220 kV沙南智能變電站綠色照明方案研究

魏 瀾

國網江蘇省電力有限公司徐州供電分公司，江蘇 徐州 221005

0 引言

綠色照明是20世紀90年代初國際上對節約電能、保護環境的照明用電系統提出的概念，指根據用電場所的特點，設計科學合理的照明方案，同時注重采用高效環保的電光源以及照明燈具，運用綠色健康的建設工藝，以改善人們工作、學習、生活的條件和質量，既滿足智能變電站照明動力設計要求，又能通過對變電站照明設備的優化，節省照明設備投資和運維成本，滿足經濟性和綠色發展雙重要求[1-5]。文章針對220 kV沙南智能變電站的特點，采用LED燈具替代白熾燈、熒光燈，戶外照明采用LED投光燈，戶內照明采用“智能人性化”設計理念，配電樓進出口、門廳中照明采用人體感應加照度感應控制，二次設備區可調亮度式智能LED燈，事故照明產品采用智能化切換控制回路，實現智能變電站智能化綠色照明。

1 變電站照明現狀及相關規定

1.1 變電站照明工程存在的普遍問題

現今的變電站內照明燈具存在光源顯色性差、結構不合理、材質不過關、后期維護工作量大、光源光衰減顯著以及應對突發事故的可靠性差等問題，這些問題都會影響變電站的安全可靠運行，甚至會對電氣設備、運行維護人員造成傷害，故采用科學安全經濟的綠色照明方式迫在眉睫[6]。

1.2 變電站照明規程規范及標準要求

220 kV沙南智能變電站的照明設計部分，可分為正常照明設計和事故照明設計。各類照明場合的照度必須符合《建筑照明設計標準》（GB 50034—2013）[7]和《火力發電廠和變電站照明設計技術規范》（DL/T 5390—2007）[8]的要求。根據相關規范，220 kV沙南變電站的照明功率密度（LPD）目標值如表1所示。

表1 不同變電站場所照明功率密度（LPD）目標值

2 220 kV沙南智能變電站綠色照明設計

2.1 220 kV沙南智能變電站概況

該智能變電站為全戶內站，主變壓器采用2臺戶內三相自耦有載調壓油浸式變壓器，散熱器及油枕錯位高位布置于一層屋面。220 kV、110 kV、35 kV配電裝置創新性地同層共室布置，220 kV及110 kV均采用戶內布置智能化GIS設備，35 kV采用戶內金屬鎧裝移開式開關柜。

2.2 220 kV沙南智能變電站綠色照明設計原則

綠色照明的關鍵步驟是要實現節能照明，這種節能照明并不是傳統意義上簡單的節能，還要注重照明質量以及工作人員的視覺感受、相關工作環境等更高要求?；诖?，根據220 kV沙南智能變電站特點，確定綠色照明設計原則如下。

（1）選用高光效、防眩光、無光污染的光源。貼合“無人值守變電站”理念，選擇結構安全可靠的燈具，減少照明燈具的維護次數，降低燈具的更換及維護等相關費用。

（2）針對不同變電站照明場所用電需求進行精準的照明設計。在滿足220 kV沙南智能變電站各類場所的用電照度需求、相關工作人員活動需求的情況下，靈活選用經濟節能環保、工藝可靠的新型燈具，盡量減少燈具數量。戶外照明取消草坪燈、庭院燈，保留散熱器區域投光燈，投光燈具全部采用太陽能LED燈具。

（3）開展人性化照明設計。全站燈具的功能運用更加人性化，戶內照明采用微波感應燈具、光度可調燈具，使得燈具的使用能夠更好地配合人員活動，從而降低能耗。

（4）選擇材質堅固、結構安全、性能良好的照明燈具，注重配套相關電器的節能高效，同時合理控制光照強度。

2.3 傳統燈具與LED燈具的對比、選擇

綠色照明設計最為重要的一點就是對于高效光源的選用，所以在實際應用場合必須重視各種光源的特點和優點，選取最合適的光源進行設計。220 kV沙南智能變電站全站采用節能環保的LED燈，戶外采用LED太陽能投光燈、戶內采用智能LED感應燈具、LED應急照明燈具、LED防爆燈具。

