220 kV沙南智能变电站绿色照明方案研究

魏 澜

国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司，江苏 徐州 221005

0 引言

绿色照明是20世纪90年代初国际上对节约电能、保护环境的照明用电系统提出的概念，指根据用电场所的特点，设计科学合理的照明方案，同时注重采用高效环保的电光源以及照明灯具，运用绿色健康的建设工艺，以改善人们工作、学习、生活的条件和质量，既满足智能变电站照明动力设计要求，又能通过对变电站照明设备的优化，节省照明设备投资和运维成本，满足经济性和绿色发展双重要求[1-5]。文章针对220 kV沙南智能变电站的特点，采用LED灯具替代白炽灯、荧光灯，户外照明采用LED投光灯，户内照明采用“智能人性化”设计理念，配电楼进出口、门厅中照明采用人体感应加照度感应控制，二次设备区可调亮度式智能LED灯，事故照明产品采用智能化切换控制回路，实现智能变电站智能化绿色照明。

1 变电站照明现状及相关规定

1.1 变电站照明工程存在的普遍问题

现今的变电站内照明灯具存在光源显色性差、结构不合理、材质不过关、后期维护工作量大、光源光衰减显著以及应对突发事故的可靠性差等问题，这些问题都会影响变电站的安全可靠运行，甚至会对电气设备、运行维护人员造成伤害，故采用科学安全经济的绿色照明方式迫在眉睫[6]。

1.2 变电站照明规程规范及标准要求

220 kV沙南智能变电站的照明设计部分，可分为正常照明设计和事故照明设计。各类照明场合的照度必须符合《建筑照明设计标准》（GB 50034—2013）[7]和《火力发电厂和变电站照明设计技术规范》（DL/T 5390—2007）[8]的要求。根据相关规范，220 kV沙南变电站的照明功率密度（LPD）目标值如表1所示。

表1 不同变电站场所照明功率密度（LPD）目标值

2 220 kV沙南智能变电站绿色照明设计

2.1 220 kV沙南智能变电站概况

该智能变电站为全户内站，主变压器采用2台户内三相自耦有载调压油浸式变压器，散热器及油枕错位高位布置于一层屋面。220 kV、110 kV、35 kV配电装置创新性地同层共室布置，220 kV及110 kV均采用户内布置智能化GIS设备，35 kV采用户内金属铠装移开式开关柜。

2.2 220 kV沙南智能变电站绿色照明设计原则

绿色照明的关键步骤是要实现节能照明，这种节能照明并不是传统意义上简单的节能，还要注重照明质量以及工作人员的视觉感受、相关工作环境等更高要求。基于此，根据220 kV沙南智能变电站特点，确定绿色照明设计原则如下。

（1）选用高光效、防眩光、无光污染的光源。贴合“无人值守变电站”理念，选择结构安全可靠的灯具，减少照明灯具的维护次数，降低灯具的更换及维护等相关费用。

（2）针对不同变电站照明场所用电需求进行精准的照明设计。在满足220 kV沙南智能变电站各类场所的用电照度需求、相关工作人员活动需求的情况下，灵活选用经济节能环保、工艺可靠的新型灯具，尽量减少灯具数量。户外照明取消草坪灯、庭院灯，保留散热器区域投光灯，投光灯具全部采用太阳能LED灯具。

（3）开展人性化照明设计。全站灯具的功能运用更加人性化，户内照明采用微波感应灯具、光度可调灯具，使得灯具的使用能够更好地配合人员活动，从而降低能耗。

（4）选择材质坚固、结构安全、性能良好的照明灯具，注重配套相关电器的节能高效，同时合理控制光照强度。

2.3 传统灯具与LED灯具的对比、选择

绿色照明设计最为重要的一点就是对于高效光源的选用，所以在实际应用场合必须重视各种光源的特点和优点，选取最合适的光源进行设计。220 kV沙南智能变电站全站采用节能环保的LED灯，户外采用LED太阳能投光灯、户内采用智能LED感应灯具、LED应急照明灯具、LED防爆灯具。

