变电站绿色照明应用专题报告

武成辉

摘 要：以岢岚220 kV变电站照明系统为研究对象，贯彻变电站全寿命周期设计理念，分析了LED灯、白炽灯和荧光灯等传统光源在经济、社会效益上的差异，提出了用LED灯代替传统白炽灯、荧光灯的设想；利用全寿命周期理论，对全寿命周期成本的组成进行了适当化简，在40年的全寿命周期内对LED灯和传统光源进行经济效益比较；首次对变电站节能的社会效益进行了论述，指出LED光源对于减少温室气体、有毒气体的排放具有重要的意义。

关键词：变电站；照明；节能；效益

中图分类号：TM63；TM923.34 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0066-02

照明系统是变电站稳定运行的保障，而光源是照明系统的重要组成部分。在倡导绿色照明的时代，光源选择的合理性不仅会影响照明的效果，同时还对照明系统的节能、降耗起着决定性的作用。因此，LED灯具的应用就显得尤为重要。

能源是国民经济发展和人民生活必需的重要物质基础，但随着全球能源消耗量的不断上涨，开发和利用可再生、无污染的新能源越显重要，因为这不仅可以缓解能源紧张，还可以降低对环境的破坏。

变电站照明灯具是变电站能源消耗的重要组成部分，采用绿色、节能、环保的照明灯具成为变电站照明设计的首要选择，也为变电站创优提供了依据。

1 实施“绿色照明”的必要性

根据《330 kV～750 kV智能变电站设计规范》（Q/GDW 394—2009），智能变电站应选用配光合理、效率高的节能环保灯具，以降低能耗。

在智能变电站中积极推广“绿色照明”，采用LED灯替代白炽灯和荧光灯，实现“绿色照明”的标准化设计，有利于提高智能变电站照明质量、降低照明器材投资、减少电能损耗、美化变电站环境，同时符合建立节约型社会的要求。

2 变电站照明工程的主要问题

2.1 生产运行部门关注的问题

通过向各生产运行单位调研，关心的主要问题可以归纳为以下两点：①根据国网公司提出的“两型一化”变电站的设计要求，变电站内宜选用节能型灯具；②灯具要具备防眩光特点，以降低视觉疲劳，防止操作失误，增加安全性，提高工作效率。

2.2 变电站照明系统存在的主要问题

变电站照明系统存在的主要问题有以下几点：①灯具布置不合理，造成光线不均匀，使有些地方亮度过高、非常刺眼，而有些地方照度明显不足；②有些灯体支架采用普通的镀锌生铁，耐腐蚀性差，在使用2～3年后，就开始出现生锈；③室内事故照明多采用普通照明灯具、蓄电池组直流供电，性能不稳定，应对突发事故的可靠性差。

2.3 “绿色照明”的设计原则

“绿色照明”最关键的要求是实现照明节能，因此要充分运用现代科技手段提高照明工程设计水平和照明器材效率。根据《火力发电厂和变电站照明设计技术规范》（DLGJ 56—1995）、《建筑照明设计标准》（GB 50034—2004）中的要求，结合“绿色照明”的概念和原则，综合分析后提出岢岚220 kV变电站“绿色照明”设计应遵循以下基本原则：①根据工作场所照度要求、工作需求和照明种类的不同，选用高光效、长寿命的光源；②在保证满足作业区域、岗位照明需求的前提下，选用防眩光、无光污染的照明器具；③开展精细化照明设计，增加灯具使用灵活性，减少灯具数量；④选择结构安全可靠、配光高效合理的灯具，注重配套电器（比如镇流器、触发器等）的节能高效；⑤提高照明灯具的免维护性能，降低后期维护和更换灯具的人力、物力成本。

3 光源介绍

高效光源是照明节能的首要因素，必须结合各种光源的特点和优点，并区分适用场合。目前，变电站内主要应用的光源有白炽灯、荧光灯、高强气体放电灯和LED灯等。

3.1 白炽灯

白炽灯因体积较小，可制成各种功率的规格，同时易于控光，没有附件，光色宜人，且价格低廉，被应用在艺术照明和装饰照明中，特别适于要求显色性高、频繁开关或需要避免对测试设备产生高频干扰的地方、屏蔽室等。

在目前所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率最低，其使用寿命通常小于1 000 h，在工程的寿命期间内要进行多次的更换，运行维护的费用很高；白炽灯的光效为12～24 Lm/W，低于大多数照明光源。

3.2 荧光灯

荧光灯是气体放电灯中应用最广泛的一种光源，是高效节能光源，发光效率40～60 Lm/W，是白炽灯的4～5倍；寿命可达10 000 h左右，是白炽灯的3～8倍；一般使用的荧光灯由自镇流荧光灯代替白炽灯。

