变电站LED绿色照明系统应用分析

刘 涛，刘明月

（沈阳电力勘测设计院，辽宁 沈阳 110003）

变电站LED绿色照明系统应用分析

刘 涛，刘明月

（沈阳电力勘测设计院，辽宁 沈阳 110003）

随着电气技术的不断发展，变电站内照明设计采用LED绿色设备，对站内安全运行以及建筑节能减排将发挥举足轻重的作用。以分析LED绿色照明优势为基础，对站内安全运行以及建筑节能减排进行论证，阐述了智能辅助控制系统与LED绿色照明设备的结合方式。

LED；智能辅助控制系统；光伏

随着国家电网公司建议“两型一化”变电站原则的逐步推广，作为变电站不可或缺的照明在设计思想上也必须按照“资源节约、环境友好”的原则进行设计。近年来，变电站的辅助系统要求日益提高，变电站本体辅助系统耗能已占站用变容量的70%，使站用变容量不断增加，加大了设备的投入支出。因此进行变电站建筑节能，不仅有着巨大的经济效益，还可以改善变电站室内热环境，减少污染，提高变电站运行环境水平，并能带动相关产业和经济持续发展［1］。

1 变电站采用LED灯具的优势

LED被称为第四代照明光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。在变电站内二次设备室等部分重要设备房间内使用LED照明，高效节能，光通量达到4 000 Lm以上，平均使用寿命在5万h以上；10 kV配电装置室、电容器室、接地变室和预留设备间内墙壁上安装LED泛光灯，无频闪、无眩光。LED灯具采用特制反光镜和低眩光技术，灯具附件采用减震、散热结构和密封、防腐处理，增强了灯具的可靠性，降低了故障率，能满足运行和检修需要。对蓄电池室内采用防爆型LED节能泛光灯，以满足蓄电池室内对灯具的需求。电缆隧道和电缆竖井内采用LED节能通道灯，其光效高，耗电量仅为相同光通量白炽灯的20%。全寿命周期内无需更换光源，光源发光效率高，功耗低，显色性好，功率因数大于0.95。

2 变电站智能辅助系统对照明系统的控制

智能辅助系统中集成照明辅助控制部分利用计算机、无线通信数据传输、扩频电力载波通信、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的遥控、遥信控制系统，来实现对照明设备的智能化控制［2］。对多回路照明系统，智能辅助系统可实现逐级多回路灵活控制。智能辅助灯光控制组件与就地翘板开关并行连接，相互独立、互不干扰。

照明辅助控制部分通过计算机后台分析，智能灵活的与变电站视频辅助控制部分、消防辅助控制部分形成联动。当夜间视频装置启动时，通过智能辅助系统的联动功能，启动照明系统，使被观察区域满足照度要求；与火灾报警系统联动，当有火灾发生时，通过智能辅助系统联切非消防电力负荷，实现变电站安全稳定运行［3］。

3 LED灯具存在的问题

照明灯具多采用大功率LED。目前大功率LED的光效仅15%～30%，其余大多数能量转化为热能。如果热能不能有效排出，将导致严重后果。高温会降低LED的光通量及其发光效率、引起光波红移、偏色，同时还会引起器件老化等不良现象，最重要的是会使LED寿命呈指数缩减，资料显示，温度每升高10℃，寿命约减少一半。因此，LED热管理十分重要。热传递的3种基本方式为传导、对流和辐射，热管理分为瞬态分析和稳态分析。散热器的主要传递途径为传导和对流散热，自然对流下的辐射散热也不容忽视［4］。

散热技术是LED灯具设计的关键技术之一，良好的散热效果是LED灯具性能的保证。一般LED照明灯具的热管理精度在±2℃以内。通过对影响LED灯具散热因素进行分析，可以得到如下结论：

a.通过系统散热设计可以降低LED结温，但不能无限制地降低系统温度；

b.减小热阻较大部件的热阻值可以有效降低LED结温；

c.改善对流环境（增加风扇）可明显降低系统温度，但需要注意系统的寿命和可靠度；

d.利用红外辐射也可以有效帮助散热；

e.降低系统温度的根本原因是提高LED光效、减小生热率。

4 金卤灯具与LED灯具对比分析

灯具性能对比分析情况如表1所示。将使用的金卤灯具与LED灯具在数量、总功率及应用效果方面进行统计，如表2所示。经济性对比分析如表3所示。

表1 灯具性能对比分析

表2 使用数量、总功率及应用效果对比

表3 经济性对比分析

由以上数据可知，采用LED灯具后，相比于传统灯具，整个工程主要在以下方面产生了效益：

a.以7年为1个周期（因灯具一般保用7年），7年的电费及维护费用减少82.7%；

b.购买灯具的一次性投资费用高出48%，但由于在整个系统中占比不大，仅电费节约费用一项就可以冲抵；

c.LED光源不含铅、铬等有害元素，绿色环保，提升工程形象，带来无形的节能环保社会效益及巨大的经济效益，这是无法用数字来衡量的。

5 光伏系统要求

为提倡清洁能源的使用，本站采用光伏发电系统。预计在变电站楼顶安装130块光伏电池板，光伏装机容量达到32.5 kW，根据变电站380 V交流电源的接线形式，光伏发电系统为主供电源，当黑天及阴霾等天气光伏系统发电不足时，由站用变压器给全站负荷供电。因此，减小用电负荷是保证光伏系统稳定运行的重要条件。从LED照明灯具与传统灯具对比中可以看出，LED照明系统实际用电负荷仅为传统照明系统用电负荷的25%，这样减少了光伏发电系统的负荷压力，维护了光伏系统的稳定运行。

6 结束语

综上分析了变电站照明设计的特点，通过对合理选择光源、灯具、照明标准值以及照明控制方式等方面的探讨，结合变电站工程实际情况作出普通灯具与LED灯具的全寿命周期对比，证明LED的内在特征决定了它为最理想光源来代替传统光源，其经济耐用不易损坏的特性非常适合在无人值班的变电站中应用。

［1］宋璇坤，李敬如，肖智宏，等.新一代智能变电站整体设计方案［J］.电力建设，2012，33（11）：1－5.

［2］张幼明，高忠继，黄 旭.智能变电站技术应用研究［J］.东北电力技术，2012，33（5）：12－14.

［3］柳国梁，张新育，胡兆明.变电站模块化建设研究综述［J］.电网技术，2008，32（7）：36－38.

［4］云 飞.绿色变电站和变电站设计模型［J］.城市建设理论研究，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

刘 涛（1982—），男，学士，工程师，从事220 kV及以下变电站电气一、二次设计工作。

2016－02－29）