近些年來，在照明設計領域一直倡導綠色照明的理念，“十一五”期間綠色照明工程更是被列為國家十大重點節能工程之一。綠色照明強調高效節能、環保、安全和舒適等4方面要求，是一個綜合性的設計理念，LED作為一種新興的固體照明光源，很好迎合了這一理念，結合變電站的實際使用環境，具有很好的應用前景。

綠色照明的要求及LED的特點

1.綠色照明

綠色照明是美國國家環保局于20世紀90年代提出的概念，是指通過科學的照明設計，采用效率高、壽命長、安全和性能穩定的照明電器產品，改善提高人們工作、學習及生活的條件和質量，從而創造出一個高效、舒適、安全、經濟和有益的環境。我國于1993年11月開始啟動中國綠色照明工程，并于1996年正式列入國家計劃。節能是綠色照明工程的基本要求，但不能簡單地認為綠色照明工程的目的就是節能。過分降低照明標準是不合適的，應該從照明設計和照明電器產品兩方面進行優化，并加強照明設施的運行維護管理。

高效優質的光源是照明節能的首要因素，也是綠色照明的基礎。優質光源應滿足以下四點要求：①燈光源發出的光應為全色光，這樣不容易造成視覺疲勞。②燈光光譜成份中應沒有紫外線和紅外線，大部分為可見光，發光效率高，且能消除紫外線和紅外線對人眼的傷害，改善用眼環境。③光的色溫應貼近自然光，人眼的適應性強，視覺效果好。④燈光為無頻閃光，降低人眼調節器官的緊張度，減少視覺疲勞。

變電站的綠色照明設計，一方面要加強精細化設計，注重提高設計質量；另一方面就要選擇適當的照明電器產品，以達到照度適當，操控簡便，節能環保，環境友好的設計目標。

2.LED的特點

LED（LightEmittingDiode）即發光二極管，是一種直接把電能轉化為光的固態半導體器件，它是現階段光效發展最快的新型固體光源。相對于傳統光源，LED主要有以下幾方面的優點：

1）發光效率較高。隨著光電綜合轉換技術的提高，其效率提高空間較大。目前市場上LED的發光效率多在80～100lm/W，高于節能型熒光燈。由于LED光源可以直接把電能轉化為光能，光譜大部分為可見光，因此理論發光效能較高，可超過200lm/W，遠高于高壓氣體放電燈。

2）光源為定向輸出，通過適當的二次配光設計，可以實現定向照明，其利用系數可達0.8～0.9，但此特性也更容易產生眩光，在設計時要特別注意照明燈具的布置。目前二次配光設計的發展有望能較好地解決這一問題。

3）LED光譜中沒有紫外線和紅外線，無頻閃，符合高效優質光源的要求。且LED光源壽命長，半導體器件PN結的理論壽命可達到10萬h，即使考慮到目前LED的驅動裝置設計和生產并不成熟，其壽命也可達50000h，遠遠高于傳統燈具。

4）LED為全固態發光體，不含汞等有害元素，廢棄物可回收，對環境無污染，屬于典型的綠色照明光源。

5）光源安全性好。由于LED體積小且為環氧樹脂包裹結構，抗振性及抗沖擊性好，不易破碎。LED光譜中不含紅外線，溫升較小，單顆大功率LED工作電壓低，可以安全觸摸。

6）顯色性較好，啟動時間短。白色LED光源顯色指數可以達到75～80，且響應時間非常快，在微秒級別。照明組合方式靈活，可控性好。由于LED發光器件是電流型控制器件，其光電轉化速度很小，在額定參數范圍內，只要提供不同的電流，就可以瞬間得到不同的亮度，可控性很好。

盡管LED在很多性能方面優于傳統照明光源，但它也存在著一些不足，需要在使用時加以關注，主要有：

1）散熱問題比較明顯，如果不能很好解決，會導致LED光輸出能力降低，芯片加快銳化，縮短器件壽命。

2）抗雷電及強電磁場干擾能力不足。雷電形成的廣譜無線電波所產生的共模干擾，容易擊穿驅動電路內的EMC接地電容或較小的對地間隙，從而造成驅動電路的損壞。高場強對于電子元件的壽命也有影響。

3）目前各廠家產品的性能差別很大，市場比較混雜，即使是正規生產廠家，也存在產品升級換代速度快，兼容性不好的情況，因此為了規范市場，必須要加快加強LED行業標準建設。