荧光灯对镇流器的要求较高，镇流器对荧光灯的寿命有很大的影响。目前，日光灯越来越多的采用电子镇流器，它具有体积小、重量轻、能耗低等特点，低电压下仍能启动和工作，无频闪和噪声。但是，该电路的工作频率高达20～30 kHz，有较严重的射频干扰和电磁辐射干扰，影响了其他电子仪器的正常工作，还会对电网造成污染，甚至对人体造成伤害。

3.3 高压气体放电灯

高压气体放电灯的代表灯具为金卤灯、高压钠灯和高压汞灯等，这类电灯的特点是光源使用寿命长、灯具效率高，20%～30%的电能转化为光能，主要用于户外照明的投光灯、泛光灯。随着照明材料的改善，户外照明光源的使用寿命有了大幅提高，可以达到10 000～20 000 h，光衰时间也大大延迟了。

3.4 LED灯

LED是英文Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。

风光互补LED灯是LED灯的一种，其工作原理是首创散热器与灯壳一体化设计，利用自然风作为动力，风轮吸收风的能量，带动风力发电机旋转，把风能转变为电能，经过控制器的整流，稳压作用，把交流电转换为直流电，向蓄电池组充电并储存电能。利用光伏效应将太阳能直接转化为直流电，供负载使用或者贮存于蓄电池内备用。LED直接与外壳紧密相接，通过外壳散热翼与空气对流散热，充分保证了LED路灯50 000 h的使用寿命，如果按照每天工作10 h计算，其寿命也在12年以上，且维护费用极低。与传统的钠灯相比，可节省60%以上的用电；无不良眩光，无频闪现象；启动无延时，通电即可达正常亮度；绿色环保无污染，不含铅、汞等污染元素；与太阳能结合是绝好搭档，充分发挥LED直流低压工作和节能环保的优点。

4 岢岚照明设计

岢岚220 kV变电站采用配电装置户外敞开式布置方式，主变压器户外布置。户外场地大、灯具多，采用150 W的LED灯，变电站大门处放置2盏风光互补LED灯，主控楼和35 kV配电装置可采用20 W 的LED灯。其中35 kV配电装置室的采用2×48 W的LED灯取代150 W的泛光灯，采用“绿色照明”能体现LED节能灯具的优势。照明配电箱组屏布置在二次设备室，并接入变电站辅助控制系统，实现智能变电站节能、环保等特点。

4.1 LCC用于照明计算的基本条件和假设条件

根据照明装置的特点，计算全寿命周期费用时，为了简化计算，基准条件和计算假设条件如下：①研究工程计算寿命周期T0，预计变电站的设计使用年限是40年；②人民币组合投资利率为r%；③研究工程检修维护试验费用C0，假定C0固定不变，同时认为C0仅包括人工费用，不考虑停电损失电力负荷；④站内所有光源的正常工作时间是10 h/d；⑤所采购的光源都为中档产品，光效取中间值；⑥设备的更换以年为单位，计算费用时以年为节点；⑦根据照明光源的特点，灯具寿命期结束时更换新灯具，安装比较方便，忽略安装时间、故障成本、废弃成本，做经济效益分析时，只计入CI，CM。⑧灯具安装时，安装费统一为10元/只；⑨以中国人民银行2012-05以上贷款利率作为本文的统计的利率，r=6.4%，统计过程中忽略通胀因素。

本文应用全寿命周期概念，比较LED灯代替变电站常用的荧光灯、白炽灯在经济性上是否合理。

4.2 LCC模型

LED 灯具有多种形式，可以代替常用的白炽灯和荧光灯，变电站中使用的白炽灯的功率主要60 W和100 W，荧光灯主要使用2×40 W的光源，替换关系见表1。

5 结束语

本专题研究了变电站照明光源的应用情况，分析了各种光源的优、缺点，简述了几种新型节能光源的性能特点，首次将耗电费用计入全寿命周期的计算模型中。整个工程的生命周期内，在经济效益、环保效益、社会效益上对比分析了LED光源和以白炽灯、荧光灯为代表的传统光源的差异性。计算结果表明，用LED灯代替传统光源在经济上具有巨大的优势，在高效、节能、环保、舒适等方面具有很大的潜力，是一种有前途的照明光源，是具有良好社会效益和经济效益的绿色光源。

〔编辑：李珏〕

4 岢岚照明设计

岢岚220 kV变电站采用配电装置户外敞开式布置方式，主变压器户外布置。户外场地大、灯具多，采用150 W的LED灯，变电站大门处放置2盏风光互补LED灯，主控楼和35 kV配电装置可采用20 W 的LED灯。其中35 kV配电装置室的采用2×48 W的LED灯取代150 W的泛光灯，采用“绿色照明”能体现LED节能灯具的优势。照明配电箱组屏布置在二次设备室，并接入变电站辅助控制系统，实现智能变电站节能、环保等特点。

