節(jié)能型LED 燈在變電站中的應(yīng)用

李會(huì)杰

（廣東天聯(lián)集團(tuán)有限公司，廣州 510600）

節(jié)能減排形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)2008年節(jié)能減排工作安排的通知》中強(qiáng)調(diào)：“…推廣使用節(jié)能燈5000萬(wàn)只，…深入開(kāi)展千家企業(yè)節(jié)能行動(dòng)，力爭(zhēng)全年實(shí)現(xiàn)節(jié)能2000萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤?！^續(xù)向社會(huì)發(fā)布電力企業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管報(bào)告。…”。

電力系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)當(dāng)在發(fā)電、輸電、變電、配電等各個(gè)環(huán)節(jié)中開(kāi)展節(jié)能減排。發(fā)電、輸電的節(jié)能技術(shù)在許多文獻(xiàn)中都有研究[1-2]。變電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任著轉(zhuǎn)換電能的角色，本身也消耗電能的用戶(hù)端。

變電站的節(jié)能受用戶(hù)關(guān)注的是使用節(jié)能型變壓器、以及建筑物選用節(jié)能型材料等。但照明消耗的能源占變電站能源的一大部分，如何減少這部分能源的消耗？目前的文章及工程實(shí)際中卻鮮有研究。本文根據(jù)LED燈的節(jié)能效果及成熟的技術(shù)[3-4]，通過(guò)實(shí)例計(jì)算、分析，認(rèn)為有價(jià)值在變電站照明中進(jìn)行推廣。

1 節(jié)能型LED燈應(yīng)用現(xiàn)狀

照明用電在我國(guó)整個(gè)用電中的比例約為10%以上。照此計(jì)算，若我國(guó)用電總量達(dá)到20000億kW·h，照明用電估計(jì)就需2000億kW·h以上。如果照明用電節(jié)約一個(gè)百分點(diǎn)，即可節(jié)電20億kW·h?？梢?jiàn)，照明節(jié)電是最有效的環(huán)保工程和節(jié)電手段[5]。

當(dāng)LED燈與太陽(yáng)能配合起來(lái)使用太陽(yáng)能LED燈具以其自動(dòng)控制，一次性投資安裝無(wú)需日后電費(fèi)開(kāi)支，無(wú)需架設(shè)輸電線路或鋪設(shè)電纜，還有其獨(dú)特的高亮度、低成本等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的照明技術(shù)相比，LED最大的區(qū)別是結(jié)構(gòu)和材料的不同，它是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體，發(fā)光效率并不高，但它的光譜全部集中于可見(jiàn)光頻段，效率可達(dá)80%～90%，同等光效的白熾燈可見(jiàn)光效僅為10%～20%，單體LED的功率一般在0.05～1W，并且具備高效節(jié)能、綠色環(huán)保、長(zhǎng)壽命、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。使其逐漸應(yīng)用在廣場(chǎng)、校園、小區(qū)、街道等照明場(chǎng)所。

2 節(jié)能型LED燈在變電站中的應(yīng)用

2.1 照度計(jì)算

由于變電站不同工作場(chǎng)合對(duì)照度的要求不一致，有些場(chǎng)合（比如繼保室等）對(duì)照度的要求較高，普通燈具的照度不容置疑，但LED燈具應(yīng)用在此類(lèi)工作場(chǎng)合能否滿(mǎn)足照度的要求呢？下面就以某220kV變電站繼保室為例計(jì)算照度是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。根據(jù)《火力發(fā)電廠和變電所照明設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》，220kV變電站繼保室要求照度標(biāo)準(zhǔn)值為 300lx，是變電站中照度要求最高的場(chǎng)所，若下面計(jì)算中照度滿(mǎn)足要求，則在220kV變電站所有工作場(chǎng)所中LED燈的照度均滿(mǎn)足要求。

該站繼保室長(zhǎng)33.3m、寬12m、高5m。采用102套28W LED日光燈。照度計(jì)算采用利用系數(shù)法[6]。具體計(jì)算方法如下：

式中，EC為計(jì)算面達(dá)到的水平照度，lx；LL/F為每個(gè)照明器光通量，lm；N為實(shí)際采用照明器的數(shù)量，只；LLF為維護(hù)系數(shù)；A為被照面計(jì)算面積，m2；CU為利用系數(shù)。

