220 kV沙南智能變電站綠色照明方案研究

魏 瀾

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司徐州供電分公司，江蘇 徐州 221005

0 引言

綠色照明是20世紀(jì)90年代初國際上對節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境的照明用電系統(tǒng)提出的概念，指根據(jù)用電場所的特點，設(shè)計科學(xué)合理的照明方案，同時注重采用高效環(huán)保的電光源以及照明燈具，運用綠色健康的建設(shè)工藝，以改善人們工作、學(xué)習(xí)、生活的條件和質(zhì)量，既滿足智能變電站照明動力設(shè)計要求，又能通過對變電站照明設(shè)備的優(yōu)化，節(jié)省照明設(shè)備投資和運維成本，滿足經(jīng)濟(jì)性和綠色發(fā)展雙重要求[1-5]。文章針對220 kV沙南智能變電站的特點，采用LED燈具替代白熾燈、熒光燈，戶外照明采用LED投光燈，戶內(nèi)照明采用“智能人性化”設(shè)計理念，配電樓進(jìn)出口、門廳中照明采用人體感應(yīng)加照度感應(yīng)控制，二次設(shè)備區(qū)可調(diào)亮度式智能LED燈，事故照明產(chǎn)品采用智能化切換控制回路，實現(xiàn)智能變電站智能化綠色照明。

1 變電站照明現(xiàn)狀及相關(guān)規(guī)定

1.1 變電站照明工程存在的普遍問題

現(xiàn)今的變電站內(nèi)照明燈具存在光源顯色性差、結(jié)構(gòu)不合理、材質(zhì)不過關(guān)、后期維護(hù)工作量大、光源光衰減顯著以及應(yīng)對突發(fā)事故的可靠性差等問題，這些問題都會影響變電站的安全可靠運行，甚至?xí)﹄姎庠O(shè)備、運行維護(hù)人員造成傷害，故采用科學(xué)安全經(jīng)濟(jì)的綠色照明方式迫在眉睫[6]。

1.2 變電站照明規(guī)程規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求

220 kV沙南智能變電站的照明設(shè)計部分，可分為正常照明設(shè)計和事故照明設(shè)計。各類照明場合的照度必須符合《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034—2013）[7]和《火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5390—2007）[8]的要求。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，220 kV沙南變電站的照明功率密度（LPD）目標(biāo)值如表1所示。

表1 不同變電站場所照明功率密度（LPD）目標(biāo)值

2 220 kV沙南智能變電站綠色照明設(shè)計

2.1 220 kV沙南智能變電站概況

該智能變電站為全戶內(nèi)站，主變壓器采用2臺戶內(nèi)三相自耦有載調(diào)壓油浸式變壓器，散熱器及油枕錯位高位布置于一層屋面。220 kV、110 kV、35 kV配電裝置創(chuàng)新性地同層共室布置，220 kV及110 kV均采用戶內(nèi)布置智能化GIS設(shè)備，35 kV采用戶內(nèi)金屬鎧裝移開式開關(guān)柜。

2.2 220 kV沙南智能變電站綠色照明設(shè)計原則

綠色照明的關(guān)鍵步驟是要實現(xiàn)節(jié)能照明，這種節(jié)能照明并不是傳統(tǒng)意義上簡單的節(jié)能，還要注重照明質(zhì)量以及工作人員的視覺感受、相關(guān)工作環(huán)境等更高要求?；诖耍鶕?jù)220 kV沙南智能變電站特點，確定綠色照明設(shè)計原則如下。

（1）選用高光效、防眩光、無光污染的光源。貼合“無人值守變電站”理念，選擇結(jié)構(gòu)安全可靠的燈具，減少照明燈具的維護(hù)次數(shù)，降低燈具的更換及維護(hù)等相關(guān)費用。

（2）針對不同變電站照明場所用電需求進(jìn)行精準(zhǔn)的照明設(shè)計。在滿足220 kV沙南智能變電站各類場所的用電照度需求、相關(guān)工作人員活動需求的情況下，靈活選用經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、工藝可靠的新型燈具，盡量減少燈具數(shù)量。戶外照明取消草坪燈、庭院燈，保留散熱器區(qū)域投光燈，投光燈具全部采用太陽能LED燈具。

（3）開展人性化照明設(shè)計。全站燈具的功能運用更加人性化，戶內(nèi)照明采用微波感應(yīng)燈具、光度可調(diào)燈具，使得燈具的使用能夠更好地配合人員活動，從而降低能耗。

（4）選擇材質(zhì)堅固、結(jié)構(gòu)安全、性能良好的照明燈具，注重配套相關(guān)電器的節(jié)能高效，同時合理控制光照強(qiáng)度。

2.3 傳統(tǒng)燈具與LED燈具的對比、選擇

綠色照明設(shè)計最為重要的一點就是對于高效光源的選用，所以在實際應(yīng)用場合必須重視各種光源的特點和優(yōu)點，選取最合適的光源進(jìn)行設(shè)計。220 kV沙南智能變電站全站采用節(jié)能環(huán)保的LED燈，戶外采用LED太陽能投光燈、戶內(nèi)采用智能LED感應(yīng)燈具、LED應(yīng)急照明燈具、LED防爆燈具。

