水電站主變壓器事故排油池設計

陶承鼎

（湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

水電站的主變壓器均有事故排油裝置，主變壓器發(fā)生事故時常將變壓器油排出，流入事故油池暫存。早期某些電站設計中將油直接排入集水井，或間接、直接排入河流，一旦發(fā)生事故排油，將對河流造成污染。現(xiàn)在環(huán)保法不允許往河道排油，必須設置油池存貯事故排油，并回收污油。

主變壓器事故排油機率很低，一旦排油，往往和消防用水同時發(fā)生，油水混合排入油池。為保證無論何時發(fā)生事故排油，能將全部排出的油留貯于事故油池內(nèi)，只排出消防水，且無須人工操作控制事故油池的運用，可選用兩種事故油池。這兩種油池均利用油水比重不同能自行分離的特點，并適當考慮排油時，油水混合物分離時間差的影響。現(xiàn)介紹兩種事故油池的設計方法，供參考。

1 雙池式

1.1 油池型式：為了方便布置，多采用矩型

池中用墻分隔成雙池。排油前，池內(nèi)維持初始水位，在排油并消防時，隨油、水注入，將存水和油水分離后的水排出池外，油始終存于池內(nèi)。見圖1。

圖中 b1——水池凈寬；

b2——油水池凈寬；

h——排水管底至排油后池內(nèi)最終水位的高度，h= 0.89h2；

h1——事故排油后油水池內(nèi)水位至池底的高度；可取≥2h5或考慮回收油的方便，≥600mm；

圖1 矩型油池

h2——設計排油深度，為油水池凈面積的函數(shù)，適當選取面積，求得h2；

h3——油池超高；

h4——排油管底距最高油位高度，可取h4=（200～ 300）mm，油池高度布置不受限時可以大些；

h5——雙池間連通孔高。

1.2 油池設計

（1）事故排油量Q（t）：取排油量最大的1臺主變壓器的排油量。

（2）排油量體積 V：取油容量 γ=0.89t/m3，則 V= Q/0.89≈1.12Q（m3）。

（3）選擇排油后池內(nèi)底水深h1（m）：考慮油回收管閥布置和隔墻底部連通孔設置需要，宜h1≥0.6m，如采用從池頂設泵抽取事故排油，h1可適當減少。

（4）排油后最高油位：應低于主變壓器坑最低高程或事故排入池處的底高程。

（5）中隔墻連通孔：可按孔洞面積≥2倍排油管面積確定，孔高可為孔洞面積的平方根。

（6）通氣孔：當油池全封閉時，池壁和隔墻上部應設置通氣孔，其面積≥排油管面積，孔底應高于最高油位0.3 m，當池上部設有進人孔或有開敞口時，不需通氣孔。

（7）進人孔：油池有封頂面時，在頂部或池壁上部設置進人孔，頂面進人孔尺寸可按≥600mm×600mm；池壁進人孔尺寸最小為800mm×600mm（寬×高），油水池和水池均各設一個，進人孔底高程應高于最高油位，≥0.3m；設置是為了池內(nèi)模板拆除、防滲處理、清理方便，是否設爬梯可視具體情況確定。

（8）水池寬度b1：最小寬度不宜小于0.6m，長度不宜小于1.2m，以方便清淤和施工。

（9）池總高和池長：總高H=h1+h2+h3；h3——最高油位至池頂?shù)母叨?，分別考慮進人孔，通氣孔等基本布置要求后分別求得，采用最大值。當池頂開敞時，h3最小值可按低于事故排油管底確定；當實際池底高程較低，池高不受布置限制時，可根據(jù)實際情況取較大的h3，甚至省去通氣孔和進人孔，池頂上部任其開敞。

（10）h2的確定：與油水池的平面尺寸（面積）相關，根據(jù)平、立面布置選擇適當?shù)膆2；

式中 l2——設定油池長度；V——排油體積；h2=1.12Q/b2l2。

（11）排水管：管底高程平初始水位（事故排油前的油池和水池的水位，為同一水位），按h=h2/1.12確定或按確定的最高油位減去0.11h2確定；管道面積宜≥（1.5～2.0）排油管面積；排水可引至廠房滲漏集水井，排水管出口高程應高于集水井起排水位。外河水位較低的也可考慮直接排入河流。

（12）初始水位：一般設置在排水管管底高程以下。

（13）油池補水管閥：油池初始水位以上設置補水管閥，以補充水池滲漏損失或水蒸發(fā)損失，維持初始水位，補水閥稍開啟，使長年漏滴即可。對露天式主變壓器的戶內(nèi)事故油池，在初次對池內(nèi)注水后，可不設補水閥。

（14）油回收管：萬一發(fā)生事故排油，可利用回收管閥用油桶回收污油；亦可用于放空油池內(nèi)部分存水；當采用其他方式回收污油的，可以不設油回收管。

2 虹吸式（單池式）

2.1 油池型式：可為圓型、矩型等，常用矩型

油池利用虹吸原理排水蓄油，在一個池內(nèi)實現(xiàn)排水蓄油功能，亦稱單池式。原理如圖2所示。

圖2 虹吸式事故油池

2.2 油池設計

（1）h1，h2——分別為油池排油后的水深和油深，排油量確定后為油池面積的函數(shù)，視具體布置比較確定。

（2）h——虹吸管出口距排油后水位高度。

由圖可見：γ1h+Pa=γ2h2+Pa

式中 Pa——大氣壓力；γ1——水容重；γ2——油容重。

即h=0.89h2或h2=1.12h。

（3）虹吸管與排水管：不能直接連接以保虹吸有效。

（4）池壁進人孔：宜高于虹吸管頂0.4m或以上，以保證虹吸形成前油不溢出；一般虹吸管頂高程不宜高于排油后油位過多，以免油池高度過大而影響布置。

（5）通氣孔：不應將油池設計成全封閉式，應有進人孔或通氣孔。

（6）油回收管：低于排油后池內(nèi)水位（0.05～0.1）m。

（7）其他要求：類同雙池式油池，事故排油管與虹吸管布置相距宜遠些，以利油水分離確保只排水不排油。

（8）超高：宜大于虹吸管頂高程0.4m。