變電站綠色照明應(yīng)用專題報(bào)告

武成輝

摘 要：以岢嵐220 kV變電站照明系統(tǒng)為研究對(duì)象，貫徹變電站全壽命周期設(shè)計(jì)理念，分析了LED燈、白熾燈和熒光燈等傳統(tǒng)光源在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)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(duì)全壽命周期成本的組成進(jìn)行了適當(dāng)化簡(jiǎn)，在40年的全壽命周期內(nèi)對(duì)LED燈和傳統(tǒng)光源進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較；首次對(duì)變電站節(jié)能的社會(huì)效益進(jìn)行了論述，指出LED光源對(duì)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(hào)：TM63；TM923.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）07-0066-02

照明系統(tǒng)是變電站穩(wěn)定運(yùn)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(shí)代，光源選擇的合理性不僅會(huì)影響照明的效果，同時(shí)還對(duì)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(guó)民經(jīng)濟(jì)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(wú)污染的新能源越顯重要，因?yàn)檫@不僅可以緩解能源緊張，還可以降低對(duì)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(jì)的首要選擇，也為變電站創(chuàng)優(yōu)提供了依據(jù)。

1 實(shí)施“綠色照明”的必要性

根據(jù)《330 kV～750 kV智能變電站設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)“綠色照明”的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，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(shí)符合建立節(jié)約型社會(huì)的要求。

2 變電站照明工程的主要問(wèn)題

2.1 生產(chǎn)運(yùn)行部門關(guān)注的問(wèn)題

通過(guò)向各生產(chǎn)運(yùn)行單位調(diào)研，關(guān)心的主要問(wèn)題可以歸納為以下兩點(diǎn)：①根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司提出的“兩型一化”變電站的設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(wèn)題

變電站照明系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：①燈具布置不合理，造成光線不均勻，使有些地方亮度過(guò)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(duì)突發(fā)事故的可靠性差。

2.3 “綠色照明”的設(shè)計(jì)原則

“綠色照明”最關(guān)鍵的要求是實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能，因此要充分運(yùn)用現(xiàn)代科技手段提高照明工程設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)規(guī)范》（DLGJ 56—1995）、《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（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(jì)應(yīng)遵循以下基本原則：①根據(jù)工作場(chǎng)所照度要求、工作需求和照明種類的不同，選用高光效、長(zhǎng)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(wú)光污染的照明器具；③開展精細(xì)化照明設(shè)計(jì)，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(hù)性能，降低后期維護(hù)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(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，并區(qū)分適用場(chǎng)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(qiáng)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(shí)易于控光，沒(méi)有附件，光色宜人，且價(jià)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(duì)測(cè)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(jìn)行多次的更換，運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)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(dá)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(duì)鎮(zhèn)流器的要求較高，鎮(zhèn)流器對(duì)熒光燈的壽命有很大的影響。目前，日光燈越來(lái)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(diǎn)，低電壓下仍能啟動(dòng)和工作，無(wú)頻閃和噪聲。但是，該電路的工作頻率高達(dá)20～30 kHz，有較嚴(yán)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(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染，甚至對(duì)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(diǎn)是光源使用壽命長(zhǎng)、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(dá)到10 000～20 000 h，光衰時(shí)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(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)。

風(fēng)光互補(bǔ)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(jì)，利用自然風(fēng)作為動(dòng)力，風(fēng)輪吸收風(fēng)的能量，帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?jīng)過(guò)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(chǔ)存電能。利用光伏效應(yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為直流電，供負(fù)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(guò)外殼散熱翼與空氣對(duì)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(jì)算，其壽命也在12年以上，且維護(hù)費(fèi)用極低。與傳統(tǒng)的鈉燈相比，可節(jié)省60%以上的用電；無(wú)不良眩光，無(wú)頻閃現(xiàn)象；啟動(dòng)無(wú)延時(shí)，通電即可達(dá)正常亮度；綠色環(huán)保無(wú)污染，不含鉛、汞等污染元素；與太陽(yáng)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(diǎn)。

4 岢嵐照明設(shè)計(jì)

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(chǎng)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(bǔ)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(shì)。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(shí)現(xiàn)智能變電站節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)。

4.1 LCC用于照明計(jì)算的基本條件和假設(shè)條件

根據(jù)照明裝置的特點(diǎn)，計(jì)算全壽命周期費(fèi)用時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，基準(zhǔn)條件和計(jì)算假設(shè)條件如下：①研究工程計(jì)算壽命周期T0，預(yù)計(jì)變電站的設(shè)計(jì)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(hù)試驗(yàn)費(fèi)用C0，假定C0固定不變，同時(shí)認(rèn)為C0僅包括人工費(fèi)用，不考慮停電損失電力負(fù)荷；④站內(nèi)所有光源的正常工作時(shí)間是10 h/d；⑤所采購(gòu)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(jì)算費(fèi)用時(shí)以年為節(jié)點(diǎn)；⑦根據(jù)照明光源的特點(diǎn)，燈具壽命期結(jié)束時(shí)更換新燈具，安裝比較方便，忽略安裝時(shí)間、故障成本、廢棄成本，做經(jīng)濟(jì)效益分析時(shí)，只計(jì)入CI，CM。⑧燈具安裝時(shí)，安裝費(fèi)統(tǒng)一為10元/只；⑨以中國(guó)人民銀行2012-05以上貸款利率作為本文的統(tǒng)計(jì)的利率，r=6.4%，統(tǒng)計(jì)過(guò)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(jì)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(yǔ)

