近些年来，在照明设计领域一直倡导绿色照明的理念，“十一五”期间绿色照明工程更是被列为国家十大重点节能工程之一。绿色照明强调高效节能、环保、安全和舒适等4方面要求，是一个综合性的设计理念，LED作为一种新兴的固体照明光源，很好迎合了这一理念，结合变电站的实际使用环境，具有很好的应用前景。
绿色照明的要求及LED的特点
1.绿色照明
绿色照明是美国国家环保局于20世纪90年代提出的概念，是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品，改善提高人们工作、学习及生活的条件和质量，从而创造出一个高效、舒适、安全、经济和有益的环境。我国于1993年11月开始启动中国绿色照明工程，并于1996年正式列入国家计划。节能是绿色照明工程的基本要求，但不能简单地认为绿色照明工程的目的就是节能。过分降低照明标准是不合适的，应该从照明设计和照明电器产品两方面进行优化，并加强照明设施的运行维护管理。
高效优质的光源是照明节能的首要因素，也是绿色照明的基础。优质光源应满足以下四点要求：①灯光源发出的光应为全色光，这样不容易造成视觉疲劳。②灯光光谱成份中应没有紫外线和红外线，大部分为可见光，发光效率高，且能消除紫外线和红外线对人眼的伤害，改善用眼环境。③光的色温应贴近自然光，人眼的适应性强，视觉效果好。④灯光为无频闪光，降低人眼调节器官的紧张度，减少视觉疲劳。
变电站的绿色照明设计，一方面要加强精细化设计，注重提高设计质量；另一方面就要选择适当的照明电器产品，以达到照度适当，操控简便，节能环保，环境友好的设计目标。
2.LED的特点
LED（LightEmittingDiode）即发光二极管，是一种直接把电能转化为光的固态半导体器件，它是现阶段光效发展最快的新型固体光源。相对于传统光源，LED主要有以下几方面的优点：
1）发光效率较高。随着光电综合转换技术的提高，其效率提高空间较大。目前市场上LED的发光效率多在80～100lm/W，高于节能型荧光灯。由于LED光源可以直接把电能转化为光能，光谱大部分为可见光，因此理论发光效能较高，可超过200lm/W，远高于高压气体放电灯。
2）光源为定向输出，通过适当的二次配光设计，可以实现定向照明，其利用系数可达0.8～0.9，但此特性也更容易产生眩光，在设计时要特别注意照明灯具的布置。目前二次配光设计的发展有望能较好地解决这一问题。
3）LED光谱中没有紫外线和红外线，无频闪，符合高效优质光源的要求。且LED光源寿命长，半导体器件PN结的理论寿命可达到10万h，即使考虑到目前LED的驱动装置设计和生产并不成熟，其寿命也可达50000h，远远高于传统灯具。
4）LED为全固态发光体，不含汞等有害元素，废弃物可回收，对环境无污染，属于典型的绿色照明光源。
5）光源安全性好。由于LED体积小且为环氧树脂包裹结构，抗振性及抗冲击性好，不易破碎。LED光谱中不含红外线，温升较小，单颗大功率LED工作电压低，可以安全触摸。
6）显色性较好，启动时间短。白色LED光源显色指数可以达到75～80，且响应时间非常快，在微秒级别。照明组合方式灵活，可控性好。由于LED发光器件是电流型控制器件，其光电转化速度很小，在额定参数范围内，只要提供不同的电流，就可以瞬间得到不同的亮度，可控性很好。
尽管LED在很多性能方面优于传统照明光源，但它也存在着一些不足，需要在使用时加以关注，主要有：
1）散热问题比较明显，如果不能很好解决，会导致LED光输出能力降低，芯片加快锐化，缩短器件寿命。
2）抗雷电及强电磁场干扰能力不足。雷电形成的广谱无线电波所产生的共模干扰，容易击穿驱动电路内的EMC接地电容或较小的对地间隙，从而造成驱动电路的损坏。高场强对于电子元件的寿命也有影响。
