變電站綠色照明應用專題報告

武成輝

摘 要：以岢嵐220 kV變電站照明系統為研究對象，貫徹變電站全壽命周期設計理念，分析了LED燈、白熾燈和熒光燈等傳統光源在經濟、社會效益上的差異，提出了用LED燈代替傳統白熾燈、熒光燈的設想；利用全壽命周期理論，對全壽命周期成本的組成進行了適當化簡，在40年的全壽命周期內對LED燈和傳統光源進行經濟效益比較；首次對變電站節能的社會效益進行了論述，指出LED光源對于減少溫室氣體、有毒氣體的排放具有重要的意義。

關鍵詞：變電站；照明；節能；效益

中圖分類號：TM63；TM923.34 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0066-02

照明系統是變電站穩定運行的保障，而光源是照明系統的重要組成部分。在倡導綠色照明的時代，光源選擇的合理性不僅會影響照明的效果，同時還對照明系統的節能、降耗起著決定性的作用。因此，LED燈具的應用就顯得尤為重要。

能源是國民經濟發展和人民生活必需的重要物質基礎，但隨著全球能源消耗量的不斷上漲，開發和利用可再生、無污染的新能源越顯重要，因為這不僅可以緩解能源緊張，還可以降低對環境的破壞。

變電站照明燈具是變電站能源消耗的重要組成部分，采用綠色、節能、環保的照明燈具成為變電站照明設計的首要選擇，也為變電站創優提供了依據。

1 實施“綠色照明”的必要性

根據《330 kV～750 kV智能變電站設計規范》（Q/GDW 394—2009），智能變電站應選用配光合理、效率高的節能環保燈具，以降低能耗。

在智能變電站中積極推廣“綠色照明”，采用LED燈替代白熾燈和熒光燈，實現“綠色照明”的標準化設計，有利于提高智能變電站照明質量、降低照明器材投資、減少電能損耗、美化變電站環境，同時符合建立節約型社會的要求。

2 變電站照明工程的主要問題

2.1 生產運行部門關注的問題

通過向各生產運行單位調研，關心的主要問題可以歸納為以下兩點：①根據國網公司提出的“兩型一化”變電站的設計要求，變電站內宜選用節能型燈具；②燈具要具備防眩光特點，以降低視覺疲勞，防止操作失誤，增加安全性，提高工作效率。

2.2 變電站照明系統存在的主要問題

變電站照明系統存在的主要問題有以下幾點：①燈具布置不合理，造成光線不均勻，使有些地方亮度過高、非常刺眼，而有些地方照度明顯不足；②有些燈體支架采用普通的鍍鋅生鐵，耐腐蝕性差，在使用2～3年后，就開始出現生銹；③室內事故照明多采用普通照明燈具、蓄電池組直流供電，性能不穩定，應對突發事故的可靠性差。

2.3 “綠色照明”的設計原則

“綠色照明”最關鍵的要求是實現照明節能，因此要充分運用現代科技手段提高照明工程設計水平和照明器材效率。根據《火力發電廠和變電站照明設計技術規范》（DLGJ 56—1995）、《建筑照明設計標準》（GB 50034—2004）中的要求，結合“綠色照明”的概念和原則，綜合分析后提出岢嵐220 kV變電站“綠色照明”設計應遵循以下基本原則：①根據工作場所照度要求、工作需求和照明種類的不同，選用高光效、長壽命的光源；②在保證滿足作業區域、崗位照明需求的前提下，選用防眩光、無光污染的照明器具；③開展精細化照明設計，增加燈具使用靈活性，減少燈具數量；④選擇結構安全可靠、配光高效合理的燈具，注重配套電器（比如鎮流器、觸發器等）的節能高效；⑤提高照明燈具的免維護性能，降低后期維護和更換燈具的人力、物力成本。

3 光源介紹

高效光源是照明節能的首要因素，必須結合各種光源的特點和優點，并區分適用場合。目前，變電站內主要應用的光源有白熾燈、熒光燈、高強氣體放電燈和LED燈等。

3.1 白熾燈

白熾燈因體積較小，可制成各種功率的規格，同時易于控光，沒有附件，光色宜人，且價格低廉，被應用在藝術照明和裝飾照明中，特別適于要求顯色性高、頻繁開關或需要避免對測試設備產生高頻干擾的地方、屏蔽室等。

在目前所有用電的照明燈具中，白熾燈的效率最低，其使用壽命通常小于1 000 h，在工程的壽命期間內要進行多次的更換，運行維護的費用很高；白熾燈的光效為12～24 Lm/W，低于大多數照明光源。

3.2 熒光燈

熒光燈是氣體放電燈中應用最廣泛的一種光源，是高效節能光源，發光效率40～60 Lm/W，是白熾燈的4～5倍；壽命可達10 000 h左右，是白熾燈的3～8倍；一般使用的熒光燈由自鎮流熒光燈代替白熾燈。