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(diǎn)，簡(jiǎn)述了幾種新型節(jié)能光源的性能特點(diǎn)，首次將耗電費(fèi)用計(jì)入全壽命周期的計(jì)算模型中。整個(gè)工程的生命周期內(nèi)，在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益、社會(huì)效益上對(duì)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(jì)算結(jié)果表明，用LED燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源在經(jīng)濟(jì)上具有巨大的優(yōu)勢(shì)，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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的綠色光源。

〔編輯：李玨〕

4 岢嵐照明設(shè)計(jì)

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(chǎng)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(bǔ)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(shì)。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(shí)現(xiàn)智能變電站節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)。

4.1 LCC用于照明計(jì)算的基本條件和假設(shè)條件

根據(jù)照明裝置的特點(diǎn)，計(jì)算全壽命周期費(fèi)用時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，基準(zhǔn)條件和計(jì)算假設(shè)條件如下：①研究工程計(jì)算壽命周期T0，預(yù)計(jì)變電站的設(shè)計(jì)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(hù)試驗(yàn)費(fèi)用C0，假定C0固定不變，同時(shí)認(rèn)為C0僅包括人工費(fèi)用，不考慮停電損失電力負(fù)荷；④站內(nèi)所有光源的正常工作時(shí)間是10 h/d；⑤所采購(gòu)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(jì)算費(fèi)用時(shí)以年為節(jié)點(diǎn)；⑦根據(jù)照明光源的特點(diǎn)，燈具壽命期結(jié)束時(shí)更換新燈具，安裝比較方便，忽略安裝時(shí)間、故障成本、廢棄成本，做經(jīng)濟(jì)效益分析時(shí)，只計(jì)入CI，CM。⑧燈具安裝時(shí)，安裝費(fèi)統(tǒng)一為10元/只；⑨以中國(guó)人民銀行2012-05以上貸款利率作為本文的統(tǒng)計(jì)的利率，r=6.4%，統(tǒng)計(jì)過(guò)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(jì)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(yǔ)

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(diǎn)，簡(jiǎn)述了幾種新型節(jié)能光源的性能特點(diǎn)，首次將耗電費(fèi)用計(jì)入全壽命周期的計(jì)算模型中。整個(gè)工程的生命周期內(nèi)，在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益、社會(huì)效益上對(duì)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(jì)算結(jié)果表明，用LED燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源在經(jīng)濟(jì)上具有巨大的優(yōu)勢(shì)，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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的綠色光源。

〔編輯：李玨〕

4 岢嵐照明設(shè)計(jì)

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(chǎng)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(bǔ)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(shì)。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(shí)現(xiàn)智能變電站節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)。

4.1 LCC用于照明計(jì)算的基本條件和假設(shè)條件

根據(jù)照明裝置的特點(diǎn)，計(jì)算全壽命周期費(fèi)用時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，基準(zhǔn)條件和計(jì)算假設(shè)條件如下：①研究工程計(jì)算壽命周期T0，預(yù)計(jì)變電站的設(shè)計(jì)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(hù)試驗(yàn)費(fèi)用C0，假定C0固定不變，同時(shí)認(rèn)為C0僅包括人工費(fèi)用，不考慮停電損失電力負(fù)荷；④站內(nèi)所有光源的正常工作時(shí)間是10 h/d；⑤所采購(gòu)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(jì)算費(fèi)用時(shí)以年為節(jié)點(diǎn)；⑦根據(jù)照明光源的特點(diǎn)，燈具壽命期結(jié)束時(shí)更換新燈具，安裝比較方便，忽略安裝時(shí)間、故障成本、廢棄成本，做經(jīng)濟(jì)效益分析時(shí)，只計(jì)入CI，CM。⑧燈具安裝時(shí)，安裝費(fèi)統(tǒng)一為10元/只；⑨以中國(guó)人民銀行2012-05以上貸款利率作為本文的統(tǒng)計(jì)的利率，r=6.4%，統(tǒng)計(jì)過(guò)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(jì)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(yǔ)

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(diǎn)，簡(jiǎn)述了幾種新型節(jié)能光源的性能特點(diǎn)，首次將耗電費(fèi)用計(jì)入全壽命周期的計(jì)算模型中。整個(gè)工程的生命周期內(nèi)，在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益、社會(huì)效益上對(duì)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(jì)算結(jié)果表明，用LED燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源在經(jīng)濟(jì)上具有巨大的優(yōu)勢(shì)，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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的綠色光源。

〔編輯：李玨〕