變電站LED綠色照明系統(tǒng)應(yīng)用分析

劉 濤，劉明月

（沈陽電力勘測設(shè)計院，遼寧 沈陽 110003）

變電站LED綠色照明系統(tǒng)應(yīng)用分析

劉 濤，劉明月

（沈陽電力勘測設(shè)計院，遼寧 沈陽 110003）

隨著電氣技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站內(nèi)照明設(shè)計采用LED綠色設(shè)備，對站內(nèi)安全運行以及建筑節(jié)能減排將發(fā)揮舉足輕重的作用。以分析LED綠色照明優(yōu)勢為基礎(chǔ)，對站內(nèi)安全運行以及建筑節(jié)能減排進行論證，闡述了智能輔助控制系統(tǒng)與LED綠色照明設(shè)備的結(jié)合方式。

LED；智能輔助控制系統(tǒng)；光伏

隨著國家電網(wǎng)公司建議“兩型一化”變電站原則的逐步推廣，作為變電站不可或缺的照明在設(shè)計思想上也必須按照“資源節(jié)約、環(huán)境友好”的原則進行設(shè)計。近年來，變電站的輔助系統(tǒng)要求日益提高，變電站本體輔助系統(tǒng)耗能已占站用變?nèi)萘康?0%，使站用變?nèi)萘坎粩嘣黾樱哟罅嗽O(shè)備的投入支出。因此進行變電站建筑節(jié)能，不僅有著巨大的經(jīng)濟效益，還可以改善變電站室內(nèi)熱環(huán)境，減少污染，提高變電站運行環(huán)境水平，并能帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展［1］。

1 變電站采用LED燈具的優(yōu)勢

LED被稱為第四代照明光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點。在變電站內(nèi)二次設(shè)備室等部分重要設(shè)備房間內(nèi)使用LED照明，高效節(jié)能，光通量達到4 000 Lm以上，平均使用壽命在5萬h以上；10 kV配電裝置室、電容器室、接地變室和預(yù)留設(shè)備間內(nèi)墻壁上安裝LED泛光燈，無頻閃、無眩光。LED燈具采用特制反光鏡和低眩光技術(shù)，燈具附件采用減震、散熱結(jié)構(gòu)和密封、防腐處理，增強了燈具的可靠性，降低了故障率，能滿足運行和檢修需要。對蓄電池室內(nèi)采用防爆型LED節(jié)能泛光燈，以滿足蓄電池室內(nèi)對燈具的需求。電纜隧道和電纜豎井內(nèi)采用LED節(jié)能通道燈，其光效高，耗電量僅為相同光通量白熾燈的20%。全壽命周期內(nèi)無需更換光源，光源發(fā)光效率高，功耗低，顯色性好，功率因數(shù)大于0.95。

2 變電站智能輔助系統(tǒng)對照明系統(tǒng)的控制

智能輔助系統(tǒng)中集成照明輔助控制部分利用計算機、無線通信數(shù)據(jù)傳輸、擴頻電力載波通信、計算機智能化信息處理及節(jié)能型電器控制等技術(shù)組成的遙控、遙信控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)對照明設(shè)備的智能化控制［2］。對多回路照明系統(tǒng)，智能輔助系統(tǒng)可實現(xiàn)逐級多回路靈活控制。智能輔助燈光控制組件與就地翹板開關(guān)并行連接，相互獨立、互不干擾。

照明輔助控制部分通過計算機后臺分析，智能靈活的與變電站視頻輔助控制部分、消防輔助控制部分形成聯(lián)動。當(dāng)夜間視頻裝置啟動時，通過智能輔助系統(tǒng)的聯(lián)動功能，啟動照明系統(tǒng)，使被觀察區(qū)域滿足照度要求；與火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動，當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時，通過智能輔助系統(tǒng)聯(lián)切非消防電力負荷，實現(xiàn)變電站安全穩(wěn)定運行［3］。

3 LED燈具存在的問題

照明燈具多采用大功率LED。目前大功率LED的光效僅15%～30%，其余大多數(shù)能量轉(zhuǎn)化為熱能。如果熱能不能有效排出，將導(dǎo)致嚴重后果。高溫會降低LED的光通量及其發(fā)光效率、引起光波紅移、偏色，同時還會引起器件老化等不良現(xiàn)象，最重要的是會使LED壽命呈指數(shù)縮減，資料顯示，溫度每升高10℃，壽命約減少一半。因此，LED熱管理十分重要。熱傳遞的3種基本方式為傳導(dǎo)、對流和輻射，熱管理分為瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析。散熱器的主要傳遞途徑為傳導(dǎo)和對流散熱，自然對流下的輻射散熱也不容忽視［4］。

