变电站智能照明与节能灯具的分析与应用

【摘 要】随着全球能源日益枯竭，新型能源与环保节能是工程设计应考虑的问题。变电站的设计也必须考虑清洁生产、节能减排。论文通过对新型节能型灯具和传统灯具的分析比较，并结合LCC全寿命周期分析，分析得出新型节能型灯具比传统灯具具有更高的经济效益。同时，为了突出智能站“智能”的特点，将照明系统整合入变电站智能辅助系统，与报警系统、摄像头等实现联动，实现多点照明、控制调光功能，组成节能环保安全高效的照明系统。

【关键词】智能照明；节能；LED

1.传统照明技术特性分析

1.1 白炽灯技术特性分析

白炽灯原理是把钨丝保持在真空，通电将钨丝加热到白炽状态，利用热辐射发出可见的电光源和热量，至500℃时开始发出可见光，随温度增加，从红-橙-黄-白逐步变化。

白炽灯结构简单，只包含几个简单的部件，相对价格低廉而且容易回收处理。由于在高温下钨丝容易升华变成气体，在使用过程中钨丝会逐渐变细，钨丝越细，通电后就越容易烧断，寿命就越短。白炽灯的寿命受电源电压的影响，随着电源电压升高，灯泡寿命将大大降低；随着灯丝温度的变化，灯泡的寿命和发光效率都将产生变化，同一个灯泡发光效率越高，寿命就越短。

1.2荧光灯技术特性分析

荧光灯利用电子镇流器驱动电流通过充满惰性气体（通常为氟或氢）和少量汞的管道，使液态汞蒸发为气态汞，气态汞在外加电压作用下产生弧光放电，发出少许可见光和大量紫外线，紫外线又激励灯管内壁涂覆的荧光粉，使之发出大量的可见光。

1.3金属卤化物灯技术特性分析

金属卤化物灯内无灯丝，只有两个电极，直接加上工作电压不能点燃，必须先加高压使灯内气体电离，需要有电子镇流器来调节电流和提供电压。灯泡触发后，电极的放电电压进一步加热电极，形成辉光放电，并为弧光放电创造条件。在辉光放电的作用下，电极温度越来越高，发射的电子数量越来越多，迅速过渡到弧光放电。随着温度进一步升高，灯的发光越来越强直到正常，全部过程需一分多钟。

1.4 LED照明技术特性分析

LED是半导体装置发光。其原理是通过将电压加在使PN结本身形成一个能级（实际上，是一系列的能级），然后电子在这个能级上跃变并产生光子来发光的。比起白炽灯和荧光灯，LED灯由固体形式的部件组成，不用灯丝去承受冲击和振动。白炽灯的使用寿命大约为1000小时，好的紧凑型荧光灯最长为15000小时，而LED有相对更长的使用寿命。而且LED灯不含毒性金属汞。相对于众多其他种类的照明产品来说，LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当。LED灯对环境温度敏感，尤其是对高温。LED灯需要大电流和低电压，是一个比使用高压电源更安全的电源，因此特别适用于公共场所。

2.照明全寿命周期分析

变电站照明LCC指的是变电站灯具的经济寿命周期内，在保证系统可靠性的基础上使工程全寿命成本最低的管理。全寿命成本包括设备购置、施工安装、调试、运行维护、检修、改造直至报废的全过程发生的总费用。照明由于有其固有的特征，LCC费用组成可分解为：

IC――一次投资成本（Investment Costs）；指在计划管理、工程设计、工程建设、设备采购的成本。

OC――运行成本（Operation Costs）；指变电站照明使用期间所花费的一切费用的总和，主要包括：能耗费、维护保养费以及其他费用。

FC――故障损失成本（Failure Costs）；指在由于设备故障造成的直接或间接经济损失。

DC――报废成本（Discard Costs）；指工程照明寿命周期结束后，清理、销毁该工程所需支付的费用。部分设备还具有残值，可以冲销有关的费用，这种报废成本应为负值。

即变电站LCC计算模型为：

LCC = IC + OC + FC + DC

LCC计算方法包括现值法、终值法、等额年金法等。本工程采用现值法进行计算。

现以主控综合电器设备室为例，分别采用方案一新型节能灯具（LED灯），方案二传统照明（直管荧光灯+白炽灯）进行比较：

通过LCC计算进行方案比较

通过两个方案的LCC比较，可以看出方案一，在一次投资成本上高于方案二，但在后期运行成本远远低于方案二，LED总成本仅为方案二的45.5%。价格更经济。

LED灯较之于直管荧光灯，不含毒性金属汞，对环境友好。

在这全球资源急缺、节能减排的大环境下，选用LED灯更节能。

综上所述，本站主控制室采用LED型灯具，从而也能减少站用电负荷，达到节能减排效果。

3.智能照明

变电站内照明回路多，容量较大，与传统照明方案相比，智能照明系统是使照明控制和操作更加简单、方便、灵活。根据不同区域的照明要求，该系统可以提供不同的控制手段，如调光、场景、恒照度、动静检测等，使用方便灵活，管理高效。

在很多情况下、很多区域其实并不需要把灯满功率运行，过度的照明不仅形成光污染还会造成资源浪费，智能控制系统根据不同的环境，可以自动改变照明功率。该智能照明管理系统不仅可以实现基本的灯光控制，还可以通过场景、调光、自动控制等手段，提升照明环境的品质。

根据变电站的特点及各功能区的需求，该系统可以提供具有统一控制及监控，又能单独控制和节能的智能照明管理。

照明系统通过应用DALI/DSI技术及BACnet/LONDALI/DSI网关，完美得将数字照明技术集成到变电站控制系统中，实现无缝集成，多网联动提高了变电站管理的效率及系统功能，真正实现统一平台管理的目标

照明系统整合入变电站智能辅助系统，与报警系统、摄像头实现联动，实现多点照明、控制调光功能，并在户外主要道路设置太阳能照明系统，组成节能、环保、安全、高效的照明系统，实现精准单灯控制、实现照明高效管理、实现照明节能最大化、有效保护光源及灯具、有效提高照明舒适度。

4.总结

通过LCC分析比较，确定变电站照明谁采用LED灯具及太阳能灯具，并引入智能照明系统，实现对照明的优化控制，达到节能减排、安全高效的效果。