熒光燈對鎮流器的要求較高，鎮流器對熒光燈的壽命有很大的影響。目前，日光燈越來越多的采用電子鎮流器，它具有體積小、重量輕、能耗低等特點，低電壓下仍能啟動和工作，無頻閃和噪聲。但是，該電路的工作頻率高達20～30 kHz，有較嚴重的射頻干擾和電磁輻射干擾，影響了其他電子儀器的正常工作，還會對電網造成污染，甚至對人體造成傷害。

3.3 高壓氣體放電燈

高壓氣體放電燈的代表燈具為金鹵燈、高壓鈉燈和高壓汞燈等，這類電燈的特點是光源使用壽命長、燈具效率高，20%～30%的電能轉化為光能，主要用于戶外照明的投光燈、泛光燈。隨著照明材料的改善，戶外照明光源的使用壽命有了大幅提高，可以達到10 000～20 000 h，光衰時間也大大延遲了。

3.4 LED燈

LED是英文Light Emitting Diode（發光二極管）的縮寫，具有節能、環保、壽命長、體積小等特點。

風光互補LED燈是LED燈的一種，其工作原理是首創散熱器與燈殼一體化設計，利用自然風作為動力，風輪吸收風的能量，帶動風力發電機旋轉，把風能轉變為電能，經過控制器的整流，穩壓作用，把交流電轉換為直流電，向蓄電池組充電并儲存電能。利用光伏效應將太陽能直接轉化為直流電，供負載使用或者貯存于蓄電池內備用。LED直接與外殼緊密相接，通過外殼散熱翼與空氣對流散熱，充分保證了LED路燈50 000 h的使用壽命，如果按照每天工作10 h計算，其壽命也在12年以上，且維護費用極低。與傳統的鈉燈相比，可節省60%以上的用電；無不良眩光，無頻閃現象；啟動無延時，通電即可達正常亮度；綠色環保無污染，不含鉛、汞等污染元素；與太陽能結合是絕好搭檔，充分發揮LED直流低壓工作和節能環保的優點。

4 岢嵐照明設計

岢嵐220 kV變電站采用配電裝置戶外敞開式布置方式，主變壓器戶外布置。戶外場地大、燈具多，采用150 W的LED燈，變電站大門處放置2盞風光互補LED燈，主控樓和35 kV配電裝置可采用20 W 的LED燈。其中35 kV配電裝置室的采用2×48 W的LED燈取代150 W的泛光燈，采用“綠色照明”能體現LED節能燈具的優勢。照明配電箱組屏布置在二次設備室，并接入變電站輔助控制系統，實現智能變電站節能、環保等特點。

4.1 LCC用于照明計算的基本條件和假設條件

根據照明裝置的特點，計算全壽命周期費用時，為了簡化計算，基準條件和計算假設條件如下：①研究工程計算壽命周期T0，預計變電站的設計使用年限是40年；②人民幣組合投資利率為r%；③研究工程檢修維護試驗費用C0，假定C0固定不變，同時認為C0僅包括人工費用，不考慮停電損失電力負荷；④站內所有光源的正常工作時間是10 h/d；⑤所采購的光源都為中檔產品，光效取中間值；⑥設備的更換以年為單位，計算費用時以年為節點；⑦根據照明光源的特點，燈具壽命期結束時更換新燈具，安裝比較方便，忽略安裝時間、故障成本、廢棄成本，做經濟效益分析時，只計入CI，CM。⑧燈具安裝時，安裝費統一為10元/只；⑨以中國人民銀行2012-05以上貸款利率作為本文的統計的利率，r=6.4%，統計過程中忽略通脹因素。

本文應用全壽命周期概念，比較LED燈代替變電站常用的熒光燈、白熾燈在經濟性上是否合理。

4.2 LCC模型

LED 燈具有多種形式，可以代替常用的白熾燈和熒光燈，變電站中使用的白熾燈的功率主要60 W和100 W，熒光燈主要使用2×40 W的光源，替換關系見表1。

5 結束語

本專題研究了變電站照明光源的應用情況，分析了各種光源的優、缺點，簡述了幾種新型節能光源的性能特點，首次將耗電費用計入全壽命周期的計算模型中。整個工程的生命周期內，在經濟效益、環保效益、社會效益上對比分析了LED光源和以白熾燈、熒光燈為代表的傳統光源的差異性。計算結果表明，用LED燈代替傳統光源在經濟上具有巨大的優勢，在高效、節能、環保、舒適等方面具有很大的潛力，是一種有前途的照明光源，是具有良好社會效益和經濟效益的綠色光源。