4）傳統的照明設計是針對線光源和面光源的，對于LED這種新型的點光源，目前還沒有與之匹配的設計原理。LED的性能與傳統光源相比如表1所示。

表1LED與傳統光源參數對比

從表1可以看出，LED的壽命遠高于傳統燈具，光效高于白熾燈和熒光燈，低于高壓鈉燈，色溫相對較高，較適用于需要讓人保持清醒的工作場所，顯色指數較高，滿足控制室的要求。與傳統光源相比，LED更符合高效優質光源的要求，而且在高效節能、環保、安全和舒適這4個方面都有突出的表現，更有利于實現綠色照明，而且隨著LED照明技術的發展，其光效可大大提高，照明二次配光的日益成熟也能彌補其照明效果上的一些不足，因此，其應用前景是很不錯的。

LED在變電站照明中的應用及其分析

變電站的工作環境總體可以劃分為三大類：

1）以控制室、辦公室為代表的正常照明環境，一般對照明的舒適度有一定的要求。

2）以蓄電池室為代表的爆炸性場所，一般對安全性有特殊的要求。

3）以敞開式高壓配電裝置為代表的高場強場所，一般要求燈具有一定的抗強電磁場干擾能力。

由于LED光效高、光譜大部分為可見光、顯色性好、無頻閃、安全性好和綠色環保，工作在正常照明環境和有安全性要求的環境時，比傳統燈具有較明顯的優勢。而工作在高場強場所時，由于目前LED抗雷電及強電磁場干擾能力不足，在進行照明設計時，燈具就要避開高場強位置安裝。

目前在變電站的照明設計中，已經有LED的設計案例，例如220kV西涇智能變電站及廈門半蘭山220kV變電站等工程，這兩個工程目前都已經投入使用，且運行良好。

在廈門半蘭山220kV變電站的控制室照明改造方案設計中，該主控室面積為117m2，照度要求值為300lx。原照明燈具由于老化無法滿足照度要求，需要進行改造設計，工程采用熒光燈（3×22W）和LED（50W）燈兩種方案進行分析。常用的照度計算方法有利用系數法、單位容量估算法和逐點計算法，本文統一采用利用系數法。為方便分析，照明燈具按每年使用5000h，電費按0.7元/（kW·h），折現率按8%計算。由于控制室屬于正常照明環境，上述已經分析，LED比熒光燈在技術上更有優勢。經濟上，由于本工程屬于技術改造性工程，本文采用計算期統一的動態分析法，即以LED燈的使用壽命為計算期，熒光燈方案重復實施的計算方法。照明方案的經濟分析如表2所示。

表2照明方案經濟分析

通過以上分析，熒光燈方案和LED方案在統一生命周期下的費用凈現值分別為6.345萬元以及6.299萬元，LED方案比熒光燈方案節省0.046萬元，LED的經濟性更優一些。此外，從全社會成本分析的角度出發，由節能所節省的費用不僅僅是其節約的電能，還應考慮碳減排效益。以碳減排效益為例，每節約1kW·h的電可以減少耗煤278g，以當前我國平均的CDM交易價格，每減少1t煤耗可以因碳減排所產生的經濟收益為80元。因此本工程因節能而產生的碳排放效益在統一生命周期下的費用凈現值為0.454萬元，則采用LED方案的效益更大。

通過廈門半蘭山220kV變電站的控制室照明改造方案的對比，可以看出LED方案在技術上比熒光燈方案更優，在經濟上也具備一定優勢。隨著LED的技術日漸成熟，LED燈費用降低，發光效率及壽命進一步提高，其經濟優越性將更加明顯。因此，LED在變電站照明設計有領域中廣闊的發展空間。

結束語

傳統燈具中，由于鈉燈和汞燈的點亮時間長，且調光幅度小，熒光燈調光光效低，且對電網會造成諧波干擾，白熾燈由于能耗的問題，都已經漸漸退出實際應用領域。相比之下，LED是一項先進且富有生命力的照明技術，隨著LED技術的日漸成熟，它取代傳統照明成為主流照明技術是可以預見的，LED在變電站照明設計領域中有廣闊的發展空間，因此現階段應積極地將其運用到變電站照明中，積累相關的經驗，為將來大規模的應用打下基礎。