武成輝

摘 要：以岢嵐220 kV變電站照明系統(tǒng)為研究對象，貫徹變電站全壽命周期設(shè)計理念，分析了LED燈、白熾燈和熒光燈等傳統(tǒng)光源在經(jīng)濟、社會效益上的差異，提出了用LED燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)白熾燈、熒光燈的設(shè)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(dāng)化簡，在40年的全壽命周期內(nèi)對LED燈和傳統(tǒng)光源進行經(jīng)濟效益比較；首次對變電站節(jié)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(guān)鍵詞：變電站；照明；節(jié)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(tǒng)是變電站穩(wěn)定運行的保障，而光源是照明系統(tǒng)的重要組成部分。在倡導(dǎo)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(tǒng)的節(jié)能、降耗起著決定性的作用。因此，LED燈具的應(yīng)用就顯得尤為重要。

能源是國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活必需的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，但隨著全球能源消耗量的不斷上漲，開發(fā)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(huán)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(jié)能、環(huán)保的照明燈具成為變電站照明設(shè)計的首要選擇，也為變電站創(chuàng)優(yōu)提供了依據(jù)。

1 實施“綠色照明”的必要性

根據(jù)《330 kV～750 kV智能變電站設(shè)計規(guī)范》（Q/GDW 394—2009），智能變電站應(yīng)選用配光合理、效率高的節(jié)能環(huán)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(xiàn)“綠色照明”的標準化設(shè)計，有利于提高智能變電站照明質(zhì)量、降低照明器材投資、減少電能損耗、美化變電站環(huán)境，同時符合建立節(jié)約型社會的要求。

2 變電站照明工程的主要問題

2.1 生產(chǎn)運行部門關(guān)注的問題

通過向各生產(chǎn)運行單位調(diào)研，關(guān)心的主要問題可以歸納為以下兩點：①根據(jù)國網(wǎng)公司提出的“兩型一化”變電站的設(shè)計要求，變電站內(nèi)宜選用節(jié)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(tǒng)存在的主要問題

變電站照明系統(tǒng)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(xiàn)生銹；③室內(nèi)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(wěn)定，應(yīng)對突發(fā)事故的可靠性差。

2.3 “綠色照明”的設(shè)計原則

“綠色照明”最關(guān)鍵的要求是實現(xiàn)照明節(jié)能，因此要充分運用現(xiàn)代科技手段提高照明工程設(shè)計水平和照明器材效率。根據(jù)《火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計技術(shù)規(guī)范》（DLGJ 56—1995）、《建筑照明設(shè)計標準》（GB 50034—2004）中的要求，結(jié)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(shè)計應(yīng)遵循以下基本原則：①根據(jù)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(yè)區(qū)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(shè)計，增加燈具使用靈活性，減少燈具數(shù)量；④選擇結(jié)構(gòu)安全可靠、配光高效合理的燈具，注重配套電器（比如鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器等）的節(jié)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(jié)能的首要因素，必須結(jié)合各種光源的特點和優(yōu)點，并區(qū)分適用場合。目前，變電站內(nèi)主要應(yīng)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(guī)格，同時易于控光，沒有附件，光色宜人，且價格低廉，被應(yīng)用在藝術(shù)照明和裝飾照明中，特別適于要求顯色性高、頻繁開關(guān)或需要避免對測試設(shè)備產(chǎn)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(nèi)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(shù)照明光源。

3.2 熒光燈

熒光燈是氣體放電燈中應(yīng)用最廣泛的一種光源，是高效節(jié)能光源，發(fā)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(zhèn)流熒光燈代替白熾燈。

熒光燈對鎮(zhèn)流器的要求較高，鎮(zhèn)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(zhèn)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(wǎng)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(zhuǎn)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(fā)光二極管）的縮寫，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點。

風(fēng)光互補LED燈是LED燈的一種，其工作原理是首創(chuàng)散熱器與燈殼一體化設(shè)計，利用自然風(fēng)作為動力，風(fēng)輪吸收風(fēng)的能量，帶動風(fēng)力發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?jīng)過控制器的整流，穩(wěn)壓作用，把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，向蓄電池組充電并儲存電能。利用光伏效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)化為直流電，供負載使用或者貯存于蓄電池內(nèi)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(tǒng)的鈉燈相比，可節(jié)省60%以上的用電；無不良眩光，無頻閃現(xiàn)象；啟動無延時，通電即可達正常亮度；綠色環(huán)保無污染，不含鉛、汞等污染元素；與太陽能結(jié)合是絕好搭檔，充分發(fā)揮LED直流低壓工作和節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。

