(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,遼寧 沈陽(yáng) 110006)

水電站進(jìn)站交通隧洞照明設(shè)計(jì)研究

魏春霞

(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,遼寧 沈陽(yáng) 110006)

水電站進(jìn)站隧洞照明系統(tǒng)應(yīng)該為工作人員提供良好的視覺環(huán)境，在保證人員安全進(jìn)出的基礎(chǔ)上，以“綠色照明”為原則，合理選擇光源及控制方式。本文依托某水電站工程，利用DIAlux軟件對(duì)其進(jìn)場(chǎng)隧洞照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。

隧洞;照度;光源

1 工程概況

某水電站為地下廠房，進(jìn)場(chǎng)隧洞分為1#交通洞及地下廠房交通洞。其中地下廠房交通洞為岔洞，直通地下尾水啟閉機(jī)室及安裝間；1#交通洞直通地面廠區(qū)。

1#隧洞及地下廠房交通洞寬6.6m，高7.2m，5.5m及以上為穹窿。隧洞地面、墻面及頂棚均為模筑混凝土襯砌。1#交通洞長(zhǎng)約1500m，地下廠房交通洞長(zhǎng)約750m。交通洞共有3個(gè)變壓器洞和3個(gè)緊急避車帶。

2 照度設(shè)計(jì)及光源選擇

2.1 水電站進(jìn)場(chǎng)隧洞特點(diǎn)

高速公路隧洞照度設(shè)計(jì)首先應(yīng)確定天空面積百分比及車速，算出入口段亮度，然后根據(jù)入口段亮度確定3個(gè)過渡段的亮度。其中確定天空面積百分比是高速公路隧洞照度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

不同于高速公路隧洞照度設(shè)計(jì)，水電站進(jìn)場(chǎng)隧洞照度設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)。根據(jù)《水力發(fā)電廠照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(NB/T 35008-2013)，將隧洞入口分為三個(gè)入口段，其余為中間段。規(guī)范中并未提及天空面積百分比。

筆者認(rèn)為，水電站隧洞照明相對(duì)于高速公路隧道照明有其自身的特點(diǎn)，水電站大多建于山區(qū)、人跡罕至。以本工程為例，需要經(jīng)過很長(zhǎng)一段彎曲的山路才能到達(dá)進(jìn)場(chǎng)隧洞，車輛一直保持在低速運(yùn)行狀態(tài)。另外，進(jìn)出隧洞人員主要是工作人員，由于水電站自動(dòng)化程度較高，基本上為無(wú)人值班、少人值守，因此車流量很少。

2.2 照度設(shè)計(jì)

綜上所述，駕駛員不僅具有足夠的暗適應(yīng)及明適應(yīng)時(shí)間，而且撞車的機(jī)會(huì)也減少。因此，水電站隧洞照明照度要求較低，照明層次較少。推薦照度值如表1。

表1 水力發(fā)電廠交通隧洞照明推薦照度值

本工程采用表中40km/h車速所對(duì)應(yīng)的照度值。1#隧洞連通著廠區(qū)入口及廠區(qū)地面部分，駕駛?cè)藛T在進(jìn)出1#隧洞進(jìn)出口時(shí)亮度差較大，因此需按照表中值設(shè)計(jì)照度。地下廠房交通洞連通著尾水啟閉機(jī)室及地下廠房安裝間，二者設(shè)計(jì)照度分別為30lx和200lx。因此，尾水啟閉機(jī)室照度與隧洞一致，不需要設(shè)置過度段。安裝間與隧洞照度照度差較大，設(shè)置一段長(zhǎng)為20m的過渡段照明。

2.3 光源選擇

隧道照明光源功率一般都比較大，出于節(jié)能及工程投資考慮，推薦的光源有高壓鈉燈、金屬鹵化燈及LED燈。高壓鈉燈光效最高，壽命高，但是顯色指數(shù)最差，廣泛用于城市道路照明。金屬鹵化物燈光效稍低于高壓鈉燈、但是顯色指數(shù)較好。LED燈是未來(lái)燈具的發(fā)展方向，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多改造工程都將原有燈具改成LED。

隧道內(nèi)照明主要是讓駕駛?cè)藛T看清路面及周圍環(huán)境，對(duì)光源的顯色性要求比較低。出于對(duì)節(jié)能的要求，工作照明選用高壓鈉燈。LED近幾年發(fā)展的較快，也有著相對(duì)廣泛的應(yīng)用，但是畢竟不如高壓鈉燈產(chǎn)品成熟。不僅如此，大功率的LED燈具的散熱問題也得不到很好的解決。但由于其啟動(dòng)時(shí)間短，本工程選用其作為應(yīng)急照明。另外，該隧洞并未裝有通風(fēng)設(shè)備，出于透霧性考慮，選高壓鈉燈為宜。

3 利用DIAlux計(jì)算照度

3.1 模型建立

首先，利用DIAlux建立一個(gè)隧洞模型。由于隧洞較長(zhǎng)，本工程采用該軟件室內(nèi)建立模型的方法，按照隧洞尺寸建立一長(zhǎng)為200m的隧洞作為代表。由于隧洞內(nèi)所有表面均為混凝土襯砌，反射系數(shù)很低，將所有表面的反射系數(shù)均設(shè)置為0.2。

建立完空間環(huán)境后，下一步是布置燈具。燈具布置通常采用中線布置、兩側(cè)交錯(cuò)布置和兩端對(duì)稱布置三種方式。本工程采用兩側(cè)交錯(cuò)布置方式，燈具安裝高度為5m，同側(cè)燈具間距為16m。光源采用高壓鈉燈，功率為100W，光通量為8000lm。由于燈具為隧道燈，不易維護(hù)，且通風(fēng)環(huán)境比較差，因此選擇維護(hù)計(jì)劃為戶外安裝，三年的維護(hù)周期，相應(yīng)的維護(hù)系數(shù)為0.57。

