基于DIALux的变电站户外照明设计

曾 军，尹大千

（特变电工沈阳电力勘测设计有限公司，辽宁 沈阳110025）

0 引 言

良好的照明系统，对变电站内工作人员的工作效率和身心健康起到正面影响，同时也能节约能源和造价。在中国，因为种种原因，变电站户外照明设计的重要性与其得到的关注程度尚不匹配。而在某海外变电站的照明设计中，笔者所在设计院遭到了欧洲监理公司的苛刻要求，一度令项目停滞，无法展开施工。由此，笔者将DIALux照明仿真软件运用到变电站的照明设计中，精准地设计了户外照明的系统，获得了欧洲监理公司的高度认可。随后在若干个变电站的设计中，同样取得了不错效果。本文总结分析了这些变电站的照明设计，对设计中遇到的一些问题及需要考虑的因素进行了分析和阐述，并重点介绍了某变电站的设计案例，以供同行参考和研究。

1 当前变电站照明的典型设计

变电站照明的典型设计在《电力工程电气设计手册电气一次部分》和《发电厂和变电站照明设计技术规定》（DL／T5390－2014）有详细说明。照明系统应当设计为正常照明和应急照明；装设方式应当为一般照明、局部照明和混合照明。照度计算的方法按场所不同而有差别：屋外配电装置区等室外场所，采用等照度曲线法校验照度；道路照明采用逐点计算法计算照度。

通常的设计过程如下：（1）按照DL／T5390－2014明确各照明区域的单位容量；（2）以单位容量为基础，估算照明器容量和数量；（3）依据个人经验和手工估算，完成相应的灯具解决方案。在精度要求不高的情况下，上述方法比较适用。同时，在国内工程设计的实际中，设计工期紧张，工程师在此处会有一定的妥协；照明系统几乎没有竣工验收的程序，使得上述方法得以广泛使用。

这种照明系统的设计方法，依靠设计者的经验和感觉，存在诸多的缺陷：（1）整个场区的平均照度可以手工计算，但对仪表、铭牌等特定地点的照度无法准确计算；（2）对灯具数量、高度、投光角度的调整，通过手工计算不太现实；（3）对统一眩光值、显色系数、色温、照明均匀度等指标也无法计算。

因为这些原因，在设计之初，工程师无法证明自己设计的照明系统满足“运维方便、节能环保”的要求。当然，这也为照明系统设计方式方法的革新，提供了机遇和探讨的空间。

2 基于DIALux的照明设计

计算机应用技术的高速发展，为软件仿真照明的实际效果提供了可能，也成为变电站照明系统精确设计的关键工具。照明计算软件DIALux是一款国际通用的主流设计软件。

DIALux软件可以对场景进行仿真计算，计算的内容包括照度、眩晕等，输出的文件包括等照度曲线图、伪色图，以及各种图表。将理论计算的数值，以各种直观的方式表现出来，便于设计人员进行局部调整，也同样方便了审查单位的审查工作。

2.1 照明标准

DL／T5390－2014标准是中国标准，有许多内容没有做出相应的指导和规定。考虑到照明对变电站内工作人员的工作效率和身心健康的影响，本文建议对标EN12464、EN13201、CIE97、CIE140、EN15193等国际标准，将设计要求进一步细化。考虑到变电站户外照明的实际，建议按下述类别区分变电站场区。

表1 变电站场区分类表

根据上述标准建设的多个变电站，实际检测的照明效果较好。

2.2 照明系统的DIALux建模

第一步，在DIALux环境下，按照变电站的实际情况，建立相应的模型背景。这些模型背景包括围墙、建筑、设备、构支架等。考虑到各模块的尺寸、发射系数等，对计算有一定的影响，应当尽可能的设置成与实际环境一致。

第二步，设置需要的照明系统，如正常照明和应急照明系统。按照设计的使用条件，初步配置预计的灯具数量、位置，以及投光角度。

2.3 DIALux仿真计算

选择需要计算的项目，通常照度、统一眩光值是需要审查的计算项目。在软件环境中，设置需要输出的图表等，然后通过DIALux运算，获得照度等数据，以及相关的伪色图和等照度曲线。

根据上述的计算结论，设计人员可以非常直观地了解各区域的照度值。按照要求值，调整灯具，再次运算，如此反复，最终获得最优的解决方案。

3 某变电站的照明设计实践

3.1 照明系统设计

由于该站址位置受限，变电站的布置较为特殊，变电站围墙为不规则形状，在户外照明的设计时，如按照手工计算的方式，具有一定难度。

本次户外照明设计，首先按照相对位置建立了围墙、建筑等的模型，按照抹灰墙壁设置了发射系数。接着，将整个需要考虑的户外区域划分成6个计算区，以便独立计算和调整。

随后，在软件环境中建立正常照明系统以及应急照明系统。即按照变电站布置的实际情况，在恰当的位置布置相应的灯具。正常照明系统初步设置9个路灯组成，其中站内路灯7个，高度为6 m；站外路灯2个，高度为10 m。应急照明系统由11个投光灯组成，均安装在构架上，投光角度面向附近的设备，如图1。

图1 变电站总平布置

3.2 DIALux软件仿真结果

运行DIALux软件，模拟户外区域的灯光环境和光线效果，根据获得的数据直接调整灯具的位置、数量、高度和角度，首先满足照度的要求，随后满足其他参数的要求。经过三次的试验和调整，在最优的灯具组合下，确定户外照明的配置如图2所示。

图2 户外照明配置

在DIALux软件中，按照图1的建设方案，完成等比例的布置模型，包括围墙，站前道路等区域。同时，按照设计的照明系统，配置相应的灯具，即灯具的位置、高度、光源等。图2为最终的配置解决方案。

设计的照明系统，按照实际情况进行仿真，然后观察照明的效果。此时，可以直观的发现照明强弱的区域。需要时，对照明系统进行调整，以达到预期的目标，此工作具有可视化的特点，非常便捷和高效。图3为可视化的实际图片。

图3 灯光实景仿真效果

设计的照明系统，是否满足要求，需要有准确的数据支撑。各个区域对照明的要求不一样，因此，按照区域的划分，提取相应的数值，以验证是否达标。照度值过强或过弱，都是不恰当的，可以对照明系统进行调整。以本站的道路为例，将道路表面的照度数值提取出来，如图4所示，以此方式证明当前照明系统达标。

其他各区域的计算，与此类似。并且这种形式的结论，在欧美咨询的审查过程中，十分有效。

3.3 现场实测及分析

变电站建设完成后，在恰当的条件下，进行了实地的检测和现场的感受。首先对关键区域的8个测点，各进行了三次测量，取三次结果的平均值为照度实测值。实测数据和设计预期的数据比较吻合。8个测量点的照度偏差，均控制在10 lx以内。多位现场工作人员对光线进行了直接感受，均反映较为舒适。本站由DIALux软件辅助进行的照明设计，照度分布符合预期，人员感受较好。

4 结束语

借助DIALux软件进行变电站的户外照明设计，首先改变了对照明设计效果不可控的现状；其次，使用最少的灯具实现照明的需要，实现节能经济环保。同时，也提升了运维人员使用的舒适度。这种设计精准化的趋势，已经成为当前变电站设计的主要方向。

图4 道路的等值照明曲线