通过变电站两种典型的照明场合对比传统照明灯具与绿色照明灯具。户内以人员较为密集的二次设备室为例，一般传统变电站屏柜光源多采用40 W荧光灯，而在沙南智能变电站全部采用的是18 W LED面板灯。在户内主变室、GIS配电装置室、电抗器室等场合，传统照明中较为理想的光源是250 W高压钠灯，现在沙南智能变电站采用光效为100 lm/W的光源的100 W LED投光灯。具体对比结果如表2所示。

表2 技术参数对比表

2.4 全站照明方案优化

220 kV沙南智能变电站作为全户内站，户外散热器区照明采用额定功率为100 W的防水防尘型LED投光灯，户外配电楼四周各设1盏100 W LED灯，并在满足户外照明要求的情况下取消草坪灯及庭院灯。灯具选用专用压铸铝工艺，采用钢化玻璃光罩，美观、耐用，且防腐、抗酸、耐碱；并且按先装灯具后装玻璃件、密封圈的顺序生产工艺，避免硅橡胶密封圈受高温老化而影响灯具密封性能和防水效果。通常常规全户内220 kV新建变电站需要15～20盏草坪灯，而且后期使用中还需要运行维护与故障检修费用，故220 kV沙南智能变电站在满足户外消防道路周边投光灯照度以及正常巡检要求的情况上，取消草坪灯及庭院灯。

户内配电楼中所用灯具均采用LED灯具，根据巡检人员活动情况合理优化布置。配电楼中二次设备区、35 kV开关柜设备区采用18 W可调式智能LED灯（57盏）。GIS设备区采用100 W LED投光灯（8盏），主变本体室采用100 W LED投光灯（共6盏），电容器室采用100 W LED投光灯（共6盏），蓄电池室采用18 W防爆平台灯（4盏）。对于照度工具要求低和人活动频率低的功能用房、门厅、楼梯间，采用20 W微波感应LED灯（5盏）。考虑应急照明开启的时间比较短，配电楼事故照明采用15 W LED壁灯（22盏）。

3 220 kV沙南变电站绿色照明方案和传统照明方案的技术经济对比

文章分析了220 kV沙南变电站的绿色照明方案和传统照明方案，并采用全寿命周期综合费用法进行经济比较。全寿命周期综合费用法（Total Owning Cost,TOC）是国际上常用的经济分析方法。设定初建运行电费按0.7元/kWh，每天工作10 h估算出初期建设费用和运行费用，并将在全寿命内逐年发生的运行费用经过贴现到初建时的等值费用，和初建费用相加，估算出7年总运行维护费用。该方法可以较为全面地反映220 kV沙南智能变电站采用两种不同照明设计下的经济性能，如表3～表5所示。

由表3～表5可知，在户外照明方案中，绿色照明方案的初建费用相比于传统照明方案费用多6 330.0元，但是7年总运行维护方案中，绿色照明方案较传统照明方案少51 051.0元，最终合计费用，绿色照明方案比传统照明方案少44 721.0元；在户内照明方案中，绿色照明方案的初建费用比传统照明方案费用多35 370.0元，但是7年总运行维护方案中绿色照明方案比传统照明方案少116 525.6元，最终合计费用绿色照明方案比传统照明方案少81 155.6元。由此可知，全站照明若采用绿色照明产品，尤其是在采用LED灯后，虽然在建设初期投资成本较高，但是在技术上具有明显优势，且全寿命周期内其经济性较好，既能满足智能变电站照明建设需求，又可以实现绿色可持续发展。

表3 沙南220kV智能变电站照明工程（户外照明）主要参数和费用对比表

表5 220 kV沙南智能变电站绿色照明的性价比分析

表4 沙南220 kV智能变电站照明工程（户内照明）主要参数和费用对比表

4 结束语

通过对比分析220 kV沙南智能变电站绿色照明方案与传统照明方案，可以得出以下结论：在智能变电站中采用配光合理、效率高的节能灯具，虽然在建设初期投入的费用较高，但是综合而言，绿色照明使用的单盏光源在光通量、显色指数上有较好的表现。在相同照度的条件下，其所需的光源数量更少，并且相较于传统光源，其使用寿命较长，年耗电量也较少；在人文设计方面，其设计精良、质量上乘的附件可以同时满足智能变电站美观性与可靠性的要求；在全寿命周期管理方面，绿色照明设计可以有效减少维护次数，提升整体经济性。综上所述，户内面积较大的智能变电站可以采用绿色照明方案，以获得更好的经济和环保效益。