节能型LED 灯在变电站中的应用

李会杰

（广东天联集团有限公司，广州 510600）

节能减排形势日趋严峻，《国务院办公厅关于印发2008年节能减排工作安排的通知》中强调：“…推广使用节能灯5000万只，…深入开展千家企业节能行动，力争全年实现节能2000万t标准煤。…继续向社会发布电力企业节能减排监管报告。…”。

电力系统行业应当在发电、输电、变电、配电等各个环节中开展节能减排。发电、输电的节能技术在许多文献中都有研究[1-2]。变电站在电力系统中担任着转换电能的角色，本身也消耗电能的用户端。

变电站的节能受用户关注的是使用节能型变压器、以及建筑物选用节能型材料等。但照明消耗的能源占变电站能源的一大部分，如何减少这部分能源的消耗？目前的文章及工程实际中却鲜有研究。本文根据LED灯的节能效果及成熟的技术[3-4]，通过实例计算、分析，认为有价值在变电站照明中进行推广。

1 节能型LED灯应用现状

照明用电在我国整个用电中的比例约为10%以上。照此计算，若我国用电总量达到20000亿kW·h，照明用电估计就需2000亿kW·h以上。如果照明用电节约一个百分点，即可节电20亿kW·h。可见，照明节电是最有效的环保工程和节电手段[5]。

当LED灯与太阳能配合起来使用太阳能LED灯具以其自动控制，一次性投资安装无需日后电费开支，无需架设输电线路或铺设电缆，还有其独特的高亮度、低成本等特点。与传统的照明技术相比，LED最大的区别是结构和材料的不同，它是一种能够将电能转化为可见光的半导体，发光效率并不高，但它的光谱全部集中于可见光频段，效率可达80%～90%，同等光效的白炽灯可见光效仅为10%～20%，单体LED的功率一般在0.05～1W，并且具备高效节能、绿色环保、长寿命、调节方便等优点。使其逐渐应用在广场、校园、小区、街道等照明场所。

2 节能型LED灯在变电站中的应用

2.1 照度计算

由于变电站不同工作场合对照度的要求不一致，有些场合（比如继保室等）对照度的要求较高，普通灯具的照度不容置疑，但LED灯具应用在此类工作场合能否满足照度的要求呢？下面就以某220kV变电站继保室为例计算照度是否满足规范要求。根据《火力发电厂和变电所照明设计技术规定》，220kV变电站继保室要求照度标准值为 300lx，是变电站中照度要求最高的场所，若下面计算中照度满足要求，则在220kV变电站所有工作场所中LED灯的照度均满足要求。

该站继保室长33.3m、宽12m、高5m。采用102套28W LED日光灯。照度计算采用利用系数法[6]。具体计算方法如下：

式中，EC为计算面达到的水平照度，lx；LL/F为每个照明器光通量，lm；N为实际采用照明器的数量，只；LLF为维护系数；A为被照面计算面积，m2；CU为利用系数。

根据LED厂家提供的技术参数，28W LED灯具的光通量为2800lm，利用系数为0.9。查文献[6]，继保室维护系数为0.7。

经式（1）计算该继保室的照度为450lx，满足设计技术规定照度标准300lx的要求。

通过以上的计算分析，LED灯应用在220kV及以下电压等级变电站中完全满足规范中照度的要求，可以应用。

2.2 节能效果分析

1）节约材料

一般来说，一个220kV变电站户外若用普通灯具照明，所有电缆电线费用大概要10万元。采用太阳能LED灯具，无需架设输电线路或铺设电缆，大大节约了材料。每一年还有许多变电站在建设，节约的材料将是可观的，同时也为社会节省了大量原材料。

2）节省电能

根据工程经验，220kV变电站中，户外照明采用普通灯具时，一般采用两种类型的灯：400W的投光灯和150W的路灯，两种灯具数量分别为50套和30套。若采用太阳能LED灯，只需计入灯具的成本费，详细比较见表1。

表1 LED灯与普通灯费用比较表

LED灯以其自动控制，一次性投资安装无需日后电费开支，变电站户外用太阳能LED灯具，依靠太阳能照明，节省了电能。

3）减少线损

由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗，其公式为：

式中，∆P为三相输电线路的功率损耗，kW；I为线电流，A；R为线路相电阻，Ω。

从上面公式可以看出，功率损耗与灯具的功率的平方成正比，普通灯具功率一般是LED灯功率的4倍，功率损耗将是LED灯的16倍。

3 应用实例

以某220kV变电站为例，采用普通灯具时，照明部分的投资如表2所示。采用节能型LED灯具时，照明部分的投资如表3所示。

表2 普通灯具费用表 单位：元

表3 节能LED灯具费用表 单位：元

从表2、表3可以看出，普通灯具与LED灯具设备的投资基本相当。

根据前文分析，采用节能型LED灯具，一年节约的电能约为44100kW·h，相当于普通用户15年的用电量，是相当客观的。

由此可见，在该变电站中采用LED灯具一年内节约的电能将回收所有照明成本，既节约电能又满足照度要求，想必这是大家都希望看到的。

4 结论

文中通过分析计算，太阳能 LED灯及节能型LED灯满足照度要求，运用在变电站中不仅大大节约了材料、节省了电能，而且一年内节省的电能将回收所有的照明成本。全国一年将新建许多个变电站，这样材料和电能的节约将是不可限量的。本着节能减排的原则，认为在变电站中利用节能型LED灯是不错的选择。

[1]高凤春.火电厂节能之道[J].中国电力企业管理,2008,18(15).

[2]周乃君等. 焦炉煤气发电法案研究与应用[J]. 节能技术, 2008(3).

[3]李永杰.太阳能与高亮LED的集成应用[J].灯与照明,2007(6).

[4]赵金云等.太阳能LED路灯[J].电工技术,2008(9).

[5]姜波.照明节能设计技术措施[J].建筑电气, 2008,27(4).

[6]中华人民共和国电力行业标准.火力发电厂和变电站照明设计技术规定. 2007.