變電站綠色照明設計中LED的應用分析

晏格

（重慶五一技師學院，重慶 401320）

隨著國家電網公司對“兩型一化”變電站設計原理的建議逐步得到推廣，作為一個變電站不可忽視的照明在其設計理念上也必須遵循“資源節約、環境友好”的設計理念。近年來，變電站對輔助變頻系統的技術要求越來越高，變電站的本體輔助變頻系統的耗能目標已經達到站用變頻系統容量的70%左右，使站用變頻系統容量不斷擴大，加大了對設備的維護和投入開銷。

一、LED 燈的發展及特點

（一）LED 燈具的發展及前景

LED 是一種通過直接將光與電能進行變換而生成光的新型固態液晶半導體發光元件。LED 是一種集應用電子（或諸如固體光學、電子元件工程）、材料（或諸如發光半導體封裝發光照明材料、封裝發光材料）于一身的新型固態光源照明專用光源。

高亮度LED（以下具體簡稱為HB-LED）及有機晶體發光反射二極管（OLED）一直認為是我國綠色白光照明未來發展趨勢，特別重要的原因是由于OLED，它們都是屬于一種擴散型有機表面反射光源，已經完全能夠直接獲得照射包含綠色白光和紅光譜在內的全部各種顏色的有機發射光，并且它們可以在各種玻璃、陶瓷、金屬、塑料等多種復合材料上直接進行復合制作，燈光下的氣候和環境氛圍也因此可以自由進行協調。隨著目前我國的照明制造過程工藝技術和現代照明設備應用專業技術的不斷改進，HB-LED 及OLED 產品都會在我國照明應用行業中逐漸進入一個走向商業化的綜合應用發展階段。

（二）LED 燈具特點

1.環保和綠色節能。LED的發光節能效率比較高，LED的最大功率發光節能效率約在僅為100lm/w 左右，遠遠地要高于一般發光節能型號的熒光燈，相同的燈光亮度下它所消耗發光電源的照明成本約為一般節能熒光燈的照明所用燈管的1/2。其中一個光源信號是一個定向光的輸入。通過合理的二次定向配光照射裝置的結構設計，可以輕松實現定向反射照明，但此種配光特性也比較容易使人產生頭部暈眩。2.堅實耐用。LED 臺燈光源的使用壽命長，一般最多一年可以使用超過50000h，遠遠已經超出了我們傳統的日光燈具，而且由于LED 臺燈采用的光源是一種半導體發光元件，頻繁地對它進行光源開關，不會嚴重地影響它們的正常使用壽命。3.環保。LED 為全固態發光體，由無毒半導體材料做成，可回收利用，對環境無污染。4.抗震保護能力好。LED 系列產品特點是全部采用一種固態材料封裝，抗高壓振動性及耐沖擊腐蝕能力好，不易受到損壞，運輸方便，可以直接安裝在任何一種微型或者完全自動封閉的電子設備中。5.采用低電壓傳感器。單顆大功率LED的工作電壓較低（DC2.0～3.6V），可以安全地觸摸。6.啟動時間短。LED 響應時間在微秒級別，接通電源后會立即點亮。

二、現階段LED 燈具存在的問題

現行的照明設計技術標準主要是針對紅外照明如白熾燈及其他熒光燈等直接射線光源以及表面照明光源而制定的，對于LED 這種新型點光源，目前尚沒有一個能夠與之相匹配的照明設計技術標準。對于一些大功率的小型LED 發光燈具，散熱上的問題如果解決得不好，熱量就可能會直接將其集中反射到整個LED的發光芯片內部，LED的反射光的有效視覺性能就會隨之有所明顯下降，當色溫高于50℃時，色溫就可能會隨之有所明顯升高。

現階段對于LED 兩種白光的無線接收和混色獲取都主要用的是通過混色接收方式，這種白光接收混色方式還可能存在伴隨著色溫偏高以及白光顯色指數偏低等諸多問題，致使被照物體的顏色發生失真，從而有效地限制了這種白光LED的應用。抵御共模雷電和強烈的共模電磁場輻射干擾能力明顯存在不足，雷電輻射作用下直接形成的由光譜波和無線電波形所引起的較強共模電磁干擾，容易直接造成擊穿圍繞在整個驅動控制電路內部的EMC 較大接地驅動電容或者較小對地電容間隙，從而直接造成了對驅動控制電路的嚴重破壞。其中的高場合和強度對于各種通用電子和元器件的實際使用壽命都會有很大的直接影響。

三、LED 在變電站綠色照明設計中的應用

（一）變電站照明燈具的選擇

燈具是一種實現照明作業功能的最佳終端執行元件，合理地選擇燈具才是實現綠色照明目標的關鍵。不要簡單地認為使用LED 照明燈具是一項實施綠色照明的工程，要在照度規范、光源和燈具的選擇等各個環節上都要貫徹“綠色照明”的設計思想，除了滿足照明規程和技術規范的要求外，其中燈具一般的選擇原則有以下幾點。

