1000MW機(jī)組大型火電廠照明系統(tǒng)選型

摘 要：根據(jù)1000MW機(jī)組火電廠照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，對(duì)廠用電光源，特別是新型電光源和鎮(zhèn)流器等特性進(jìn)行分析，并根據(jù)使用環(huán)境選用合適防護(hù)等級(jí)和高效率的燈具型式；比較不同電光源的光效、顯色指數(shù)等技術(shù)指標(biāo)，選用高光效和顯色指數(shù)良好的燈具；并考慮照明安全和節(jié)能方面影響，選用合適的鎮(zhèn)流器。文章給出的1000MW電廠的照明選型為大型火電廠照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考，對(duì)工程設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：火電廠；照明選型；設(shè)計(jì)

1 前言

火力發(fā)電廠照明主要是一種功能性照明，錯(cuò)綜復(fù)雜的設(shè)備、管道、橋架等布置，特殊場(chǎng)合的易燃易爆粉塵等惡劣環(huán)境，需要合理的照度、合適的燈具、必要的顯色指數(shù)，并處理好一般照明和局部照明的配合關(guān)系。火力發(fā)電廠在轉(zhuǎn)換能源的同時(shí)也消耗大量的能源，照明節(jié)能是發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)不可忽視的環(huán)節(jié)。而常用電光源和鎮(zhèn)流器性能是影響整個(gè)發(fā)電廠照明效果的主導(dǎo)因素。為了實(shí)現(xiàn)選型優(yōu)化配置，本文對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析對(duì)比。

2 廠用電光源及鎮(zhèn)流器技術(shù)比較

廠常用電光源主要有白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈（HID）、LED燈、無(wú)極燈、太陽(yáng)能路燈及風(fēng)光互補(bǔ)等型式。對(duì)前幾種在很多文獻(xiàn)中都有詳細(xì)介紹，這里主要對(duì)新型電光源：LED燈、無(wú)極燈、太陽(yáng)能和風(fēng)光互補(bǔ)路燈進(jìn)行分析。

2.1 新型電光源LED

LED光源有省電、壽命長(zhǎng)、耐震動(dòng)，響應(yīng)速度快、可直流驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。國(guó)際上現(xiàn)階段LED主要用于背光源、汽車(chē)及信息顯示部分。國(guó)內(nèi)LED較為成熟的應(yīng)用領(lǐng)域包括建筑景觀照明、大屏幕顯示、交通信號(hào)燈、家電數(shù)碼顯示與指示燈、汽車(chē)燈、特種照明燈、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電腦、電視機(jī)的中小尺寸背光等。2009年5月國(guó)家科技部批準(zhǔn)21個(gè)城市開(kāi)展半導(dǎo)體照明應(yīng)用工程試點(diǎn)工作，推廣應(yīng)用LED功能照明。

目前制約LED 在照明領(lǐng)域廣泛使用的技術(shù)問(wèn)題主要有：

（1）顯色性、發(fā)光效能是制約白光LED在功能照明中廣泛使用的重要因素。隨著芯片和封裝技術(shù)臺(tái)量的不斷提高，LED 的光效已經(jīng)從以往的30lm/W提升到目前接近801m/W，而且還在不斷提高，但與傳統(tǒng)電光源比較仍無(wú)優(yōu)勢(shì)[2]。

（2）大功率LED發(fā)熱問(wèn)題已經(jīng)成為制約LED照明發(fā)展的瓶頸。LED 光源的長(zhǎng)壽命是基于其溫度控制基礎(chǔ)上的，PN 結(jié)溫度升高會(huì)造成器件性能變化和衰減，這也是為何單顆LED 尚無(wú)法提供高亮度做主照明光源的原因之一。

（3）LED的投光和二次配光設(shè)計(jì)問(wèn)題。傳統(tǒng)LFD光源發(fā)光角小，點(diǎn)面積亮度高，光的散射具有極強(qiáng)的方向性，從而使光源形成光點(diǎn)，而光均勻度不好，束縛其在照明燈具領(lǐng)域的應(yīng)用。

（4）LED燈具的緊湊型模塊化電源設(shè)計(jì)。LED供電區(qū)別于傳統(tǒng)光源，使用的是低壓直流電。高效、匹配的AC-DC轉(zhuǎn)換電路是保證LED理論壽命的前提，電源壓驅(qū)動(dòng)電路的轉(zhuǎn)換率是影響LFD照明效率的一個(gè)重要因素，一個(gè)低效率的供電系統(tǒng)將使LED的節(jié)能水平大打折扣。

