近些年來，在照明設(shè)計(jì)領(lǐng)域一直倡導(dǎo)綠色照明的理念，“十一五”期間綠色照明工程更是被列為國家十大重點(diǎn)節(jié)能工程之一。綠色照明強(qiáng)調(diào)高效節(jié)能、環(huán)保、安全和舒適等4方面要求，是一個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)理念，LED作為一種新興的固體照明光源，很好迎合了這一理念，結(jié)合變電站的實(shí)際使用環(huán)境，具有很好的應(yīng)用前景。

綠色照明的要求及LED的特點(diǎn)

1.綠色照明

綠色照明是美國國家環(huán)保局于20世紀(jì)90年代提出的概念，是指通過科學(xué)的照明設(shè)計(jì)，采用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品，改善提高人們工作、學(xué)習(xí)及生活的條件和質(zhì)量，從而創(chuàng)造出一個(gè)高效、舒適、安全、經(jīng)濟(jì)和有益的環(huán)境。我國于1993年11月開始啟動中國綠色照明工程，并于1996年正式列入國家計(jì)劃。節(jié)能是綠色照明工程的基本要求，但不能簡單地認(rèn)為綠色照明工程的目的就是節(jié)能。過分降低照明標(biāo)準(zhǔn)是不合適的，應(yīng)該從照明設(shè)計(jì)和照明電器產(chǎn)品兩方面進(jìn)行優(yōu)化，并加強(qiáng)照明設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)管理。

高效優(yōu)質(zhì)的光源是照明節(jié)能的首要因素，也是綠色照明的基礎(chǔ)。優(yōu)質(zhì)光源應(yīng)滿足以下四點(diǎn)要求：①燈光源發(fā)出的光應(yīng)為全色光，這樣不容易造成視覺疲勞。②燈光光譜成份中應(yīng)沒有紫外線和紅外線，大部分為可見光，發(fā)光效率高，且能消除紫外線和紅外線對人眼的傷害，改善用眼環(huán)境。③光的色溫應(yīng)貼近自然光，人眼的適應(yīng)性強(qiáng)，視覺效果好。④燈光為無頻閃光，降低人眼調(diào)節(jié)器官的緊張度，減少視覺疲勞。

變電站的綠色照明設(shè)計(jì)，一方面要加強(qiáng)精細(xì)化設(shè)計(jì)，注重提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；另一方面就要選擇適當(dāng)?shù)恼彰麟娖鳟a(chǎn)品，以達(dá)到照度適當(dāng)，操控簡便，節(jié)能環(huán)保，環(huán)境友好的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2.LED的特點(diǎn)

LED（LightEmittingDiode）即發(fā)光二極管，是一種直接把電能轉(zhuǎn)化為光的固態(tài)半導(dǎo)體器件，它是現(xiàn)階段光效發(fā)展最快的新型固體光源。相對于傳統(tǒng)光源，LED主要有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：

1）發(fā)光效率較高。隨著光電綜合轉(zhuǎn)換技術(shù)的提高，其效率提高空間較大。目前市場上LED的發(fā)光效率多在80～100lm/W，高于節(jié)能型熒光燈。由于LED光源可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能，光譜大部分為可見光，因此理論發(fā)光效能較高，可超過200lm/W，遠(yuǎn)高于高壓氣體放電燈。

2）光源為定向輸出，通過適當(dāng)?shù)亩闻涔庠O(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)定向照明，其利用系數(shù)可達(dá)0.8～0.9，但此特性也更容易產(chǎn)生眩光，在設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意照明燈具的布置。目前二次配光設(shè)計(jì)的發(fā)展有望能較好地解決這一問題。

3）LED光譜中沒有紫外線和紅外線，無頻閃，符合高效優(yōu)質(zhì)光源的要求。且LED光源壽命長，半導(dǎo)體器件PN結(jié)的理論壽命可達(dá)到10萬h，即使考慮到目前LED的驅(qū)動裝置設(shè)計(jì)和生產(chǎn)并不成熟，其壽命也可達(dá)50000h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燈具。

4）LED為全固態(tài)發(fā)光體，不含汞等有害元素，廢棄物可回收，對環(huán)境無污染，屬于典型的綠色照明光源。

5）光源安全性好。由于LED體積小且為環(huán)氧樹脂包裹結(jié)構(gòu)，抗振性及抗沖擊性好，不易破碎。LED光譜中不含紅外線，溫升較小，單顆大功率LED工作電壓低，可以安全觸摸。

6）顯色性較好，啟動時(shí)間短。白色LED光源顯色指數(shù)可以達(dá)到75～80，且響應(yīng)時(shí)間非?？?，在微秒級別。照明組合方式靈活，可控性好。由于LED發(fā)光器件是電流型控制器件，其光電轉(zhuǎn)化速度很小，在額定參數(shù)范圍內(nèi)，只要提供不同的電流，就可以瞬間得到不同的亮度，可控性很好。

盡管LED在很多性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)照明光源，但它也存在著一些不足，需要在使用時(shí)加以關(guān)注，主要有：

1）散熱問題比較明顯，如果不能很好解決，會導(dǎo)致LED光輸出能力降低，芯片加快銳化，縮短器件壽命。

2）抗雷電及強(qiáng)電磁場干擾能力不足。雷電形成的廣譜無線電波所產(chǎn)生的共模干擾，容易擊穿驅(qū)動電路內(nèi)的EMC接地電容或較小的對地間隙，從而造成驅(qū)動電路的損壞。高場強(qiáng)對于電子元件的壽命也有影響。

3）目前各廠家產(chǎn)品的性能差別很大，市場比較混雜，即使是正規(guī)生產(chǎn)廠家，也存在產(chǎn)品升級換代速度快，兼容性不好的情況，因此為了規(guī)范市場，必須要加快加強(qiáng)LED行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

