LED灯具在变电站中的应用研究

摘 要：考虑到变电站的设计必须考虑节能减排，在变电站的照明设计中应用LED节能灯具，并引入太阳能和移动式照明设备等新技术，与传统照明设计方案相比，LED照明设计方案更加经济、节能和环保。本文阐述了LED的优点，介绍了太阳能LED与移动式LED照明设备的功用，最后探讨了LED照明与传统照明的经济效益对比。

关键词：照明；节能；LED；太阳能

中图分类号：TK01 文献标识码：B

1 概述

随着全球能源日益枯竭，节约能源是我们未来面临的重要问题。变电站在电力系统中担任着转换电能的角色，本身也是消耗电能的用户端，变电站的设计必须考虑节能减排。

在变电站的照明设计中，积极采用新型的LED节能灯替代传统灯具，并引入太阳能照明，实现变电站照明的经济、节能和环保。从而提高变电站照明质量、减少站用电能损耗、降低照明器材投资、美化变电站环境，满足变电站“资源节约型、环境友好型”的要求。

2 节能型LED灯的技术特性

2.1 LED节能照明的概念

LED（Lighting Emitting Diode）照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿色的光，在此基础上，利用三基色原理，添加荧光粉，可以发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色等任意颜色的光。

LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具，被称为第四代照明光源或绿色光源。由于LED是冷光源，半导体照明自身对环境没有任何污染，与白炽灯、荧光灯相比，LED照明灯具节电效率可以达到90%以上。在同样亮度下，耗电量仅为普通白炽灯的1/10，荧光灯管的1/2。

2.2 LED照明的优点

LED照明作为一种绿色照明方式，具备一些传统照明设备无法比拟的优点。

（1）节能高效：LED照明设备采用超低功耗的发光二级管（单管0.03W-0.06W）作为发光源，直流驱动，电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。

（2）使用寿命长：LED光源称为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

（3）对人体危害小：LED光源没有频闪；没有红外和紫外的成分，没有辐射污染，显色性高并且具有很强的发光方向性；调光性能好，色温变化时不会产生视觉误差；冷光源发热量低，可以安全触摸。这些都是白炽灯和荧光灯达不到的。它既能提供令人舒适的光照空间，又能很好地满足人的生理健康需求，是保护视力并且环保的健康光源。

（4）环保：与传统的金卤灯和荧光灯管相比，LED照明灯具不含汞等重金属元素，废弃物可回收，对环境没有污染。

3 太阳能LED照明技术

太阳能是一种技术成熟、性能可靠、长寿命、使用方便、无污染、无噪音，易于大规模生产的可再生能源，也是国际社会公认的理想替代能源。开发利用太阳能，对于保障能源安全，保护生态环境，实现可持续发展，具有重要意义。

太阳能LED照明技术是对太阳能的重要开发应用。太阳能LED照明设备由太阳能光伏组件、控制器、蓄电池、逆变器（或联网）以及灯具等设备组成。

变电站道路照明采用太阳能LED路灯，能源全部来自于太阳能，无需对其供电，节省了电能，节省了线材及安装费用，较之于传统高压钠灯路灯，投资费用大大减少。

4 移动式LED照明设备

为满足变电站设备检修的照度需求，需在各个生产房间及户外场地布置足够数量的灯具。根据检修照明的性质，检修照明设备仅在设备需要检修时才需要开启，平时设备利用率并不高。为了减少照明设备的投资费用，变电站可设置移动照明设备，从而减少变电站户外场地照明灯具的数量。

移动照明设备通常由灯具、电源和移动小车构成，灯具和电源安装于移动小车上，灯具高度和照射方向也可进行调节。

传统移动照明设备光源采用高压钠灯，灯具功率较大；移动式LED照明设备光源采用LED，灯具功率较小，在经济和节能方面优于传统移动照明设备。且由于移动式LED照明设备采用蓄电池供电，不会对外排放废气，而传统移动照明设备采用小型柴油发电机作为电源，在使用工程中需燃烧柴油，并排放废气。因此，移动式LED照明设备更加节能和绿色环保。

5 LED照明设计与传统照明设计全寿命周期技术经济比较

本文以220kV 户外 GIS变电站为例，在保证相同照度的情况下，分别以传统灯具为主和以LED灯具为主对照明设计方案进行技术经济比较。

5.1 照明设计方案灯具配置

（1）传统照明设计方案

户外变电站传统照明设计中，户内灯具主要采用荧光灯和金卤灯；户外灯具主要采用高压钠灯，该方案的灯具配置如表1所示。

（2）LED照明设计方案

该方案户内和户外灯具均采用LED灯具，并引入移动式LED应急抢修灯和太阳能照明。该方案的灯具配置如表2所示。

5.2 照明设计方案全寿命周期技术经济比较

假设灯具每天使用12小时，根据LED灯具10万小时的寿命计算，LED灯具的全寿命周期大约为20年。因此以20年为周期，将传统照明设计方案与LED照明设计方案进行全寿命周期比较，如表3所示。

由表3可以看出，采用LED灯具后，初期投资高于传统灯具，但由于LED灯具的节能特性，在20年全寿命周期内，LED照明设计方案比传统照明设计方案节约电能100万千瓦时，节约电费60万元；由于LED照明灯具的寿命长、免维护的特性，LED照明设计方案比传统照明设计方案节约维护费用15万元。综合各项因素，在20年全寿命周期内，LED照明设计方案比传统照明设计方案共节约费用60.13万元。

结语

在变电站照明设计中采用LED节能灯具，并应用太阳能LED照明设备和移动式LED照明设备等新技术，与传统照明设计方案相比，LED照明设计方案在全寿命周期内技术经济最优，从而使变电站照明系统更加节能和环保。

参考文献

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