4 岢嵐照明設(shè)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(fēng)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(xiàn)LED節(jié)能燈具的優(yōu)勢。照明配電箱組屏布置在二次設(shè)備室，并接入變電站輔助控制系統(tǒng)，實現(xiàn)智能變電站節(jié)能、環(huán)保等特點。

4.1 LCC用于照明計算的基本條件和假設(shè)條件

根據(jù)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(shè)條件如下：①研究工程計算壽命周期T0，預(yù)計變電站的設(shè)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(nèi)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(chǎn)品，光效取中間值；⑥設(shè)備的更換以年為單位，計算費用時以年為節(jié)點；⑦根據(jù)照明光源的特點，燈具壽命期結(jié)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(jīng)濟效益分析時，只計入CI，CM。⑧燈具安裝時，安裝費統(tǒng)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(tǒng)計的利率，r=6.4%，統(tǒng)計過程中忽略通脹因素。

本文應(yīng)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(jīng)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(guān)系見表1。

5 結(jié)束語

本專題研究了變電站照明光源的應(yīng)用情況，分析了各種光源的優(yōu)、缺點，簡述了幾種新型節(jié)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(nèi)，在經(jīng)濟效益、環(huán)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(tǒng)光源的差異性。計算結(jié)果表明，用LED燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源在經(jīng)濟上具有巨大的優(yōu)勢，在高效、節(jié)能、環(huán)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(jīng)濟效益的綠色光源。

〔編輯：李玨〕

4 岢嵐照明設(shè)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(fēng)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(xiàn)LED節(jié)能燈具的優(yōu)勢。照明配電箱組屏布置在二次設(shè)備室，并接入變電站輔助控制系統(tǒng)，實現(xiàn)智能變電站節(jié)能、環(huán)保等特點。

4.1 LCC用于照明計算的基本條件和假設(shè)條件

根據(jù)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(shè)條件如下：①研究工程計算壽命周期T0，預(yù)計變電站的設(shè)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(nèi)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(chǎn)品，光效取中間值；⑥設(shè)備的更換以年為單位，計算費用時以年為節(jié)點；⑦根據(jù)照明光源的特點，燈具壽命期結(jié)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(jīng)濟效益分析時，只計入CI，CM。⑧燈具安裝時，安裝費統(tǒng)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(tǒng)計的利率，r=6.4%，統(tǒng)計過程中忽略通脹因素。

本文應(yīng)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(jīng)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(guān)系見表1。

5 結(jié)束語

本專題研究了變電站照明光源的應(yīng)用情況，分析了各種光源的優(yōu)、缺點，簡述了幾種新型節(jié)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(nèi)，在經(jīng)濟效益、環(huán)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(tǒng)光源的差異性。計算結(jié)果表明，用LED燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源在經(jīng)濟上具有巨大的優(yōu)勢，在高效、節(jié)能、環(huán)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(jīng)濟效益的綠色光源。

〔編輯：李玨〕

4 岢嵐照明設(shè)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(fēng)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(xiàn)LED節(jié)能燈具的優(yōu)勢。照明配電箱組屏布置在二次設(shè)備室，并接入變電站輔助控制系統(tǒng)，實現(xiàn)智能變電站節(jié)能、環(huán)保等特點。

4.1 LCC用于照明計算的基本條件和假設(shè)條件

根據(jù)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(shè)條件如下：①研究工程計算壽命周期T0，預(yù)計變電站的設(shè)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(nèi)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(chǎn)品，光效取中間值；⑥設(shè)備的更換以年為單位，計算費用時以年為節(jié)點；⑦根據(jù)照明光源的特點，燈具壽命期結(jié)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(jīng)濟效益分析時，只計入CI，CM。⑧燈具安裝時，安裝費統(tǒng)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(tǒng)計的利率，r=6.4%，統(tǒng)計過程中忽略通脹因素。

本文應(yīng)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(jīng)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(guān)系見表1。

5 結(jié)束語

本專題研究了變電站照明光源的應(yīng)用情況，分析了各種光源的優(yōu)、缺點，簡述了幾種新型節(jié)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(nèi)，在經(jīng)濟效益、環(huán)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(tǒng)光源的差異性。計算結(jié)果表明，用LED燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源在經(jīng)濟上具有巨大的優(yōu)勢，在高效、節(jié)能、環(huán)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(jīng)濟效益的綠色光源。

〔編輯：李玨〕