4）傳統(tǒng)的照明設(shè)計(jì)是針對線光源和面光源的，對于LED這種新型的點(diǎn)光源，目前還沒有與之匹配的設(shè)計(jì)原理。LED的性能與傳統(tǒng)光源相比如表1所示。

表1LED與傳統(tǒng)光源參數(shù)對比

從表1可以看出，LED的壽命遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燈具，光效高于白熾燈和熒光燈，低于高壓鈉燈，色溫相對較高，較適用于需要讓人保持清醒的工作場所，顯色指數(shù)較高，滿足控制室的要求。與傳統(tǒng)光源相比，LED更符合高效優(yōu)質(zhì)光源的要求，而且在高效節(jié)能、環(huán)保、安全和舒適這4個(gè)方面都有突出的表現(xiàn)，更有利于實(shí)現(xiàn)綠色照明，而且隨著LED照明技術(shù)的發(fā)展，其光效可大大提高，照明二次配光的日益成熟也能彌補(bǔ)其照明效果上的一些不足，因此，其應(yīng)用前景是很不錯(cuò)的。

LED在變電站照明中的應(yīng)用及其分析

變電站的工作環(huán)境總體可以劃分為三大類：

1）以控制室、辦公室為代表的正常照明環(huán)境，一般對照明的舒適度有一定的要求。

2）以蓄電池室為代表的爆炸性場所，一般對安全性有特殊的要求。

3）以敞開式高壓配電裝置為代表的高場強(qiáng)場所，一般要求燈具有一定的抗強(qiáng)電磁場干擾能力。

由于LED光效高、光譜大部分為可見光、顯色性好、無頻閃、安全性好和綠色環(huán)保，工作在正常照明環(huán)境和有安全性要求的環(huán)境時(shí)，比傳統(tǒng)燈具有較明顯的優(yōu)勢。而工作在高場強(qiáng)場所時(shí)，由于目前LED抗雷電及強(qiáng)電磁場干擾能力不足，在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，燈具就要避開高場強(qiáng)位置安裝。

目前在變電站的照明設(shè)計(jì)中，已經(jīng)有LED的設(shè)計(jì)案例，例如220kV西涇智能變電站及廈門半蘭山220kV變電站等工程，這兩個(gè)工程目前都已經(jīng)投入使用，且運(yùn)行良好。

在廈門半蘭山220kV變電站的控制室照明改造方案設(shè)計(jì)中，該主控室面積為117m2，照度要求值為300lx。原照明燈具由于老化無法滿足照度要求，需要進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，工程采用熒光燈（3×22W）和LED（50W）燈兩種方案進(jìn)行分析。常用的照度計(jì)算方法有利用系數(shù)法、單位容量估算法和逐點(diǎn)計(jì)算法，本文統(tǒng)一采用利用系數(shù)法。為方便分析，照明燈具按每年使用5000h，電費(fèi)按0.7元/（kW·h），折現(xiàn)率按8%計(jì)算。由于控制室屬于正常照明環(huán)境，上述已經(jīng)分析，LED比熒光燈在技術(shù)上更有優(yōu)勢。經(jīng)濟(jì)上，由于本工程屬于技術(shù)改造性工程，本文采用計(jì)算期統(tǒng)一的動態(tài)分析法，即以LED燈的使用壽命為計(jì)算期，熒光燈方案重復(fù)實(shí)施的計(jì)算方法。照明方案的經(jīng)濟(jì)分析如表2所示。

表2照明方案經(jīng)濟(jì)分析

通過以上分析，熒光燈方案和LED方案在統(tǒng)一生命周期下的費(fèi)用凈現(xiàn)值分別為6.345萬元以及6.299萬元，LED方案比熒光燈方案節(jié)省0.046萬元，LED的經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)一些。此外，從全社會成本分析的角度出發(fā)，由節(jié)能所節(jié)省的費(fèi)用不僅僅是其節(jié)約的電能，還應(yīng)考慮碳減排效益。以碳減排效益為例，每節(jié)約1kW·h的電可以減少耗煤278g，以當(dāng)前我國平均的CDM交易價(jià)格，每減少1t煤耗可以因碳減排所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)收益為80元。因此本工程因節(jié)能而產(chǎn)生的碳排放效益在統(tǒng)一生命周期下的費(fèi)用凈現(xiàn)值為0.454萬元，則采用LED方案的效益更大。

通過廈門半蘭山220kV變電站的控制室照明改造方案的對比，可以看出LED方案在技術(shù)上比熒光燈方案更優(yōu)，在經(jīng)濟(jì)上也具備一定優(yōu)勢。隨著LED的技術(shù)日漸成熟，LED燈費(fèi)用降低，發(fā)光效率及壽命進(jìn)一步提高，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性將更加明顯。因此，LED在變電站照明設(shè)計(jì)有領(lǐng)域中廣闊的發(fā)展空間。

結(jié)束語

傳統(tǒng)燈具中，由于鈉燈和汞燈的點(diǎn)亮?xí)r間長，且調(diào)光幅度小，熒光燈調(diào)光光效低，且對電網(wǎng)會造成諧波干擾，白熾燈由于能耗的問題，都已經(jīng)漸漸退出實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。相比之下，LED是一項(xiàng)先進(jìn)且富有生命力的照明技術(shù)，隨著LED技術(shù)的日漸成熟，它取代傳統(tǒng)照明成為主流照明技術(shù)是可以預(yù)見的，LED在變電站照明設(shè)計(jì)領(lǐng)域中有廣闊的發(fā)展空間，因此現(xiàn)階段應(yīng)積極地將其運(yùn)用到變電站照明中，積累相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，為將來大規(guī)模的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。