通過變電站兩種典型的照明場合對比傳統(tǒng)照明燈具與綠色照明燈具。戶內(nèi)以人員較為密集的二次設(shè)備室為例，一般傳統(tǒng)變電站屏柜光源多采用40 W熒光燈，而在沙南智能變電站全部采用的是18 W LED面板燈。在戶內(nèi)主變室、GIS配電裝置室、電抗器室等場合，傳統(tǒng)照明中較為理想的光源是250 W高壓鈉燈，現(xiàn)在沙南智能變電站采用光效為100 lm/W的光源的100 W LED投光燈。具體對比結(jié)果如表2所示。

表2 技術(shù)參數(shù)對比表

2.4 全站照明方案優(yōu)化

220 kV沙南智能變電站作為全戶內(nèi)站，戶外散熱器區(qū)照明采用額定功率為100 W的防水防塵型LED投光燈，戶外配電樓四周各設(shè)1盞100 W LED燈，并在滿足戶外照明要求的情況下取消草坪燈及庭院燈。燈具選用專用壓鑄鋁工藝，采用鋼化玻璃光罩，美觀、耐用，且防腐、抗酸、耐堿；并且按先裝燈具后裝玻璃件、密封圈的順序生產(chǎn)工藝，避免硅橡膠密封圈受高溫老化而影響燈具密封性能和防水效果。通常常規(guī)全戶內(nèi)220 kV新建變電站需要15～20盞草坪燈，而且后期使用中還需要運行維護(hù)與故障檢修費用，故220 kV沙南智能變電站在滿足戶外消防道路周邊投光燈照度以及正常巡檢要求的情況上，取消草坪燈及庭院燈。

戶內(nèi)配電樓中所用燈具均采用LED燈具，根據(jù)巡檢人員活動情況合理優(yōu)化布置。配電樓中二次設(shè)備區(qū)、35 kV開關(guān)柜設(shè)備區(qū)采用18 W可調(diào)式智能LED燈（57盞）。GIS設(shè)備區(qū)采用100 W LED投光燈（8盞），主變本體室采用100 W LED投光燈（共6盞），電容器室采用100 W LED投光燈（共6盞），蓄電池室采用18 W防爆平臺燈（4盞）。對于照度工具要求低和人活動頻率低的功能用房、門廳、樓梯間，采用20 W微波感應(yīng)LED燈（5盞）?？紤]應(yīng)急照明開啟的時間比較短，配電樓事故照明采用15 W LED壁燈（22盞）。

3 220 kV沙南變電站綠色照明方案和傳統(tǒng)照明方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比

文章分析了220 kV沙南變電站的綠色照明方案和傳統(tǒng)照明方案，并采用全壽命周期綜合費用法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。全壽命周期綜合費用法（Total Owning Cost,TOC）是國際上常用的經(jīng)濟(jì)分析方法。設(shè)定初建運行電費按0.7元/kWh，每天工作10 h估算出初期建設(shè)費用和運行費用，并將在全壽命內(nèi)逐年發(fā)生的運行費用經(jīng)過貼現(xiàn)到初建時的等值費用，和初建費用相加，估算出7年總運行維護(hù)費用。該方法可以較為全面地反映220 kV沙南智能變電站采用兩種不同照明設(shè)計下的經(jīng)濟(jì)性能，如表3～表5所示。

由表3～表5可知，在戶外照明方案中，綠色照明方案的初建費用相比于傳統(tǒng)照明方案費用多6 330.0元，但是7年總運行維護(hù)方案中，綠色照明方案較傳統(tǒng)照明方案少51 051.0元，最終合計費用，綠色照明方案比傳統(tǒng)照明方案少44 721.0元；在戶內(nèi)照明方案中，綠色照明方案的初建費用比傳統(tǒng)照明方案費用多35 370.0元，但是7年總運行維護(hù)方案中綠色照明方案比傳統(tǒng)照明方案少116 525.6元，最終合計費用綠色照明方案比傳統(tǒng)照明方案少81 155.6元。由此可知，全站照明若采用綠色照明產(chǎn)品，尤其是在采用LED燈后，雖然在建設(shè)初期投資成本較高，但是在技術(shù)上具有明顯優(yōu)勢，且全壽命周期內(nèi)其經(jīng)濟(jì)性較好，既能滿足智能變電站照明建設(shè)需求，又可以實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

表3 沙南220kV智能變電站照明工程（戶外照明）主要參數(shù)和費用對比表

表5 220 kV沙南智能變電站綠色照明的性價比分析

表4 沙南220 kV智能變電站照明工程（戶內(nèi)照明）主要參數(shù)和費用對比表

4 結(jié)束語

通過對比分析220 kV沙南智能變電站綠色照明方案與傳統(tǒng)照明方案，可以得出以下結(jié)論：在智能變電站中采用配光合理、效率高的節(jié)能燈具，雖然在建設(shè)初期投入的費用較高，但是綜合而言，綠色照明使用的單盞光源在光通量、顯色指數(shù)上有較好的表現(xiàn)。在相同照度的條件下，其所需的光源數(shù)量更少，并且相較于傳統(tǒng)光源，其使用壽命較長，年耗電量也較少；在人文設(shè)計方面，其設(shè)計精良、質(zhì)量上乘的附件可以同時滿足智能變電站美觀性與可靠性的要求；在全壽命周期管理方面，綠色照明設(shè)計可以有效減少維護(hù)次數(shù)，提升整體經(jīng)濟(jì)性。綜上所述，戶內(nèi)面積較大的智能變電站可以采用綠色照明方案，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。