〔編輯：李玨〕

4 岢嵐照明設計

岢嵐220 kV變電站采用配電裝置戶外敞開式布置方式，主變壓器戶外布置。戶外場地大、燈具多，采用150 W的LED燈，變電站大門處放置2盞風光互補LED燈，主控樓和35 kV配電裝置可采用20 W 的LED燈。其中35 kV配電裝置室的采用2×48 W的LED燈取代150 W的泛光燈，采用“綠色照明”能體現LED節能燈具的優勢。照明配電箱組屏布置在二次設備室，并接入變電站輔助控制系統，實現智能變電站節能、環保等特點。

4.1 LCC用于照明計算的基本條件和假設條件

根據照明裝置的特點，計算全壽命周期費用時，為了簡化計算，基準條件和計算假設條件如下：①研究工程計算壽命周期T0，預計變電站的設計使用年限是40年；②人民幣組合投資利率為r%；③研究工程檢修維護試驗費用C0，假定C0固定不變，同時認為C0僅包括人工費用，不考慮停電損失電力負荷；④站內所有光源的正常工作時間是10 h/d；⑤所采購的光源都為中檔產品，光效取中間值；⑥設備的更換以年為單位，計算費用時以年為節點；⑦根據照明光源的特點，燈具壽命期結束時更換新燈具，安裝比較方便，忽略安裝時間、故障成本、廢棄成本，做經濟效益分析時，只計入CI，CM。⑧燈具安裝時，安裝費統一為10元/只；⑨以中國人民銀行2012-05以上貸款利率作為本文的統計的利率，r=6.4%，統計過程中忽略通脹因素。

本文應用全壽命周期概念，比較LED燈代替變電站常用的熒光燈、白熾燈在經濟性上是否合理。

4.2 LCC模型

LED 燈具有多種形式，可以代替常用的白熾燈和熒光燈，變電站中使用的白熾燈的功率主要60 W和100 W，熒光燈主要使用2×40 W的光源，替換關系見表1。

5 結束語

本專題研究了變電站照明光源的應用情況，分析了各種光源的優、缺點，簡述了幾種新型節能光源的性能特點，首次將耗電費用計入全壽命周期的計算模型中。整個工程的生命周期內，在經濟效益、環保效益、社會效益上對比分析了LED光源和以白熾燈、熒光燈為代表的傳統光源的差異性。計算結果表明，用LED燈代替傳統光源在經濟上具有巨大的優勢，在高效、節能、環保、舒適等方面具有很大的潛力，是一種有前途的照明光源，是具有良好社會效益和經濟效益的綠色光源。

〔編輯：李玨〕

4 岢嵐照明設計

岢嵐220 kV變電站采用配電裝置戶外敞開式布置方式，主變壓器戶外布置。戶外場地大、燈具多，采用150 W的LED燈，變電站大門處放置2盞風光互補LED燈，主控樓和35 kV配電裝置可采用20 W 的LED燈。其中35 kV配電裝置室的采用2×48 W的LED燈取代150 W的泛光燈，采用“綠色照明”能體現LED節能燈具的優勢。照明配電箱組屏布置在二次設備室，并接入變電站輔助控制系統，實現智能變電站節能、環保等特點。

4.1 LCC用于照明計算的基本條件和假設條件

根據照明裝置的特點，計算全壽命周期費用時，為了簡化計算，基準條件和計算假設條件如下：①研究工程計算壽命周期T0，預計變電站的設計使用年限是40年；②人民幣組合投資利率為r%；③研究工程檢修維護試驗費用C0，假定C0固定不變，同時認為C0僅包括人工費用，不考慮停電損失電力負荷；④站內所有光源的正常工作時間是10 h/d；⑤所采購的光源都為中檔產品，光效取中間值；⑥設備的更換以年為單位，計算費用時以年為節點；⑦根據照明光源的特點，燈具壽命期結束時更換新燈具，安裝比較方便，忽略安裝時間、故障成本、廢棄成本，做經濟效益分析時，只計入CI，CM。⑧燈具安裝時，安裝費統一為10元/只；⑨以中國人民銀行2012-05以上貸款利率作為本文的統計的利率，r=6.4%，統計過程中忽略通脹因素。

本文應用全壽命周期概念，比較LED燈代替變電站常用的熒光燈、白熾燈在經濟性上是否合理。

4.2 LCC模型

LED 燈具有多種形式，可以代替常用的白熾燈和熒光燈，變電站中使用的白熾燈的功率主要60 W和100 W，熒光燈主要使用2×40 W的光源，替換關系見表1。

5 結束語

本專題研究了變電站照明光源的應用情況，分析了各種光源的優、缺點，簡述了幾種新型節能光源的性能特點，首次將耗電費用計入全壽命周期的計算模型中。整個工程的生命周期內，在經濟效益、環保效益、社會效益上對比分析了LED光源和以白熾燈、熒光燈為代表的傳統光源的差異性。計算結果表明，用LED燈代替傳統光源在經濟上具有巨大的優勢，在高效、節能、環保、舒適等方面具有很大的潛力，是一種有前途的照明光源，是具有良好社會效益和經濟效益的綠色光源。

〔編輯：李玨〕