以上存在的問(wèn)題，致使LED光源，尤其是大功率LED燈具發(fā)光效率低、光衰快、色溫偏差大、光色不一致、驅(qū)動(dòng)器故障多、二次光學(xué)處理水平不高、系統(tǒng)光效低、系統(tǒng)壽命短等諸多問(wèn)題。

在大電廠照明設(shè)計(jì)中，小功率LED燈具可以用于出口指示燈或建筑物景觀照明，但不建議大量使用。考慮到大功率LED燈存在的問(wèn)題，廠房和生產(chǎn)車(chē)間則不建議采用大功率LED燈具。

2.2 無(wú)極燈

無(wú)極燈與傳統(tǒng)的熒光燈相比有很大的改進(jìn)，有著諸多優(yōu)點(diǎn)：理論壽命長(zhǎng)，功率因數(shù)可達(dá)0.95以上，啟動(dòng)響應(yīng)迅速，工作電壓范圍寬，色溫可選范圍大，無(wú)頻閃，顯色指數(shù)Ra≥80，具備在額定功率30%～100%范圍內(nèi)穩(wěn)定工作的調(diào)光性能等等。此外，由于它可以做成大功率的燈（200W），有望替代目前應(yīng)用的高壓氣體放電燈。

作為新電光源，無(wú)極燈選用需要注意的問(wèn)題有：

（1）壽命問(wèn)題。無(wú)極燈理論壽命大于6萬(wàn)小時(shí)，但由于導(dǎo)致燈出現(xiàn)問(wèn)題的原因可能是鎮(zhèn)流器中電子元器件損壞或者熒光粉因?yàn)闀r(shí)間長(zhǎng)而失效，故實(shí)際壽命會(huì)因不同廠家有較大差異。

（2）光效問(wèn)題。無(wú)極燈光效50～90lm/W，大功率燈具還達(dá)不到傳統(tǒng)高壓氣體放電燈光效水平。

（3）電磁污染問(wèn)題。由于無(wú)極燈的工作原理，電磁干擾是難以避免，雖然目前技術(shù)發(fā)展能實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足國(guó)家電磁兼容性（EMC）要求，但2008年深圳機(jī)場(chǎng)還是發(fā)生了國(guó)航空調(diào)度頻率受高頻無(wú)極燈干擾事件。

鑒于目前的技術(shù)和工藝水平，以及產(chǎn)品良莠不齊和可能發(fā)生的電磁污染等問(wèn)題，大電廠照明設(shè)計(jì)中不建議大量使用無(wú)極燈。

2.3 新能源照明——太陽(yáng)能和風(fēng)光互補(bǔ)路燈

新能源照明主要是太陽(yáng)能路燈或風(fēng)光互補(bǔ)路燈。太陽(yáng)能照明是由太陽(yáng)能電池板作為發(fā)電系統(tǒng)，讓電池板電源經(jīng)過(guò)大功率二極管及控制系統(tǒng)給蓄電池充電，太陽(yáng)能路燈的光源一般可采用LED燈或無(wú)極燈，照明功率50～130W。目前商品化的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率約l7%～18%，為獲得良好的照度需要較大面積的電池組件。（假設(shè)采用120W光效為80lm/W、效率為90%的燈具，每天工作10小時(shí)用電量約1.33kWh，大約需要電池組件548W，面積4.2m2。）風(fēng)光互補(bǔ)路燈可利用風(fēng)能和太陽(yáng)能在能量及時(shí)間上的互補(bǔ)性，通過(guò)兩者各自的發(fā)電裝置，共同向蓄電池充電。因?yàn)榭刂破饔行闺姽δ埽軌蛟谟酗L(fēng)、無(wú)風(fēng)、陽(yáng)光充足或長(zhǎng)期陰雨天的任何條件下，都能確保蓄電池組不因過(guò)充或過(guò)放而被損壞。假定采用120W光效為80lm/W、效率為90%的燈具，每天工作10小時(shí)用電量約1.33kWh，粗略估算可選用300W風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能電池120W，電池組件面積約1m2。對(duì)新能源照明，目前蓄電池壽命問(wèn)題造成其使用的局限性。

2.4 鎮(zhèn)流器比較

常用的鎮(zhèn)流器一般分為電感式鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器兩大類(lèi)，電感式鎮(zhèn)流器又分為傳統(tǒng)型和節(jié)能型兩類(lèi)。

傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高、價(jià)格低廉、壽命長(zhǎng)（10年以上）；其缺點(diǎn)是：體積大、重量重、自身功耗大、有噪音、燈有頻閃。

