体育场照明的可靠性

当你参加一场比赛或在电视上观看一场比赛时，照明总是最后关心的问题。在观看2013年2月3号的“超级碗”比赛之前，从来没有人想过自己会亲眼见证在世界级比赛中发生停电事故。在大量高压气体放电灯突然熄灭之后，全场的球迷、官员、工作人员和比赛队员在黑暗中度过了34分钟。

接下来，为什么新奥尔良的超级圆顶体育馆的灯会突然熄灭的报道充斥了整个互联网。其中一篇报道指出，连接电力公司与体育场之间的用电设备在上一年的12月刚刚更换，所以停电应与该设备无关。并且经过对体育场的检测发现，在比赛期间没有任何超载负荷。另一篇报道提到，超级圆顶体育场的领导在赛前曾很关注设备的电气系统，虽然没有维修所有的设备，但已经做了很多维修工作。对体育场的馈线做了测试，发现存在电能质量问题。最终确定是由于为体育场输送电源过程中的保护继电器检测到了问题，自动关闭了系统。无论停电的主要原因是设备故障、保养不当还是认知错误，这次停电已经造成了严重的比赛中断以及经济损失。

1 照明方式

由这次“超级碗”比赛证明，在任何级别的体育赛事中提供适当的应急照明都是很有必要的。当涉及到照明时，室内场馆和室外场馆需要无死角切换。

类似于其他的照明系统，体育场照明系统也需要进行维护。在使用高压气体放电灯之前，白炽灯是体育场照明的标准灯具。如今，体育场照明标准灯具为金属卤化高压气体放电灯。大多数情况使用的是400W, 750W, 1 000W 或 1 500W的金属卤化灯。然而，现在仍然有体育场继续使用探头启动灯，也有体育场在近20年内升级到脉冲启动灯。现在，也有许多体育场使用专为高压气体放电灯设计的电感镇流器。表1所示为不同照明技术的预热时间、重启时间、调光及全光谱性能比较。

表1 预热时间、重启时间、调光及全光谱性能比较表

图1 减少照明干扰的方式

在每场比赛之前，比赛方或体育场工作人员需要对每组高压气体放电灯进行检测，确保灯具能够正常启动，满足赛时照明。若出现故障的灯具过多，则需要立即更换。需要对赛场上各个位置的照明层次和亮度进行检测，确保能够满足电视拍摄的需要。要在黄昏之前点亮所有的灯，为电视摄像的检查与调整提供足够的时间。此外，在比赛结束之后，工作人员需要对赛场和观众席进行打扫、整理，所以仍需要几个小时的照明。

根据体育场的规模不同(如当地高校的足球场、篮球场或专业的超级圆顶足球场)，可以由一家或多家供电公司供电。体育场中装有大量复杂的用电负载，尽管室外负载占了大多数，但负载远超过这些。体育场室内外的记分牌系统、广播系统、办公设备及空调系统都需要供电。

2 减少照明干扰的方式

防止体育场馆内高压气体放电灯照明系统压差变化的方式有3种，如图1所示。第一种方式：在电源输送线路上选择几个点，当由于供电系统停电造成能源耗尽时，在这几个点进行能源补充；第二种方式：添加热触发的灯具系统来代替高压气体放电灯系统；第三种方式：选择优质电源为体育场供电。下面对一些细节进行详细介绍。

1)优质供电合约

很多供电公司可以提供具有高可靠性供电的馈线。目前，这种馈线已经实现了升级，可以从变电站专门引出一条线路，一家或两家公司共用一条线路。这种馈线方式已经具有大量的历史输电数据，以证明它的可靠性。用户将为这种服务付出更高的价钱。然而，大多数场馆和体育场的使用率并不高，提供优质电源的方式并不是最好的选择。

2)为高压气体放电灯安装热触发器

许多制造商为金属卤化灯提供了一个附加的热触发系统。该系统感测到灯具熄灭时，会提供一个高压启动脉冲来重启灯具。当灯具的放电管发生电弧击穿时，可以使灯具重新热启动。该系统本身在待机状态下需要消耗一定的能量，在一定程度上降低了照明系统的节能性能。该系统体积较大、价格昂贵，并不是适合所有的照明灯具，有些甚至需要重新安装灯具。

3)在照明系统中安装不间断电源(UPS)

不间断电源解决了大量由于线电压故障引发的电源质量问题。一些UPS厂家为高压气体放电灯生产了专用的不间断电源系统。在所有的高压气体放电灯系统中安装不间断电源是很不经济的。从综合高压气体放电灯系统规模大小、使用频率和对客户产生的经济影响等方面考虑，在灯熄灭时使用不间断电源并不是最好的选择。此外，使用不间断电源会增加额外的负载、占用一定的空间，并且需要增加经济投入。

4)将高压气体放电灯系统改装成其他系统

另一种可行的方法是用另一个系统代替现有的高压气体放电灯照明系统。但是，由于体育场照明系统有一些独有的照明需求，所以在选用其他可替代照明系统时存在一定的局限性。尽管每年用于比赛照明只有十几次，但还有许多其他使用场馆的情况需要照明。因此，降低照明系统的能耗对体育场来说是绝对有优势的。

5)目前调光用于体育场照明

因为体育场的各项设施和广播系统需要在黄昏之前进行检查，所以调光很快就会变得非常有用。照明系统一旦经过电视摄像确认，电源功率会较之前降低，并随着比赛时间的临近逐渐升高。相比于高压气体放电灯，无极灯的预热时间更长一些，这是体育场的工作人员和广播人员非常喜欢的，因为这样很快就可以达到高亮度的照明。无极灯有一段简短的预热时间，这样就免去了热触发的时间，当电源出现问题时，灯具可以在1min之内立即启动并达到全输出状态。因此，比赛时不会因照明问题浪费时间，并且直播表也不需因此发生变更。

6)全光谱照明是最接近日光条件的照明情况

现在的电视镜头是在全光谱照明的基础上进行的全数字化操作。无极灯全光谱照明的使用将会提高运动场动态情况下电视图像捕捉技术和摄像机性能。