源，特別是新型電光源和鎮流器等特性進行分析，并根據使用環境選用合適防護等級和高效率的燈具型式；比較不同電光源的光效、顯色指數等技術指標，選用高光效和顯色指數良好的燈具；并考慮照明安全和節能方面影響，選用合適的鎮流器。文章給出的1000MW電廠的照明選型為大型火電廠照明系統設計提供參考，對工程設計具有實際意義。

關鍵詞：火電廠；照明選型；設計

1 前言

火力發電廠照明主要是一種功能性照明，錯綜復雜的設備、管道、橋架等布置，特殊場合的易燃易爆粉塵等惡劣環境，需要合理的照度、合適的燈具、必要的顯色指數，并處理好一般照明和局部照明的配合關系。火力發電廠在轉換能源的同時也消耗大量的能源，照明節能是發電廠電氣設計不可忽視的環節。而常用電光源和鎮流器性能是影響整個發電廠照明效果的主導因素。為了實現選型優化配置，本文對其進行詳細的分析對比。

2 廠用電光源及鎮流器技術比較

廠常用電光源主要有白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈（HID）、LED燈、無極燈、太陽能路燈及風光互補等型式。對前幾種在很多文獻中都有詳細介紹，這里主要對新型電光源：LED燈、無極燈、太陽能和風光互補路燈進行分析。

2.1 新型電光源LED

LED光源有省電、壽命長、耐震動，響應速度快、可直流驅動等特點。國際上現階段LED主要用于背光源、汽車及信息顯示部分。國內LED較為成熟的應用領域包括建筑景觀照明、大屏幕顯示、交通信號燈、家電數碼顯示與指示燈、汽車燈、特種照明燈、手機、數碼相機、電腦、電視機的中小尺寸背光等。2009年5月國家科技部批準21個城市開展半導體照明應用工程試點工作，推廣應用LED功能照明。

目前制約LED 在照明領域廣泛使用的技術問題主要有：

（1）顯色性、發光效能是制約白光LED在功能照明中廣泛使用的重要因素。隨著芯片和封裝技術臺量的不斷提高，LED 的光效已經從以往的30lm/W提升到目前接近801m/W，而且還在不斷提高，但與傳統電光源比較仍無優勢[2]。

（2）大功率LED發熱問題已經成為制約LED照明發展的瓶頸。LED 光源的長壽命是基于其溫度控制基礎上的，PN 結溫度升高會造成器件性能變化和衰減，這也是為何單顆LED 尚無法提供高亮度做主照明光源的原因之一。

（3）LED的投光和二次配光設計問題。傳統LFD光源發光角小，點面積亮度高，光的散射具有極強的方向性，從而使光源形成光點，而光均勻度不好，束縛其在照明燈具領域的應用。

（4）LED燈具的緊湊型模塊化電源設計。LED供電區別于傳統光源，使用的是低壓直流電。高效、匹配的AC-DC轉換電路是保證LED理論壽命的前提，電源壓驅動電路的轉換率是影響LFD照明效率的一個重要因素，一個低效率的供電系統將使LED的節能水平大打折扣。

以上存在的問題，致使LED光源，尤其是大功率LED燈具發光效率低、光衰快、色溫偏差大、光色不一致、驅動器故障多、二次光學處理水平不高、系統光效低、系統壽命短等諸多問題。

在大電廠照明設計中，小功率LED燈具可以用于出口指示燈或建筑物景觀照明，但不建議大量使用。考慮到大功率LED燈存在的問題，廠房和生產車間則不建議采用大功率LED燈具。

2.2 無極燈

無極燈與傳統的熒光燈相比有很大的改進，有著諸多優點：理論壽命長，功率因數可達0.95以上，啟動響應迅速，工作電壓范圍寬，色溫可選范圍大，無頻閃，顯色指數Ra≥80，具備在額定功率30%～100%范圍內穩定工作的調光性能等等。此外，由于它可以做成大功率的燈（200W），有望替代目前應用的高壓氣體放電燈。

作為新電光源，無極燈選用需要注意的問題有：

（1）壽命問題。無極燈理論壽命大于6萬小時，但由于導致燈出現問題的原因可能是鎮流器中電子元器件損壞或者熒光粉因為時間長而失效，故實際壽命會因不同廠家有較大差異。

（2）光效問題。無極燈光效50～90lm/W，大功率燈具還達不到傳統高壓氣體放電燈光效水平。

（3）電磁污染問題。由于無極燈的工作原理，電磁干擾是難以避免，雖然目前技術發展能實現滿足國家電磁兼容性（EMC）要求，但2008年深圳機場還是發生了國航空調度頻率受高頻無極燈干擾事件。

