变电站绿色照明设计中LED的应用分析

晏格

（重庆五一技师学院，重庆 401320）

随着国家电网公司对“两型一化”变电站设计原理的建议逐步得到推广，作为一个变电站不可忽视的照明在其设计理念上也必须遵循“资源节约、环境友好”的设计理念。近年来，变电站对辅助变频系统的技术要求越来越高，变电站的本体辅助变频系统的耗能目标已经达到站用变频系统容量的70%左右，使站用变频系统容量不断扩大，加大了对设备的维护和投入开销。

一、LED 灯的发展及特点

（一）LED 灯具的发展及前景

LED 是一种通过直接将光与电能进行变换而生成光的新型固态液晶半导体发光元件。LED 是一种集应用电子（或诸如固体光学、电子元件工程）、材料（或诸如发光半导体封装发光照明材料、封装发光材料）于一身的新型固态光源照明专用光源。

高亮度LED（以下具体简称为HB-LED）及有机晶体发光反射二极管（OLED）一直认为是我国绿色白光照明未来发展趋势，特别重要的原因是由于OLED，它们都是属于一种扩散型有机表面反射光源，已经完全能够直接获得照射包含绿色白光和红光谱在内的全部各种颜色的有机发射光，并且它们可以在各种玻璃、陶瓷、金属、塑料等多种复合材料上直接进行复合制作，灯光下的气候和环境氛围也因此可以自由进行协调。随着目前我国的照明制造过程工艺技术和现代照明设备应用专业技术的不断改进，HB-LED 及OLED 产品都会在我国照明应用行业中逐渐进入一个走向商业化的综合应用发展阶段。

（二）LED 灯具特点

1.环保和绿色节能。LED的发光节能效率比较高，LED的最大功率发光节能效率约在仅为100lm/w 左右，远远地要高于一般发光节能型号的荧光灯，相同的灯光亮度下它所消耗发光电源的照明成本约为一般节能荧光灯的照明所用灯管的1/2。其中一个光源信号是一个定向光的输入。通过合理的二次定向配光照射装置的结构设计，可以轻松实现定向反射照明，但此种配光特性也比较容易使人产生头部晕眩。2.坚实耐用。LED 台灯光源的使用寿命长，一般最多一年可以使用超过50000h，远远已经超出了我们传统的日光灯具，而且由于LED 台灯采用的光源是一种半导体发光元件，频繁地对它进行光源开关，不会严重地影响它们的正常使用寿命。3.环保。LED 为全固态发光体，由无毒半导体材料做成，可回收利用，对环境无污染。4.抗震保护能力好。LED 系列产品特点是全部采用一种固态材料封装，抗高压振动性及耐冲击腐蚀能力好，不易受到损坏，运输方便，可以直接安装在任何一种微型或者完全自动封闭的电子设备中。5.采用低电压传感器。单颗大功率LED的工作电压较低（DC2.0～3.6V），可以安全地触摸。6.启动时间短。LED 响应时间在微秒级别，接通电源后会立即点亮。

二、现阶段LED 灯具存在的问题

现行的照明设计技术标准主要是针对红外照明如白炽灯及其他荧光灯等直接射线光源以及表面照明光源而制定的，对于LED 这种新型点光源，目前尚没有一个能够与之相匹配的照明设计技术标准。对于一些大功率的小型LED 发光灯具，散热上的问题如果解决得不好，热量就可能会直接将其集中反射到整个LED的发光芯片内部，LED的反射光的有效视觉性能就会随之有所明显下降，当色温高于50℃时，色温就可能会随之有所明显升高。

现阶段对于LED 两种白光的无线接收和混色获取都主要用的是通过混色接收方式，这种白光接收混色方式还可能存在伴随着色温偏高以及白光显色指数偏低等诸多问题，致使被照物体的颜色发生失真，从而有效地限制了这种白光LED的应用。抵御共模雷电和强烈的共模电磁场辐射干扰能力明显存在不足，雷电辐射作用下直接形成的由光谱波和无线电波形所引起的较强共模电磁干扰，容易直接造成击穿围绕在整个驱动控制电路内部的EMC 较大接地驱动电容或者较小对地电容间隙，从而直接造成了对驱动控制电路的严重破坏。其中的高场合和强度对于各种通用电子和元器件的实际使用寿命都会有很大的直接影响。

三、LED 在变电站绿色照明设计中的应用

（一）变电站照明灯具的选择

灯具是一种实现照明作业功能的最佳终端执行元件，合理地选择灯具才是实现绿色照明目标的关键。不要简单地认为使用LED 照明灯具是一项实施绿色照明的工程，要在照度规范、光源和灯具的选择等各个环节上都要贯彻“绿色照明”的设计思想，除了满足照明规程和技术规范的要求外，其中灯具一般的选择原则有以下几点。

