體育場照明的可靠性

當你參加一場比賽或在電視上觀看一場比賽時，照明總是最后關心的問題。在觀看2013年2月3號的“超級碗”比賽之前，從來沒有人想過自己會親眼見證在世界級比賽中發生停電事故。在大量高壓氣體放電燈突然熄滅之后，全場的球迷、官員、工作人員和比賽隊員在黑暗中度過了34分鐘。

接下來，為什么新奧爾良的超級圓頂體育館的燈會突然熄滅的報道充斥了整個互聯網。其中一篇報道指出，連接電力公司與體育場之間的用電設備在上一年的12月剛剛更換，所以停電應與該設備無關。并且經過對體育場的檢測發現，在比賽期間沒有任何超載負荷。另一篇報道提到，超級圓頂體育場的領導在賽前曾很關注設備的電氣系統，雖然沒有維修所有的設備，但已經做了很多維修工作。對體育場的饋線做了測試，發現存在電能質量問題。最終確定是由于為體育場輸送電源過程中的保護繼電器檢測到了問題，自動關閉了系統。無論停電的主要原因是設備故障、保養不當還是認知錯誤，這次停電已經造成了嚴重的比賽中斷以及經濟損失。

1 照明方式

由這次“超級碗”比賽證明，在任何級別的體育賽事中提供適當的應急照明都是很有必要的。當涉及到照明時，室內場館和室外場館需要無死角切換。

類似于其他的照明系統，體育場照明系統也需要進行維護。在使用高壓氣體放電燈之前，白熾燈是體育場照明的標準燈具。如今，體育場照明標準燈具為金屬鹵化高壓氣體放電燈。大多數情況使用的是400W, 750W, 1 000W 或 1 500W的金屬鹵化燈。然而，現在仍然有體育場繼續使用探頭啟動燈，也有體育場在近20年內升級到脈沖啟動燈。現在，也有許多體育場使用專為高壓氣體放電燈設計的電感鎮流器。表1所示為不同照明技術的預熱時間、重啟時間、調光及全光譜性能比較。

表1 預熱時間、重啟時間、調光及全光譜性能比較表

圖1 減少照明干擾的方式

在每場比賽之前，比賽方或體育場工作人員需要對每組高壓氣體放電燈進行檢測，確保燈具能夠正常啟動，滿足賽時照明。若出現故障的燈具過多，則需要立即更換。需要對賽場上各個位置的照明層次和亮度進行檢測，確保能夠滿足電視拍攝的需要。要在黃昏之前點亮所有的燈，為電視攝像的檢查與調整提供足夠的時間。此外，在比賽結束之后，工作人員需要對賽場和觀眾席進行打掃、整理，所以仍需要幾個小時的照明。

根據體育場的規模不同(如當地高校的足球場、籃球場或專業的超級圓頂足球場)，可以由一家或多家供電公司供電。體育場中裝有大量復雜的用電負載，盡管室外負載占了大多數，但負載遠超過這些。體育場室內外的記分牌系統、廣播系統、辦公設備及空調系統都需要供電。

2 減少照明干擾的方式

防止體育場館內高壓氣體放電燈照明系統壓差變化的方式有3種，如圖1所示。第一種方式：在電源輸送線路上選擇幾個點，當由于供電系統停電造成能源耗盡時，在這幾個點進行能源補充；第二種方式：添加熱觸發的燈具系統來代替高壓氣體放電燈系統；第三種方式：選擇優質電源為體育場供電。下面對一些細節進行詳細介紹。

1)優質供電合約

很多供電公司可以提供具有高可靠性供電的饋線。目前，這種饋線已經實現了升級，可以從變電站專門引出一條線路，一家或兩家公司共用一條線路。這種饋線方式已經具有大量的歷史輸電數據，以證明它的可靠性。用戶將為這種服務付出更高的價錢。然而，大多數場館和體育場的使用率并不高，提供優質電源的方式并不是最好的選擇。

2)為高壓氣體放電燈安裝熱觸發器

許多制造商為金屬鹵化燈提供了一個附加的熱觸發系統。該系統感測到燈具熄滅時，會提供一個高壓啟動脈沖來重啟燈具。當燈具的放電管發生電弧擊穿時，可以使燈具重新熱啟動。該系統本身在待機狀態下需要消耗一定的能量，在一定程度上降低了照明系統的節能性能。該系統體積較大、價格昂貴，并不是適合所有的照明燈具，有些甚至需要重新安裝燈具。

3)在照明系統中安裝不間斷電源(UPS)

不間斷電源解決了大量由于線電壓故障引發的電源質量問題。一些UPS廠家為高壓氣體放電燈生產了專用的不間斷電源系統。在所有的高壓氣體放電燈系統中安裝不間斷電源是很不經濟的。從綜合高壓氣體放電燈系統規模大小、使用頻率和對客戶產生的經濟影響等方面考慮，在燈熄滅時使用不間斷電源并不是最好的選擇。此外，使用不間斷電源會增加額外的負載、占用一定的空間，并且需要增加經濟投入。

4)將高壓氣體放電燈系統改裝成其他系統

另一種可行的方法是用另一個系統代替現有的高壓氣體放電燈照明系統。但是，由于體育場照明系統有一些獨有的照明需求，所以在選用其他可替代照明系統時存在一定的局限性。盡管每年用于比賽照明只有十幾次，但還有許多其他使用場館的情況需要照明。因此，降低照明系統的能耗對體育場來說是絕對有優勢的。

5)目前調光用于體育場照明

因為體育場的各項設施和廣播系統需要在黃昏之前進行檢查，所以調光很快就會變得非常有用。照明系統一旦經過電視攝像確認，電源功率會較之前降低，并隨著比賽時間的臨近逐漸升高。相比于高壓氣體放電燈，無極燈的預熱時間更長一些，這是體育場的工作人員和廣播人員非常喜歡的，因為這樣很快就可以達到高亮度的照明。無極燈有一段簡短的預熱時間，這樣就免去了熱觸發的時間，當電源出現問題時，燈具可以在1min之內立即啟動并達到全輸出狀態。因此，比賽時不會因照明問題浪費時間，并且直播表也不需因此發生變更。

6)全光譜照明是最接近日光條件的照明情況

現在的電視鏡頭是在全光譜照明的基礎上進行的全數字化操作。無極燈全光譜照明的使用將會提高運動場動態情況下電視圖像捕捉技術和攝像機性能。