通過變電站兩種典型的照明場合對比傳統照明燈具與綠色照明燈具。戶內以人員較為密集的二次設備室為例，一般傳統變電站屏柜光源多采用40 W熒光燈，而在沙南智能變電站全部采用的是18 W LED面板燈。在戶內主變室、GIS配電裝置室、電抗器室等場合，傳統照明中較為理想的光源是250 W高壓鈉燈，現在沙南智能變電站采用光效為100 lm/W的光源的100 W LED投光燈。具體對比結果如表2所示。

表2 技術參數對比表

2.4 全站照明方案優化

220 kV沙南智能變電站作為全戶內站，戶外散熱器區照明采用額定功率為100 W的防水防塵型LED投光燈，戶外配電樓四周各設1盞100 W LED燈，并在滿足戶外照明要求的情況下取消草坪燈及庭院燈。燈具選用專用壓鑄鋁工藝，采用鋼化玻璃光罩，美觀、耐用，且防腐、抗酸、耐堿；并且按先裝燈具后裝玻璃件、密封圈的順序生產工藝，避免硅橡膠密封圈受高溫老化而影響燈具密封性能和防水效果。通常常規全戶內220 kV新建變電站需要15～20盞草坪燈，而且后期使用中還需要運行維護與故障檢修費用，故220 kV沙南智能變電站在滿足戶外消防道路周邊投光燈照度以及正常巡檢要求的情況上，取消草坪燈及庭院燈。

戶內配電樓中所用燈具均采用LED燈具，根據巡檢人員活動情況合理優化布置。配電樓中二次設備區、35 kV開關柜設備區采用18 W可調式智能LED燈（57盞）。GIS設備區采用100 W LED投光燈（8盞），主變本體室采用100 W LED投光燈（共6盞），電容器室采用100 W LED投光燈（共6盞），蓄電池室采用18 W防爆平臺燈（4盞）。對于照度工具要求低和人活動頻率低的功能用房、門廳、樓梯間，采用20 W微波感應LED燈（5盞）?？紤]應急照明開啟的時間比較短，配電樓事故照明采用15 W LED壁燈（22盞）。

3 220 kV沙南變電站綠色照明方案和傳統照明方案的技術經濟對比

文章分析了220 kV沙南變電站的綠色照明方案和傳統照明方案，并采用全壽命周期綜合費用法進行經濟比較。全壽命周期綜合費用法（Total Owning Cost,TOC）是國際上常用的經濟分析方法。設定初建運行電費按0.7元/kWh，每天工作10 h估算出初期建設費用和運行費用，并將在全壽命內逐年發生的運行費用經過貼現到初建時的等值費用，和初建費用相加，估算出7年總運行維護費用。該方法可以較為全面地反映220 kV沙南智能變電站采用兩種不同照明設計下的經濟性能，如表3～表5所示。

由表3～表5可知，在戶外照明方案中，綠色照明方案的初建費用相比于傳統照明方案費用多6 330.0元，但是7年總運行維護方案中，綠色照明方案較傳統照明方案少51 051.0元，最終合計費用，綠色照明方案比傳統照明方案少44 721.0元；在戶內照明方案中，綠色照明方案的初建費用比傳統照明方案費用多35 370.0元，但是7年總運行維護方案中綠色照明方案比傳統照明方案少116 525.6元，最終合計費用綠色照明方案比傳統照明方案少81 155.6元。由此可知，全站照明若采用綠色照明產品，尤其是在采用LED燈后，雖然在建設初期投資成本較高，但是在技術上具有明顯優勢，且全壽命周期內其經濟性較好，既能滿足智能變電站照明建設需求，又可以實現綠色可持續發展。

表3 沙南220kV智能變電站照明工程（戶外照明）主要參數和費用對比表

表5 220 kV沙南智能變電站綠色照明的性價比分析

表4 沙南220 kV智能變電站照明工程（戶內照明）主要參數和費用對比表

4 結束語

通過對比分析220 kV沙南智能變電站綠色照明方案與傳統照明方案，可以得出以下結論：在智能變電站中采用配光合理、效率高的節能燈具，雖然在建設初期投入的費用較高，但是綜合而言，綠色照明使用的單盞光源在光通量、顯色指數上有較好的表現。在相同照度的條件下，其所需的光源數量更少，并且相較于傳統光源，其使用壽命較長，年耗電量也較少；在人文設計方面，其設計精良、質量上乘的附件可以同時滿足智能變電站美觀性與可靠性的要求；在全壽命周期管理方面，綠色照明設計可以有效減少維護次數，提升整體經濟性。綜上所述，戶內面積較大的智能變電站可以采用綠色照明方案，以獲得更好的經濟和環保效益。