3）目前各厂家产品的性能差别很大，市场比较混杂，即使是正规生产厂家，也存在产品升级换代速度快，兼容性不好的情况，因此为了规范市场，必须要加快加强LED行业标准建设。
4）传统的照明设计是针对线光源和面光源的，对于LED这种新型的点光源，目前还没有与之匹配的设计原理。LED的性能与传统光源相比如表1所示。
表1LED与传统光源参数对比
从表1可以看出，LED的寿命远高于传统灯具，光效高于白炽灯和荧光灯，低于高压钠灯，色温相对较高，较适用于需要让人保持清醒的工作场所，显色指数较高，满足控制室的要求。与传统光源相比，LED更符合高效优质光源的要求，而且在高效节能、环保、安全和舒适这4个方面都有突出的表现，更有利于实现绿色照明，而且随着LED照明技术的发展，其光效可大大提高，照明二次配光的日益成熟也能弥补其照明效果上的一些不足，因此，其应用前景是很不错的。
LED在变电站照明中的应用及其分析
变电站的工作环境总体可以划分为三大类：
1）以控制室、办公室为代表的正常照明环境，一般对照明的舒适度有一定的要求。
2）以蓄电池室为代表的爆炸性场所，一般对安全性有特殊的要求。
3）以敞开式高压配电装置为代表的高场强场所，一般要求灯具有一定的抗强电磁场干扰能力。
由于LED光效高、光谱大部分为可见光、显色性好、无频闪、安全性好和绿色环保，工作在正常照明环境和有安全性要求的环境时，比传统灯具有较明显的优势。而工作在高场强场所时，由于目前LED抗雷电及强电磁场干扰能力不足，在进行照明设计时，灯具就要避开高场强位置安装。
目前在变电站的照明设计中，已经有LED的设计案例，例如220kV西泾智能变电站及厦门半兰山220kV变电站等工程，这两个工程目前都已经投入使用，且运行良好。
在厦门半兰山220kV变电站的控制室照明改造方案设计中，该主控室面积为117m2，照度要求值为300lx。原照明灯具由于老化无法满足照度要求，需要进行改造设计，工程采用荧光灯（3×22W）和LED（50W）灯两种方案进行分析。常用的照度计算方法有利用系数法、单位容量估算法和逐点计算法，本文统一采用利用系数法。为方便分析，照明灯具按每年使用5000h，电费按0.7元/（kW·h），折现率按8%计算。由于控制室属于正常照明环境，上述已经分析，LED比荧光灯在技术上更有优势。经济上，由于本工程属于技术改造性工程，本文采用计算期统一的动态分析法，即以LED灯的使用寿命为计算期，荧光灯方案重复实施的计算方法。照明方案的经济分析如表2所示。
表2照明方案经济分析
通过以上分析，荧光灯方案和LED方案在统一生命周期下的费用净现值分别为6.345万元以及6.299万元，LED方案比荧光灯方案节省0.046万元，LED的经济性更优一些。此外，从全社会成本分析的角度出发，由节能所节省的费用不仅仅是其节约的电能，还应考虑碳减排效益。以碳减排效益为例，每节约1kW·h的电可以减少耗煤278g，以当前我国平均的CDM交易价格，每减少1t煤耗可以因碳减排所产生的经济收益为80元。因此本工程因节能而产生的碳排放效益在统一生命周期下的费用净现值为0.454万元，则采用LED方案的效益更大。
通过厦门半兰山220kV变电站的控制室照明改造方案的对比，可以看出LED方案在技术上比荧光灯方案更优，在经济上也具备一定优势。随着LED的技术日渐成熟，LED灯费用降低，发光效率及寿命进一步提高，其经济优越性将更加明显。因此，LED在变电站照明设计有领域中广阔的发展空间。
结束语
传统灯具中，由于钠灯和汞灯的点亮时间长，且调光幅度小，荧光灯调光光效低，且对电网会造成谐波干扰，白炽灯由于能耗的问题，都已经渐渐退出实际应用领域。相比之下，LED是一项先进且富有生命力的照明技术，随着LED技术的日渐成熟，它取代传统照明成为主流照明技术是可以预见的，LED在变电站照明设计领域中有广阔的发展空间，因此现阶段应积极地将其运用到变电站照明中，积累相关的经验，为将来大规模的应用打下基础。
