變電站綠色照明設(shè)計(jì)中LED的應(yīng)用分析

晏格

（重慶五一技師學(xué)院，重慶 401320）

隨著國家電網(wǎng)公司對(duì)“兩型一化”變電站設(shè)計(jì)原理的建議逐步得到推廣，作為一個(gè)變電站不可忽視的照明在其設(shè)計(jì)理念上也必須遵循“資源節(jié)約、環(huán)境友好”的設(shè)計(jì)理念。近年來，變電站對(duì)輔助變頻系統(tǒng)的技術(shù)要求越來越高，變電站的本體輔助變頻系統(tǒng)的耗能目標(biāo)已經(jīng)達(dá)到站用變頻系統(tǒng)容量的70%左右，使站用變頻系統(tǒng)容量不斷擴(kuò)大，加大了對(duì)設(shè)備的維護(hù)和投入開銷。

一、LED 燈的發(fā)展及特點(diǎn)

（一）LED 燈具的發(fā)展及前景

LED 是一種通過直接將光與電能進(jìn)行變換而生成光的新型固態(tài)液晶半導(dǎo)體發(fā)光元件。LED 是一種集應(yīng)用電子（或諸如固體光學(xué)、電子元件工程）、材料（或諸如發(fā)光半導(dǎo)體封裝發(fā)光照明材料、封裝發(fā)光材料）于一身的新型固態(tài)光源照明專用光源。

高亮度LED（以下具體簡稱為HB-LED）及有機(jī)晶體發(fā)光反射二極管（OLED）一直認(rèn)為是我國綠色白光照明未來發(fā)展趨勢，特別重要的原因是由于OLED，它們都是屬于一種擴(kuò)散型有機(jī)表面反射光源，已經(jīng)完全能夠直接獲得照射包含綠色白光和紅光譜在內(nèi)的全部各種顏色的有機(jī)發(fā)射光，并且它們可以在各種玻璃、陶瓷、金屬、塑料等多種復(fù)合材料上直接進(jìn)行復(fù)合制作，燈光下的氣候和環(huán)境氛圍也因此可以自由進(jìn)行協(xié)調(diào)。隨著目前我國的照明制造過程工藝技術(shù)和現(xiàn)代照明設(shè)備應(yīng)用專業(yè)技術(shù)的不斷改進(jìn)，HB-LED 及OLED 產(chǎn)品都會(huì)在我國照明應(yīng)用行業(yè)中逐漸進(jìn)入一個(gè)走向商業(yè)化的綜合應(yīng)用發(fā)展階段。

（二）LED 燈具特點(diǎn)

1.環(huán)保和綠色節(jié)能。LED的發(fā)光節(jié)能效率比較高，LED的最大功率發(fā)光節(jié)能效率約在僅為100lm/w 左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地要高于一般發(fā)光節(jié)能型號(hào)的熒光燈，相同的燈光亮度下它所消耗發(fā)光電源的照明成本約為一般節(jié)能熒光燈的照明所用燈管的1/2。其中一個(gè)光源信號(hào)是一個(gè)定向光的輸入。通過合理的二次定向配光照射裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以輕松實(shí)現(xiàn)定向反射照明，但此種配光特性也比較容易使人產(chǎn)生頭部暈眩。2.堅(jiān)實(shí)耐用。LED 臺(tái)燈光源的使用壽命長，一般最多一年可以使用超過50000h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)已經(jīng)超出了我們傳統(tǒng)的日光燈具，而且由于LED 臺(tái)燈采用的光源是一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，頻繁地對(duì)它進(jìn)行光源開關(guān)，不會(huì)嚴(yán)重地影響它們的正常使用壽命。3.環(huán)保。LED 為全固態(tài)發(fā)光體，由無毒半導(dǎo)體材料做成，可回收利用，對(duì)環(huán)境無污染。4.抗震保護(hù)能力好。LED 系列產(chǎn)品特點(diǎn)是全部采用一種固態(tài)材料封裝，抗高壓振動(dòng)性及耐沖擊腐蝕能力好，不易受到損壞，運(yùn)輸方便，可以直接安裝在任何一種微型或者完全自動(dòng)封閉的電子設(shè)備中。5.采用低電壓傳感器。單顆大功率LED的工作電壓較低（DC2.0～3.6V），可以安全地觸摸。6.啟動(dòng)時(shí)間短。LED 響應(yīng)時(shí)間在微秒級(jí)別，接通電源后會(huì)立即點(diǎn)亮。

二、現(xiàn)階段LED 燈具存在的問題

現(xiàn)行的照明設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)紅外照明如白熾燈及其他熒光燈等直接射線光源以及表面照明光源而制定的，對(duì)于LED 這種新型點(diǎn)光源，目前尚沒有一個(gè)能夠與之相匹配的照明設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于一些大功率的小型LED 發(fā)光燈具，散熱上的問題如果解決得不好，熱量就可能會(huì)直接將其集中反射到整個(gè)LED的發(fā)光芯片內(nèi)部，LED的反射光的有效視覺性能就會(huì)隨之有所明顯下降，當(dāng)色溫高于50℃時(shí)，色溫就可能會(huì)隨之有所明顯升高。