根據水力變電站各個使用區域不同的地理環境和氣候條件，建筑物的使用空間面積大小和建筑尺寸，合理地設計選擇變電照明燈的光源和使用燈具。根據實際照明使用時間地點的燈光需求，選擇室內照明使用光源的具體亮度和燈光顯色性、合適的燈光顏色色溫和照明光源發光燈的效率以及如何延長其照明使用壽命、是否能夠有效滿足室內照明對眩光的亮度限制和正確配光等等。對于一種可以使用壽命長，光效高，性價比高的家庭照明專用燈具，其補光附件自動開啟補光特性好，節電補光效果佳。相關部門應當制訂對照明設施進行維修和管理的措施，增強對照明燈具的自身免維修性，降低后期生產運行的成本。

（二）熒光燈與LED 燈在變電站的應用比較

目前我們看到市面上正在銷售的LED 系列日光燈在其實際顯示參數和它的理論顯示值之間不僅存在著比較大的亮度差異，并且存在顯示色溫相對偏高，顯示亮度指數相對偏低等諸多問題。此外，LED 彩色日光燈長期以來遭受著室內散熱系統問題的嚴重困擾，當室內溫度不斷上漲時其燈的亮度、壽命和其在顏色上的穩定性等各個方面都會逐漸受到減弱，整個日光照明燈的使用壽命對比其他LED 日光燈芯的使用壽命相對要短。此外，國外的一項研究已經證明了LED的色溫已經超過了4000k，說明具有色溫對光線和生物的直接影響和藍光安全性，過多的藍光照射光也會直接導致很多人們眼睛感覺不舒服，并且這樣有助于人們保護自己的手和眼睛。

變電站的阻燃主控室一般都認為是在電站運行監控過程中管理人員的工作注意力相當大且高度集中的一個重要工作管理地點，室內阻燃照明控制裝置的整體設計一般都主要是通過采用帶有嵌入式室外阻燃照明格柵以及熒光燈的外部室內照明裝置帶路來進行整體布置。該檢測區域燈光照明的測量標準值精度要求相對較高，Ra 標準值一般要求為80，照度要求標準值300lx。鑒于用戶考慮到室內戶外照明的舒適性、LED 戶外燈光會產生室內微生物的不穩定和使用安全性，目前在無人照明值班站內的燈光主控制工作室在非定期檢修和日常維護階段不一定能夠需要用戶進行自動開啟戶外照明的現場維護應用，建議用戶選擇T5 高效戶外熒光燈照明管。

（三）高強度氣體放電燈與LED 燈的比較

110kv、220kV GIS 主動配電系統設備室、主動逆變變電器室等區域屬于大型重要配電設備經常使用中的區域，空間層相對較大，要求燈的Ra照度值一般控制為60，照度低于標準值100lx。易用性考慮盡量選擇在小路燈功率150w 以下的泛光照明燈具，并且泛光可以通過多種的布點泛光方式，充分利用適應其正常運行時所必需的各種照明條件環境。

大功率的LED 新型泛光燈目前已經成功開發了二次照明配光，控制系統的芯片產品相對比較少，光衰也相對比較嚴重，其多媒體芯片的復雜組裝和不同工作原理特性也會導致很多芯片和泛光燈具被緊緊地連接捆綁在一起，難以及時進行正常維護，養護時必須注意選擇盡量使用本廠子公司國外原廠的芯片產品，通用性相對比較差。建議使用金屬熒光鹵化物燈產品，廣泛使用于110～220kv 重要配電電源設備室及配電主要逆變器室內，可有效地用于保證110kv 及220kv 重要電源裝置配電設備正常安全運轉的工作區域內并進行安全巡視，操作和日常設備養護進行管理。

四、LED 照明技術的發展

（一）太陽能LED 照明技術

太陽能混合發電能源是一種具有技術成熟、性能可靠、長久地使用壽命、使用方便、無任何化學物質污染、低噪音，易于企業進行各種大規模應用研究和開發生產的新型可再生利用能源，也是目前得到國際上廣泛接受認可的一種理想可以替代的再生能源。如何有效開發和合理利用再生太陽能，對于促進我們的自然能源安全，保護我們的自然生態環境，實現我國經濟的健康可持續發展，都完全十分重要的實際意義。

（二）移動式LED 照明設備

為充分滿足對變電站設備維護檢修工作的照度要求，需在各種生產廠家的房間和戶外區域均應布置一套足夠多樣化的照明燈。根據檢修照明設備的特點，檢修照明設備只有當一臺設備必須經過一次檢修時才能按照規定的溫度進行檢修，平時這些設備的利用率不是很高。為了有效減少戶外照明設施的投資和維護費用，變電站戶外燈光設備可以選擇移動式照明燈具，從而降低變電站戶外燈光設施照明的數目。移動照明器件設備一般由燈具、電源和移動型小車三部分組成，燈具和電源一般直接安裝在移動型小車上，燈具的高度與照射方向亦可以進行手動調節。

五、結束語

一個大型變電站不同于其他大型發電工業生產地，它的發電照明條件具有自己的基本特性和相關技術標準要求。我們企業作為一個電力變電站建筑照明設計解決模式方案的最終制定者，不能只是單純地僅僅著眼于建筑照明的外觀亮度和環保節能這兩個關鍵，也就是說我們企業應該十分高度注重建筑照明設計的藝術品位和服務質量，照明使用地點的舒適性，才有機會更好地做到實施“綠色照明”。