4.1 LCC用于照明计算的基本条件和假设条件

根据照明装置的特点，计算全寿命周期费用时，为了简化计算，基准条件和计算假设条件如下：①研究工程计算寿命周期T0，预计变电站的设计使用年限是40年；②人民币组合投资利率为r%；③研究工程检修维护试验费用C0，假定C0固定不变，同时认为C0仅包括人工费用，不考虑停电损失电力负荷；④站内所有光源的正常工作时间是10 h/d；⑤所采购的光源都为中档产品，光效取中间值；⑥设备的更换以年为单位，计算费用时以年为节点；⑦根据照明光源的特点，灯具寿命期结束时更换新灯具，安装比较方便，忽略安装时间、故障成本、废弃成本，做经济效益分析时，只计入CI，CM。⑧灯具安装时，安装费统一为10元/只；⑨以中国人民银行2012-05以上贷款利率作为本文的统计的利率，r=6.4%，统计过程中忽略通胀因素。

本文应用全寿命周期概念，比较LED灯代替变电站常用的荧光灯、白炽灯在经济性上是否合理。

4.2 LCC模型

LED 灯具有多种形式，可以代替常用的白炽灯和荧光灯，变电站中使用的白炽灯的功率主要60 W和100 W，荧光灯主要使用2×40 W的光源，替换关系见表1。

5 结束语

本专题研究了变电站照明光源的应用情况，分析了各种光源的优、缺点，简述了几种新型节能光源的性能特点，首次将耗电费用计入全寿命周期的计算模型中。整个工程的生命周期内，在经济效益、环保效益、社会效益上对比分析了LED光源和以白炽灯、荧光灯为代表的传统光源的差异性。计算结果表明，用LED灯代替传统光源在经济上具有巨大的优势，在高效、节能、环保、舒适等方面具有很大的潜力，是一种有前途的照明光源，是具有良好社会效益和经济效益的绿色光源。

〔编辑：李珏〕

4 岢岚照明设计

岢岚220 kV变电站采用配电装置户外敞开式布置方式，主变压器户外布置。户外场地大、灯具多，采用150 W的LED灯，变电站大门处放置2盏风光互补LED灯，主控楼和35 kV配电装置可采用20 W 的LED灯。其中35 kV配电装置室的采用2×48 W的LED灯取代150 W的泛光灯，采用“绿色照明”能体现LED节能灯具的优势。照明配电箱组屏布置在二次设备室，并接入变电站辅助控制系统，实现智能变电站节能、环保等特点。

4.1 LCC用于照明计算的基本条件和假设条件

根据照明装置的特点，计算全寿命周期费用时，为了简化计算，基准条件和计算假设条件如下：①研究工程计算寿命周期T0，预计变电站的设计使用年限是40年；②人民币组合投资利率为r%；③研究工程检修维护试验费用C0，假定C0固定不变，同时认为C0仅包括人工费用，不考虑停电损失电力负荷；④站内所有光源的正常工作时间是10 h/d；⑤所采购的光源都为中档产品，光效取中间值；⑥设备的更换以年为单位，计算费用时以年为节点；⑦根据照明光源的特点，灯具寿命期结束时更换新灯具，安装比较方便，忽略安装时间、故障成本、废弃成本，做经济效益分析时，只计入CI，CM。⑧灯具安装时，安装费统一为10元/只；⑨以中国人民银行2012-05以上贷款利率作为本文的统计的利率，r=6.4%，统计过程中忽略通胀因素。

本文应用全寿命周期概念，比较LED灯代替变电站常用的荧光灯、白炽灯在经济性上是否合理。

4.2 LCC模型

LED 灯具有多种形式，可以代替常用的白炽灯和荧光灯，变电站中使用的白炽灯的功率主要60 W和100 W，荧光灯主要使用2×40 W的光源，替换关系见表1。

5 结束语

本专题研究了变电站照明光源的应用情况，分析了各种光源的优、缺点，简述了几种新型节能光源的性能特点，首次将耗电费用计入全寿命周期的计算模型中。整个工程的生命周期内，在经济效益、环保效益、社会效益上对比分析了LED光源和以白炽灯、荧光灯为代表的传统光源的差异性。计算结果表明，用LED灯代替传统光源在经济上具有巨大的优势，在高效、节能、环保、舒适等方面具有很大的潜力，是一种有前途的照明光源，是具有良好社会效益和经济效益的绿色光源。

〔编辑：李珏〕