現(xiàn)階段對(duì)于LED 兩種白光的無線接收和混色獲取都主要用的是通過混色接收方式，這種白光接收混色方式還可能存在伴隨著色溫偏高以及白光顯色指數(shù)偏低等諸多問題，致使被照物體的顏色發(fā)生失真，從而有效地限制了這種白光LED的應(yīng)用。抵御共模雷電和強(qiáng)烈的共模電磁場輻射干擾能力明顯存在不足，雷電輻射作用下直接形成的由光譜波和無線電波形所引起的較強(qiáng)共模電磁干擾，容易直接造成擊穿圍繞在整個(gè)驅(qū)動(dòng)控制電路內(nèi)部的EMC 較大接地驅(qū)動(dòng)電容或者較小對(duì)地電容間隙，從而直接造成了對(duì)驅(qū)動(dòng)控制電路的嚴(yán)重破壞。其中的高場合和強(qiáng)度對(duì)于各種通用電子和元器件的實(shí)際使用壽命都會(huì)有很大的直接影響。

三、LED 在變電站綠色照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）變電站照明燈具的選擇

燈具是一種實(shí)現(xiàn)照明作業(yè)功能的最佳終端執(zhí)行元件，合理地選擇燈具才是實(shí)現(xiàn)綠色照明目標(biāo)的關(guān)鍵。不要簡單地認(rèn)為使用LED 照明燈具是一項(xiàng)實(shí)施綠色照明的工程，要在照度規(guī)范、光源和燈具的選擇等各個(gè)環(huán)節(jié)上都要貫徹“綠色照明”的設(shè)計(jì)思想，除了滿足照明規(guī)程和技術(shù)規(guī)范的要求外，其中燈具一般的選擇原則有以下幾點(diǎn)。

根據(jù)水力變電站各個(gè)使用區(qū)域不同的地理環(huán)境和氣候條件，建筑物的使用空間面積大小和建筑尺寸，合理地設(shè)計(jì)選擇變電照明燈的光源和使用燈具。根據(jù)實(shí)際照明使用時(shí)間地點(diǎn)的燈光需求，選擇室內(nèi)照明使用光源的具體亮度和燈光顯色性、合適的燈光顏色色溫和照明光源發(fā)光燈的效率以及如何延長其照明使用壽命、是否能夠有效滿足室內(nèi)照明對(duì)眩光的亮度限制和正確配光等等。對(duì)于一種可以使用壽命長，光效高，性價(jià)比高的家庭照明專用燈具，其補(bǔ)光附件自動(dòng)開啟補(bǔ)光特性好，節(jié)電補(bǔ)光效果佳。相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)制訂對(duì)照明設(shè)施進(jìn)行維修和管理的措施，增強(qiáng)對(duì)照明燈具的自身免維修性，降低后期生產(chǎn)運(yùn)行的成本。

（二）熒光燈與LED 燈在變電站的應(yīng)用比較

目前我們看到市面上正在銷售的LED 系列日光燈在其實(shí)際顯示參數(shù)和它的理論顯示值之間不僅存在著比較大的亮度差異，并且存在顯示色溫相對(duì)偏高，顯示亮度指數(shù)相對(duì)偏低等諸多問題。此外，LED 彩色日光燈長期以來遭受著室內(nèi)散熱系統(tǒng)問題的嚴(yán)重困擾，當(dāng)室內(nèi)溫度不斷上漲時(shí)其燈的亮度、壽命和其在顏色上的穩(wěn)定性等各個(gè)方面都會(huì)逐漸受到減弱，整個(gè)日光照明燈的使用壽命對(duì)比其他LED 日光燈芯的使用壽命相對(duì)要短。此外，國外的一項(xiàng)研究已經(jīng)證明了LED的色溫已經(jīng)超過了4000k，說明具有色溫對(duì)光線和生物的直接影響和藍(lán)光安全性，過多的藍(lán)光照射光也會(huì)直接導(dǎo)致很多人們眼睛感覺不舒服，并且這樣有助于人們保護(hù)自己的手和眼睛。