3.2 照度計(jì)算

模型建立后，開始對(duì)其照度進(jìn)行計(jì)算。點(diǎn)擊照度計(jì)算后，軟件開始計(jì)算并生成相應(yīng)的項(xiàng)目報(bào)表。通過報(bào)表可以查看燈具參數(shù)、燈具位置、隧道內(nèi)所有表面的照度。按照上述燈具布置方式，隧道地面的平均照度為30lx，達(dá)到了中間段照度設(shè)計(jì)要求。在夜間，可只開啟一側(cè)燈具，計(jì)算平均照度為15lx。截取夜間點(diǎn)照度表部分照度值如表2所示。

表2 隧洞夜間照明點(diǎn)照度值

注說(shuō)明書：此坐標(biāo)為上述圖形單位為L(zhǎng)ux.

在隧道入口段單側(cè)設(shè)置加強(qiáng)段照明，使隧洞內(nèi)照度從入口處至中間段有一個(gè)緩慢的降低過程。從入口段開始，在工作照明燈具之間均勻布置4盞400W高壓鈉燈、4盞250W高壓鈉燈、6盞100W隧道燈及25盞100W高壓鈉燈作為加強(qiáng)段照明。1#隧洞的出口段亦是如此布置。在隧洞與電站廠房連接處，在工作照明燈具之間，單側(cè)均勻布置6盞100W的燈具作為過渡段照明，過渡段長(zhǎng)20m。

對(duì)于緊急避車帶及變壓器洞，應(yīng)采用顯色指數(shù)高的光源，本工程采用三基色T8直管熒光燈。設(shè)計(jì)照度值分別為70lx及200lx。在隧洞的一側(cè)，每隔48m將高壓鈉燈替換為L(zhǎng)ED作為應(yīng)急照明。LED由變壓器室內(nèi)的UPS集中供電，在市電正常時(shí)，LED兼做工作照明。該照明系統(tǒng)的最終模型見圖1。

圖1 某水電站進(jìn)站隧洞照明

4 控制方式

“綠色照明”的意義不僅僅體現(xiàn)在采用高效的光源，更體現(xiàn)在光源的控制方式上。良好的控制方式才能使節(jié)能達(dá)到最大化。隧洞照度控制應(yīng)該根據(jù)時(shí)間、季節(jié)以及周圍環(huán)境等設(shè)置2套及以上的燈具組。在本工程中夜間照明為一組燈具，白天照明為一組燈具。在白天，應(yīng)開啟隧洞內(nèi)所有的燈具。在夜間，應(yīng)關(guān)閉隧洞內(nèi)一側(cè)燈具。由于隧洞車流量較小，在陰天時(shí)，燈具的開關(guān)情況同夜間。

傳統(tǒng)的控制方式大多采用經(jīng)緯儀，通過輸入所在地的經(jīng)度及緯度，可自動(dòng)調(diào)整不同季節(jié)開、關(guān)燈時(shí)間，是一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單的控制方式。但為了實(shí)現(xiàn)多種控制方式，在本工程中，將燈具開關(guān)的控制信號(hào)全部上傳到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，也就是將照明系統(tǒng)并入電站的SCADA系統(tǒng)。通過計(jì)算機(jī)設(shè)定各組燈具的開關(guān)方案，更加靈活。不同于高速公路隧洞照明，水電站隧洞不準(zhǔn)外邊車輛隨意進(jìn)出，外來(lái)人員想進(jìn)站需提前預(yù)約。因此，在白天，可在上、下班時(shí)間將所有光源全部打開，其他時(shí)間可以只開啟一部分光源；在夜間，基本上很少有人進(jìn)站，可開啟部分光源甚至將所有光源都關(guān)閉。

綜上所述，出于節(jié)能考慮，水電站照明控制系統(tǒng)相對(duì)于高速公路控制系統(tǒng)應(yīng)更加靈活多變，傳統(tǒng)的靠經(jīng)緯儀、感光器來(lái)進(jìn)行調(diào)光的方式對(duì)于水電站隧洞來(lái)說(shuō)不是最節(jié)能的方案。采用計(jì)算機(jī)控制才可以滿足隧洞的調(diào)光要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

關(guān)于水電站進(jìn)場(chǎng)隧洞照明，相關(guān)規(guī)范只要求了各入口段的照度值，對(duì)于其他并沒有做過多要求。筆者根據(jù)高速公路照明設(shè)計(jì)規(guī)范，并結(jié)合水電站工程的實(shí)際需求，在滿足照度值要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理的方案。

[1] NB/T 35008—2013. 水力發(fā)電廠照明設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 2013.

[2] JTJ 026.1-1999. 水力發(fā)電廠照明設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 1999.

DesignandResearchonPullinTrafficTunnelLightingforHydroelectricStation

WEIChun-xia

(Liaoning Design and Research Institute of Hydraulic Power Hydropower Survey,Shenyang 110006,China)

The pull in tunnel lighting system for a hydroelectric stution should provide fine visual surrounclings for working personel.The paper uses DIAlux software to curry out design and reseurch for pull in tunnel lighting system.

tunnel;illcminauce;light source

1004-289X(2017)02-0067-04

TM923

B

2017-02-09

魏春霞(1982- )，女，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，研究方向?yàn)楣┡潆姟?/p>