節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器是一種新型產(chǎn)品，其節(jié)能效果已接近電子鎮(zhèn)流器的水平，相對(duì)電子鎮(zhèn)流器來(lái)講，這種鎮(zhèn)流器具有售價(jià)低、諧波含量低、可靠性高的優(yōu)勢(shì)。

電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)能（自身功耗低、可進(jìn)行功率補(bǔ)償、高頻點(diǎn)燈提高燈效率10%以上）、啟動(dòng)可靠、可實(shí)現(xiàn)調(diào)光、體積小、無(wú)頻閃、無(wú)噪音、重量輕；其缺點(diǎn)是：成本相對(duì)較高、使用的元器件較多，穩(wěn)定性，一致性相對(duì)較差、壽命相對(duì)較短（5年）。由以上比較可知，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器相對(duì)于傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器有明顯優(yōu)勢(shì)。

3 1000MW機(jī)組火力發(fā)電廠照明選型

現(xiàn)代照明工程要求選用高光效、長(zhǎng)壽命、顯色性好光源，火力發(fā)電廠照明也同樣遵循這樣的原則。火力發(fā)電廠的照明設(shè)計(jì)，按照建筑物的使用功能不同，選擇不同的燈具。

3.1 汽機(jī)房：面積大，凈高較高，設(shè)備眾多，管道錯(cuò)綜復(fù)雜，照明時(shí)間長(zhǎng)，要求燈具具有高光強(qiáng)、高效率的特點(diǎn)，還要有良好的顯色性能，以提高長(zhǎng)期工作的舒適性，推薦采用深照型、配照型和三防燈具等，選擇采用拋光高純鋁加工的燈具反射器以提高反射效率，光源推薦采用金屬鹵化物燈。

除氧煤倉(cāng)間、輔助廠房、輸煤棧橋、轉(zhuǎn)運(yùn)站：可參照汽機(jī)房照明選型。

3.2 鍋爐房：露天或半露天布置，環(huán)境溫度高，多灰塵，平臺(tái)較多，照明易受氣候影響，推薦選用具有良好透射性和高光效的三防型高壓鈉燈，且采用交替配電回路設(shè)計(jì)，以方便獲得照明和節(jié)能效果。

高效濃縮機(jī)區(qū)域、水工、廢水設(shè)施戶(hù)外區(qū)域的照明，可參考鍋爐房照明選型。

3.3 道路：照明環(huán)境與鍋爐房類(lèi)似，推薦采用高壓鈉燈，也可以考慮嘗試新能源節(jié)能照明，局部采用風(fēng)光互補(bǔ)型路燈。

3.4 集控室：有較大面積的電子顯示屏，電廠關(guān)鍵的工作區(qū)域，是電廠照明設(shè)計(jì)的重要部分，需要分析亮度分布、照度、眩光及閃爍等問(wèn)題。根據(jù)各工作區(qū)、非工作區(qū)的特性，分別采用直接照明、半直接照明、漫射式照明和間接照明等方式來(lái)滿(mǎn)足各區(qū)域?qū)φ彰鞯牟煌蟆艟咄扑]采用T5三基色熒光燈熒光燈光源，采用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。

其他控制室可參考集控室照明選型。

3.5 戶(hù)內(nèi)配電間：推薦采用熒光燈具，光源選擇光效高，顯色性較好的T8系列三基色熒光燈光源。

試驗(yàn)樓、材料庫(kù)、生產(chǎn)行政辦公樓、宿舍樓可參考配電間照明選型。

3.6 走廊、盥洗室、衛(wèi)生間、樓梯間、雨棚等區(qū)域的照明推薦采用緊湊型節(jié)能熒光燈。

本文根據(jù)大型火電廠照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，對(duì)光源光效和工廠常用電光源、新型電光源、新能源照明以及鎮(zhèn)流器等技術(shù)數(shù)據(jù)做了綜合對(duì)比。對(duì)大型火電廠照明系統(tǒng)優(yōu)化和選型方面進(jìn)行了研究，分析結(jié)果給大電廠照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]金怡初，孫曉丹，居家奇.火電廠照明節(jié)能研究及探討[J].光源與照明，2009，（3）.

[2].林令知，李想.綠色照明在發(fā)電廠設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].光源與照明，2010，（4）.

作者簡(jiǎn)介：王洪梅（1977-），女，漢族，吉林省靖宇人，浙江水利水電高等專(zhuān)科學(xué)校，講師，碩士，主要從事電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)和科研工作。

林克（1979-），男，漢族，浙江樂(lè)清人，浙江省電力設(shè)計(jì)院，高級(jí)工程師，主要從事發(fā)電廠及變電所的設(shè)計(jì)和施工指導(dǎo)工作。