變電站的阻燃主控室一般都認(rèn)為是在電站運(yùn)行監(jiān)控過程中管理人員的工作注意力相當(dāng)大且高度集中的一個(gè)重要工作管理地點(diǎn)，室內(nèi)阻燃照明控制裝置的整體設(shè)計(jì)一般都主要是通過采用帶有嵌入式室外阻燃照明格柵以及熒光燈的外部室內(nèi)照明裝置帶路來進(jìn)行整體布置。該檢測區(qū)域燈光照明的測量標(biāo)準(zhǔn)值精度要求相對(duì)較高，Ra 標(biāo)準(zhǔn)值一般要求為80，照度要求標(biāo)準(zhǔn)值300lx。鑒于用戶考慮到室內(nèi)戶外照明的舒適性、LED 戶外燈光會(huì)產(chǎn)生室內(nèi)微生物的不穩(wěn)定和使用安全性，目前在無人照明值班站內(nèi)的燈光主控制工作室在非定期檢修和日常維護(hù)階段不一定能夠需要用戶進(jìn)行自動(dòng)開啟戶外照明的現(xiàn)場維護(hù)應(yīng)用，建議用戶選擇T5 高效戶外熒光燈照明管。

（三）高強(qiáng)度氣體放電燈與LED 燈的比較

110kv、220kV GIS 主動(dòng)配電系統(tǒng)設(shè)備室、主動(dòng)逆變變電器室等區(qū)域?qū)儆诖笮椭匾潆娫O(shè)備經(jīng)常使用中的區(qū)域，空間層相對(duì)較大，要求燈的Ra照度值一般控制為60，照度低于標(biāo)準(zhǔn)值100lx。易用性考慮盡量選擇在小路燈功率150w 以下的泛光照明燈具，并且泛光可以通過多種的布點(diǎn)泛光方式，充分利用適應(yīng)其正常運(yùn)行時(shí)所必需的各種照明條件環(huán)境。

大功率的LED 新型泛光燈目前已經(jīng)成功開發(fā)了二次照明配光，控制系統(tǒng)的芯片產(chǎn)品相對(duì)比較少，光衰也相對(duì)比較嚴(yán)重，其多媒體芯片的復(fù)雜組裝和不同工作原理特性也會(huì)導(dǎo)致很多芯片和泛光燈具被緊緊地連接捆綁在一起，難以及時(shí)進(jìn)行正常維護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)必須注意選擇盡量使用本廠子公司國外原廠的芯片產(chǎn)品，通用性相對(duì)比較差。建議使用金屬熒光鹵化物燈產(chǎn)品，廣泛使用于110～220kv 重要配電電源設(shè)備室及配電主要逆變器室內(nèi)，可有效地用于保證110kv 及220kv 重要電源裝置配電設(shè)備正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)的工作區(qū)域內(nèi)并進(jìn)行安全巡視，操作和日常設(shè)備養(yǎng)護(hù)進(jìn)行管理。

四、LED 照明技術(shù)的發(fā)展

（一）太陽能LED 照明技術(shù)

太陽能混合發(fā)電能源是一種具有技術(shù)成熟、性能可靠、長久地使用壽命、使用方便、無任何化學(xué)物質(zhì)污染、低噪音，易于企業(yè)進(jìn)行各種大規(guī)模應(yīng)用研究和開發(fā)生產(chǎn)的新型可再生利用能源，也是目前得到國際上廣泛接受認(rèn)可的一種理想可以替代的再生能源。如何有效開發(fā)和合理利用再生太陽能，對(duì)于促進(jìn)我們的自然能源安全，保護(hù)我們的自然生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展，都完全十分重要的實(shí)際意義。

（二）移動(dòng)式LED 照明設(shè)備

為充分滿足對(duì)變電站設(shè)備維護(hù)檢修工作的照度要求，需在各種生產(chǎn)廠家的房間和戶外區(qū)域均應(yīng)布置一套足夠多樣化的照明燈。根據(jù)檢修照明設(shè)備的特點(diǎn)，檢修照明設(shè)備只有當(dāng)一臺(tái)設(shè)備必須經(jīng)過一次檢修時(shí)才能按照規(guī)定的溫度進(jìn)行檢修，平時(shí)這些設(shè)備的利用率不是很高。為了有效減少戶外照明設(shè)施的投資和維護(hù)費(fèi)用，變電站戶外燈光設(shè)備可以選擇移動(dòng)式照明燈具，從而降低變電站戶外燈光設(shè)施照明的數(shù)目。移動(dòng)照明器件設(shè)備一般由燈具、電源和移動(dòng)型小車三部分組成，燈具和電源一般直接安裝在移動(dòng)型小車上，燈具的高度與照射方向亦可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。

五、結(jié)束語

一個(gè)大型變電站不同于其他大型發(fā)電工業(yè)生產(chǎn)地，它的發(fā)電照明條件具有自己的基本特性和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。我們企業(yè)作為一個(gè)電力變電站建筑照明設(shè)計(jì)解決模式方案的最終制定者，不能只是單純地僅僅著眼于建筑照明的外觀亮度和環(huán)保節(jié)能這兩個(gè)關(guān)鍵，也就是說我們企業(yè)應(yīng)該十分高度注重建筑照明設(shè)計(jì)的藝術(shù)品位和服務(wù)質(zhì)量，照明使用地點(diǎn)的舒適性，才有機(jī)會(huì)更好地做到實(shí)施“綠色照明”。