根據(jù)LED廠家提供的技術(shù)參數(shù)，28W LED燈具的光通量為2800lm，利用系數(shù)為0.9。查文獻(xiàn)[6]，繼保室維護(hù)系數(shù)為0.7。

經(jīng)式（1）計(jì)算該繼保室的照度為450lx，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定照度標(biāo)準(zhǔn)300lx的要求。

通過(guò)以上的計(jì)算分析，LED燈應(yīng)用在220kV及以下電壓等級(jí)變電站中完全滿(mǎn)足規(guī)范中照度的要求，可以應(yīng)用。

2.2 節(jié)能效果分析

1）節(jié)約材料

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)220kV變電站戶(hù)外若用普通燈具照明，所有電纜電線費(fèi)用大概要10萬(wàn)元。采用太陽(yáng)能LED燈具，無(wú)需架設(shè)輸電線路或鋪設(shè)電纜，大大節(jié)約了材料。每一年還有許多變電站在建設(shè)，節(jié)約的材料將是可觀的，同時(shí)也為社會(huì)節(jié)省了大量原材料。

2）節(jié)省電能

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，220kV變電站中，戶(hù)外照明采用普通燈具時(shí)，一般采用兩種類(lèi)型的燈：400W的投光燈和150W的路燈，兩種燈具數(shù)量分別為50套和30套。若采用太陽(yáng)能LED燈，只需計(jì)入燈具的成本費(fèi)，詳細(xì)比較見(jiàn)表1。

表1 LED燈與普通燈費(fèi)用比較表

LED燈以其自動(dòng)控制，一次性投資安裝無(wú)需日后電費(fèi)開(kāi)支，變電站戶(hù)外用太陽(yáng)能LED燈具，依靠太陽(yáng)能照明，節(jié)省了電能。

3）減少線損

由于配電線路有電阻，有電流通過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生功率損耗，其公式為：

式中，?P為三相輸電線路的功率損耗，kW；I為線電流，A；R為線路相電阻，Ω。

從上面公式可以看出，功率損耗與燈具的功率的平方成正比，普通燈具功率一般是LED燈功率的4倍，功率損耗將是LED燈的16倍。

3 應(yīng)用實(shí)例

以某220kV變電站為例，采用普通燈具時(shí)，照明部分的投資如表2所示。采用節(jié)能型LED燈具時(shí)，照明部分的投資如表3所示。

表2 普通燈具費(fèi)用表 單位：元

表3 節(jié)能LED燈具費(fèi)用表 單位：元

從表2、表3可以看出，普通燈具與LED燈具設(shè)備的投資基本相當(dāng)。

根據(jù)前文分析，采用節(jié)能型LED燈具，一年節(jié)約的電能約為44100kW·h，相當(dāng)于普通用戶(hù)15年的用電量，是相當(dāng)客觀的。

由此可見(jiàn)，在該變電站中采用LED燈具一年內(nèi)節(jié)約的電能將回收所有照明成本，既節(jié)約電能又滿(mǎn)足照度要求，想必這是大家都希望看到的。

4 結(jié)論

文中通過(guò)分析計(jì)算，太陽(yáng)能 LED燈及節(jié)能型LED燈滿(mǎn)足照度要求，運(yùn)用在變電站中不僅大大節(jié)約了材料、節(jié)省了電能，而且一年內(nèi)節(jié)省的電能將回收所有的照明成本。全國(guó)一年將新建許多個(gè)變電站，這樣材料和電能的節(jié)約將是不可限量的。本著節(jié)能減排的原則，認(rèn)為在變電站中利用節(jié)能型LED燈是不錯(cuò)的選擇。

[1]高鳳春.火電廠節(jié)能之道[J].中國(guó)電力企業(yè)管理,2008,18(15).

[2]周乃君等. 焦?fàn)t煤氣發(fā)電法案研究與應(yīng)用[J]. 節(jié)能技術(shù), 2008(3).

[3]李永杰.太陽(yáng)能與高亮LED的集成應(yīng)用[J].燈與照明,2007(6).

[4]趙金云等.太陽(yáng)能LED路燈[J].電工技術(shù),2008(9).

[5]姜波.照明節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)措施[J].建筑電氣, 2008,27(4).

[6]中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定. 2007.