散熱技術(shù)是LED燈具設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一，良好的散熱效果是LED燈具性能的保證。一般LED照明燈具的熱管理精度在±2℃以內(nèi)。通過對影響LED燈具散熱因素進行分析，可以得到如下結(jié)論：

a.通過系統(tǒng)散熱設(shè)計可以降低LED結(jié)溫，但不能無限制地降低系統(tǒng)溫度；

b.減小熱阻較大部件的熱阻值可以有效降低LED結(jié)溫；

c.改善對流環(huán)境（增加風(fēng)扇）可明顯降低系統(tǒng)溫度，但需要注意系統(tǒng)的壽命和可靠度；

d.利用紅外輻射也可以有效幫助散熱；

e.降低系統(tǒng)溫度的根本原因是提高LED光效、減小生熱率。

4 金鹵燈具與LED燈具對比分析

燈具性能對比分析情況如表1所示。將使用的金鹵燈具與LED燈具在數(shù)量、總功率及應(yīng)用效果方面進行統(tǒng)計，如表2所示。經(jīng)濟性對比分析如表3所示。

表1 燈具性能對比分析

表2 使用數(shù)量、總功率及應(yīng)用效果對比

表3 經(jīng)濟性對比分析

由以上數(shù)據(jù)可知，采用LED燈具后，相比于傳統(tǒng)燈具，整個工程主要在以下方面產(chǎn)生了效益：

a.以7年為1個周期（因燈具一般保用7年），7年的電費及維護費用減少82.7%；

b.購買燈具的一次性投資費用高出48%，但由于在整個系統(tǒng)中占比不大，僅電費節(jié)約費用一項就可以沖抵；

c.LED光源不含鉛、鉻等有害元素，綠色環(huán)保，提升工程形象，帶來無形的節(jié)能環(huán)保社會效益及巨大的經(jīng)濟效益，這是無法用數(shù)字來衡量的。

5 光伏系統(tǒng)要求

為提倡清潔能源的使用，本站采用光伏發(fā)電系統(tǒng)。預(yù)計在變電站樓頂安裝130塊光伏電池板，光伏裝機容量達到32.5 kW，根據(jù)變電站380 V交流電源的接線形式，光伏發(fā)電系統(tǒng)為主供電源，當(dāng)黑天及陰霾等天氣光伏系統(tǒng)發(fā)電不足時，由站用變壓器給全站負荷供電。因此，減小用電負荷是保證光伏系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要條件。從LED照明燈具與傳統(tǒng)燈具對比中可以看出，LED照明系統(tǒng)實際用電負荷僅為傳統(tǒng)照明系統(tǒng)用電負荷的25%，這樣減少了光伏發(fā)電系統(tǒng)的負荷壓力，維護了光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

6 結(jié)束語

綜上分析了變電站照明設(shè)計的特點，通過對合理選擇光源、燈具、照明標準值以及照明控制方式等方面的探討，結(jié)合變電站工程實際情況作出普通燈具與LED燈具的全壽命周期對比，證明LED的內(nèi)在特征決定了它為最理想光源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，其經(jīng)濟耐用不易損壞的特性非常適合在無人值班的變電站中應(yīng)用。

［1］宋璇坤，李敬如，肖智宏，等.新一代智能變電站整體設(shè)計方案［J］.電力建設(shè)，2012，33（11）：1－5.

［2］張幼明，高忠繼，黃 旭.智能變電站技術(shù)應(yīng)用研究［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（5）：12－14.

［3］柳國梁，張新育，胡兆明.變電站模塊化建設(shè)研究綜述［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（7）：36－38.

［4］云 飛.綠色變電站和變電站設(shè)計模型［J］.城市建設(shè)理論研究，2014，4（11）：40－41.

Application Analysis on LED Green Lighting System for Substation

LIU Tao，LIU Ming?yue
（Shenyang Electric Power Survey＆Design Institute，Shenyang，Liaoning 110003，China）

With the continuous development of electrical technology，lighting design in substation using LED green equipment for safe operation and energy saving?discharge reducing is very important.Based on LED green lighting advantage，safe operation and energy saving?discharge reducing are elucidated，the combination of intelligent auxiliary control system and LED green light equipment is dis?cussed.

LED；Intelligent auxiliary control system；Photovoltaic

TM63

A

1004－7913（2016）06－0035－03

劉 濤（1982—），男，學(xué)士，工程師，從事220 kV及以下變電站電氣一、二次設(shè)計工作。

2016－02－29）