基于DIALux的變電站戶外照明設計

曾 軍，尹大千

（特變電工沈陽電力勘測設計有限公司，遼寧 沈陽110025）

0 引 言

良好的照明系統，對變電站內工作人員的工作效率和身心健康起到正面影響，同時也能節約能源和造價。在中國，因為種種原因，變電站戶外照明設計的重要性與其得到的關注程度尚不匹配。而在某海外變電站的照明設計中，筆者所在設計院遭到了歐洲監理公司的苛刻要求，一度令項目停滯，無法展開施工。由此，筆者將DIALux照明仿真軟件運用到變電站的照明設計中，精準地設計了戶外照明的系統，獲得了歐洲監理公司的高度認可。隨后在若干個變電站的設計中，同樣取得了不錯效果。本文總結分析了這些變電站的照明設計，對設計中遇到的一些問題及需要考慮的因素進行了分析和闡述，并重點介紹了某變電站的設計案例，以供同行參考和研究。

1 當前變電站照明的典型設計

變電站照明的典型設計在《電力工程電氣設計手冊電氣一次部分》和《發電廠和變電站照明設計技術規定》（DL／T5390－2014）有詳細說明。照明系統應當設計為正常照明和應急照明；裝設方式應當為一般照明、局部照明和混合照明。照度計算的方法按場所不同而有差別：屋外配電裝置區等室外場所，采用等照度曲線法校驗照度；道路照明采用逐點計算法計算照度。

通常的設計過程如下：（1）按照DL／T5390－2014明確各照明區域的單位容量；（2）以單位容量為基礎，估算照明器容量和數量；（3）依據個人經驗和手工估算，完成相應的燈具解決方案。在精度要求不高的情況下，上述方法比較適用。同時，在國內工程設計的實際中，設計工期緊張，工程師在此處會有一定的妥協；照明系統幾乎沒有竣工驗收的程序，使得上述方法得以廣泛使用。

這種照明系統的設計方法，依靠設計者的經驗和感覺，存在諸多的缺陷：（1）整個場區的平均照度可以手工計算，但對儀表、銘牌等特定地點的照度無法準確計算；（2）對燈具數量、高度、投光角度的調整，通過手工計算不太現實；（3）對統一眩光值、顯色系數、色溫、照明均勻度等指標也無法計算。

因為這些原因，在設計之初，工程師無法證明自己設計的照明系統滿足“運維方便、節能環保”的要求。當然，這也為照明系統設計方式方法的革新，提供了機遇和探討的空間。

2 基于DIALux的照明設計

計算機應用技術的高速發展，為軟件仿真照明的實際效果提供了可能，也成為變電站照明系統精確設計的關鍵工具。照明計算軟件DIALux是一款國際通用的主流設計軟件。

DIALux軟件可以對場景進行仿真計算，計算的內容包括照度、眩暈等，輸出的文件包括等照度曲線圖、偽色圖，以及各種圖表。將理論計算的數值，以各種直觀的方式表現出來，便于設計人員進行局部調整，也同樣方便了審查單位的審查工作。

2.1 照明標準

DL／T5390－2014標準是中國標準，有許多內容沒有做出相應的指導和規定。考慮到照明對變電站內工作人員的工作效率和身心健康的影響，本文建議對標EN12464、EN13201、CIE97、CIE140、EN15193等國際標準，將設計要求進一步細化。考慮到變電站戶外照明的實際，建議按下述類別區分變電站場區。

表1 變電站場區分類表

根據上述標準建設的多個變電站，實際檢測的照明效果較好。

2.2 照明系統的DIALux建模

第一步，在DIALux環境下，按照變電站的實際情況，建立相應的模型背景。這些模型背景包括圍墻、建筑、設備、構支架等。考慮到各模塊的尺寸、發射系數等，對計算有一定的影響，應當盡可能的設置成與實際環境一致。

第二步，設置需要的照明系統，如正常照明和應急照明系統。按照設計的使用條件，初步配置預計的燈具數量、位置，以及投光角度。

2.3 DIALux仿真計算

選擇需要計算的項目，通常照度、統一眩光值是需要審查的計算項目。在軟件環境中，設置需要輸出的圖表等，然后通過DIALux運算，獲得照度等數據，以及相關的偽色圖和等照度曲線。

根據上述的計算結論，設計人員可以非常直觀地了解各區域的照度值。按照要求值，調整燈具，再次運算，如此反復，最終獲得最優的解決方案。

3 某變電站的照明設計實踐

3.1 照明系統設計

由于該站址位置受限，變電站的布置較為特殊，變電站圍墻為不規則形狀，在戶外照明的設計時，如按照手工計算的方式，具有一定難度。

本次戶外照明設計，首先按照相對位置建立了圍墻、建筑等的模型，按照抹灰墻壁設置了發射系數。接著，將整個需要考慮的戶外區域劃分成6個計算區，以便獨立計算和調整。

隨后，在軟件環境中建立正常照明系統以及應急照明系統。即按照變電站布置的實際情況，在恰當的位置布置相應的燈具。正常照明系統初步設置9個路燈組成，其中站內路燈7個，高度為6 m；站外路燈2個，高度為10 m。應急照明系統由11個投光燈組成，均安裝在構架上，投光角度面向附近的設備，如圖1。

圖1 變電站總平布置

3.2 DIALux軟件仿真結果

運行DIALux軟件，模擬戶外區域的燈光環境和光線效果，根據獲得的數據直接調整燈具的位置、數量、高度和角度，首先滿足照度的要求，隨后滿足其他參數的要求。經過三次的試驗和調整，在最優的燈具組合下，確定戶外照明的配置如圖2所示。

圖2 戶外照明配置

在DIALux軟件中，按照圖1的建設方案，完成等比例的布置模型，包括圍墻，站前道路等區域。同時，按照設計的照明系統，配置相應的燈具，即燈具的位置、高度、光源等。圖2為最終的配置解決方案。

設計的照明系統，按照實際情況進行仿真，然后觀察照明的效果。此時，可以直觀的發現照明強弱的區域。需要時，對照明系統進行調整，以達到預期的目標，此工作具有可視化的特點，非常便捷和高效。圖3為可視化的實際圖片。

圖3 燈光實景仿真效果

設計的照明系統，是否滿足要求，需要有準確的數據支撐。各個區域對照明的要求不一樣，因此，按照區域的劃分，提取相應的數值，以驗證是否達標。照度值過強或過弱，都是不恰當的，可以對照明系統進行調整。以本站的道路為例，將道路表面的照度數值提取出來，如圖4所示，以此方式證明當前照明系統達標。

其他各區域的計算，與此類似。并且這種形式的結論，在歐美咨詢的審查過程中，十分有效。

3.3 現場實測及分析

變電站建設完成后，在恰當的條件下，進行了實地的檢測和現場的感受。首先對關鍵區域的8個測點，各進行了三次測量，取三次結果的平均值為照度實測值。實測數據和設計預期的數據比較吻合。8個測量點的照度偏差，均控制在10 lx以內。多位現場工作人員對光線進行了直接感受，均反映較為舒適。本站由DIALux軟件輔助進行的照明設計，照度分布符合預期，人員感受較好。

4 結束語

借助DIALux軟件進行變電站的戶外照明設計，首先改變了對照明設計效果不可控的現狀；其次，使用最少的燈具實現照明的需要，實現節能經濟環保。同時，也提升了運維人員使用的舒適度。這種設計精準化的趨勢，已經成為當前變電站設計的主要方向。

圖4 道路的等值照明曲線