鑒于目前的技術和工藝水平，以及產品良莠不齊和可能發生的電磁污染等問題，大電廠照明設計中不建議大量使用無極燈。

2.3 新能源照明——太陽能和風光互補路燈

新能源照明主要是太陽能路燈或風光互補路燈。太陽能照明是由太陽能電池板作為發電系統，讓電池板電源經過大功率二極管及控制系統給蓄電池充電，太陽能路燈的光源一般可采用LED燈或無極燈，照明功率50～130W。目前商品化的太陽能電池轉換效率約l7%～18%，為獲得良好的照度需要較大面積的電池組件。（假設采用120W光效為80lm/W、效率為90%的燈具，每天工作10小時用電量約1.33kWh，大約需要電池組件548W，面積4.2m2。）風光互補路燈可利用風能和太陽能在能量及時間上的互補性，通過兩者各自的發電裝置，共同向蓄電池充電。因為控制器有泄電功能，它能夠在有風、無風、陽光充足或長期陰雨天的任何條件下，都能確保蓄電池組不因過充或過放而被損壞。假定采用120W光效為80lm/W、效率為90%的燈具，每天工作10小時用電量約1.33kWh，粗略估算可選用300W風機和太陽能電池120W，電池組件面積約1m2。對新能源照明，目前蓄電池壽命問題造成其使用的局限性。

2.4 鎮流器比較

常用的鎮流器一般分為電感式鎮流器和電子鎮流器兩大類，電感式鎮流器又分為傳統型和節能型兩類。

傳統電感鎮流器的優點是：可靠性高、價格低廉、壽命長（10年以上）；其缺點是：體積大、重量重、自身功耗大、有噪音、燈有頻閃。

節能型電感鎮流器是一種新型產品，其節能效果已接近電子鎮流器的水平，相對電子鎮流器來講，這種鎮流器具有售價低、諧波含量低、可靠性高的優勢。

電子鎮流器的優點是：節能（自身功耗低、可進行功率補償、高頻點燈提高燈效率10%以上）、啟動可靠、可實現調光、體積小、無頻閃、無噪音、重量輕；其缺點是：成本相對較高、使用的元器件較多，穩定性，一致性相對較差、壽命相對較短（5年）。由以上比較可知，節能型電感鎮流器和電子鎮流器相對于傳統電感鎮流器有明顯優勢。

3 1000MW機組火力發電廠照明選型

現代照明工程要求選用高光效、長壽命、顯色性好光源，火力發電廠照明也同樣遵循這樣的原則。火力發電廠的照明設計，按照建筑物的使用功能不同，選擇不同的燈具。

3.1 汽機房：面積大，凈高較高，設備眾多，管道錯綜復雜，照明時間長，要求燈具具有高光強、高效率的特點，還要有良好的顯色性能，以提高長期工作的舒適性，推薦采用深照型、配照型和三防燈具等，選擇采用拋光高純鋁加工的燈具反射器以提高反射效率，光源推薦采用金屬鹵化物燈。

除氧煤倉間、輔助廠房、輸煤棧橋、轉運站：可參照汽機房照明選型。

3.2 鍋爐房：露天或半露天布置，環境溫度高，多灰塵，平臺較多，照明易受氣候影響，推薦選用具有良好透射性和高光效的三防型高壓鈉燈，且采用交替配電回路設計，以方便獲得照明和節能效果。

高效濃縮機區域、水工、廢水設施戶外區域的照明，可參考鍋爐房照明選型。

3.3 道路：照明環境與鍋爐房類似，推薦采用高壓鈉燈，也可以考慮嘗試新能源節能照明，局部采用風光互補型路燈。

3.4 集控室：有較大面積的電子顯示屏，電廠關鍵的工作區域，是電廠照明設計的重要部分，需要分析亮度分布、照度、眩光及閃爍等問題。根據各工作區、非工作區的特性，分別采用直接照明、半直接照明、漫射式照明和間接照明等方式來滿足各區域對照明的不同要求。燈具推薦采用T5三基色熒光燈熒光燈光源，采用節能型電感鎮流器。

其他控制室可參考集控室照明選型。

3.5 戶內配電間：推薦采用熒光燈具，光源選擇光效高，顯色性較好的T8系列三基色熒光燈光源。

試驗樓、材料庫、生產行政辦公樓、宿舍樓可參考配電間照明選型。

3.6 走廊、盥洗室、衛生間、樓梯間、雨棚等區域的照明推薦采用緊湊型節能熒光燈。

本文根據大型火電廠照明系統的設計要求，對光源光效和工廠常用電光源、新型電光源、新能源照明以及鎮流器等技術數據做了綜合對比。對大型火電廠照明系統優化和選型方面進行了研究，分析結果給大電廠照明系統的設計選型提供了參考依據。

參考文獻

[1]金怡初，孫曉丹，居家奇.火電廠照明節能研究及探討[J].光源與照明，2009，（3）.

[2].林令知，李想.綠色照明在發電廠設計中的應用[J].光源與照明，2010，（4）.

作者簡介：王洪梅（1977-），女，漢族，吉林省靖宇人，浙江水利水電高等專科學校，講師，碩士，主要從事電力系統及其自動化專業教學和科研工作。

林克（1979-），男，漢族，浙江樂清人，浙江省電力設計院，高級工程師，主要從事發電廠及變電所的設計和施工指導工作。