根据水力变电站各个使用区域不同的地理环境和气候条件，建筑物的使用空间面积大小和建筑尺寸，合理地设计选择变电照明灯的光源和使用灯具。根据实际照明使用时间地点的灯光需求，选择室内照明使用光源的具体亮度和灯光显色性、合适的灯光颜色色温和照明光源发光灯的效率以及如何延长其照明使用寿命、是否能够有效满足室内照明对眩光的亮度限制和正确配光等等。对于一种可以使用寿命长，光效高，性价比高的家庭照明专用灯具，其补光附件自动开启补光特性好，节电补光效果佳。相关部门应当制订对照明设施进行维修和管理的措施，增强对照明灯具的自身免维修性，降低后期生产运行的成本。

（二）荧光灯与LED 灯在变电站的应用比较

目前我们看到市面上正在销售的LED 系列日光灯在其实际显示参数和它的理论显示值之间不仅存在着比较大的亮度差异，并且存在显示色温相对偏高，显示亮度指数相对偏低等诸多问题。此外，LED 彩色日光灯长期以来遭受着室内散热系统问题的严重困扰，当室内温度不断上涨时其灯的亮度、寿命和其在颜色上的稳定性等各个方面都会逐渐受到减弱，整个日光照明灯的使用寿命对比其他LED 日光灯芯的使用寿命相对要短。此外，国外的一项研究已经证明了LED的色温已经超过了4000k，说明具有色温对光线和生物的直接影响和蓝光安全性，过多的蓝光照射光也会直接导致很多人们眼睛感觉不舒服，并且这样有助于人们保护自己的手和眼睛。

变电站的阻燃主控室一般都认为是在电站运行监控过程中管理人员的工作注意力相当大且高度集中的一个重要工作管理地点，室内阻燃照明控制装置的整体设计一般都主要是通过采用带有嵌入式室外阻燃照明格栅以及荧光灯的外部室内照明装置带路来进行整体布置。该检测区域灯光照明的测量标准值精度要求相对较高，Ra 标准值一般要求为80，照度要求标准值300lx。鉴于用户考虑到室内户外照明的舒适性、LED 户外灯光会产生室内微生物的不稳定和使用安全性，目前在无人照明值班站内的灯光主控制工作室在非定期检修和日常维护阶段不一定能够需要用户进行自动开启户外照明的现场维护应用，建议用户选择T5 高效户外荧光灯照明管。

（三）高强度气体放电灯与LED 灯的比较

110kv、220kV GIS 主动配电系统设备室、主动逆变变电器室等区域属于大型重要配电设备经常使用中的区域，空间层相对较大，要求灯的Ra照度值一般控制为60，照度低于标准值100lx。易用性考虑尽量选择在小路灯功率150w 以下的泛光照明灯具，并且泛光可以通过多种的布点泛光方式，充分利用适应其正常运行时所必需的各种照明条件环境。

大功率的LED 新型泛光灯目前已经成功开发了二次照明配光，控制系统的芯片产品相对比较少，光衰也相对比较严重，其多媒体芯片的复杂组装和不同工作原理特性也会导致很多芯片和泛光灯具被紧紧地连接捆绑在一起，难以及时进行正常维护，养护时必须注意选择尽量使用本厂子公司国外原厂的芯片产品，通用性相对比较差。建议使用金属荧光卤化物灯产品，广泛使用于110～220kv 重要配电电源设备室及配电主要逆变器室内，可有效地用于保证110kv 及220kv 重要电源装置配电设备正常安全运转的工作区域内并进行安全巡视，操作和日常设备养护进行管理。

四、LED 照明技术的发展

（一）太阳能LED 照明技术

太阳能混合发电能源是一种具有技术成熟、性能可靠、长久地使用寿命、使用方便、无任何化学物质污染、低噪音，易于企业进行各种大规模应用研究和开发生产的新型可再生利用能源，也是目前得到国际上广泛接受认可的一种理想可以替代的再生能源。如何有效开发和合理利用再生太阳能，对于促进我们的自然能源安全，保护我们的自然生态环境，实现我国经济的健康可持续发展，都完全十分重要的实际意义。

（二）移动式LED 照明设备

为充分满足对变电站设备维护检修工作的照度要求，需在各种生产厂家的房间和户外区域均应布置一套足够多样化的照明灯。根据检修照明设备的特点，检修照明设备只有当一台设备必须经过一次检修时才能按照规定的温度进行检修，平时这些设备的利用率不是很高。为了有效减少户外照明设施的投资和维护费用，变电站户外灯光设备可以选择移动式照明灯具，从而降低变电站户外灯光设施照明的数目。移动照明器件设备一般由灯具、电源和移动型小车三部分组成，灯具和电源一般直接安装在移动型小车上，灯具的高度与照射方向亦可以进行手动调节。

五、结束语

一个大型变电站不同于其他大型发电工业生产地，它的发电照明条件具有自己的基本特性和相关技术标准要求。我们企业作为一个电力变电站建筑照明设计解决模式方案的最终制定者，不能只是单纯地仅仅着眼于建筑照明的外观亮度和环保节能这两个关键，也就是说我们企业应该十分高度注重建筑照明设计的艺术品位和服务质量，照明使用地点的舒适性，才有机会更好地做到实施“绿色照明”。