500 kV變壓器事故油池的設(shè)計(jì)

尹 赟，毛穎科，李旭東

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司檢修公司，上海 200063)

室外油浸式電力變壓器廣泛應(yīng)用在500 kV及以上電壓等級(jí)變電站中，主要得益于油浸式電力變壓器投資需求少、維護(hù)方便以及運(yùn)行時(shí)對(duì)周邊環(huán)境要求比較低的優(yōu)點(diǎn)。變壓器油一方面起到冷卻散熱作用，另一方面起到絕緣作用。變壓器正常運(yùn)行時(shí)，一旦需要將變壓器進(jìn)行檢修，可以用專門的設(shè)備和儀器將變壓器油抽取至專用容器中，這樣既安全又清潔。

當(dāng)變壓器非正常運(yùn)行時(shí)，比如遇到變壓器著火、事故噴油時(shí)，在很短時(shí)間內(nèi)大量的變壓器油通過泄壓孔或壓力釋放閥噴濺出來(lái)。如果不采取一定的防護(hù)措施，一方面會(huì)對(duì)變電站站內(nèi)及周邊環(huán)境造成很大的污染；更嚴(yán)重的是事故噴油后很容易引起大火，這樣大量外泄的變壓器廢油將會(huì)擴(kuò)大火災(zāi)事故范圍?；诃h(huán)境保護(hù)和消防安全等方面考慮，500 kV及以上電壓等級(jí)室外變壓器都會(huì)在主變附近設(shè)置相應(yīng)的事故油池，將事故時(shí)噴出的廢油和廢水安全地排放到事故油池中，不僅可以隔離外界火源，還可對(duì)事故油池中的廢油加以回收和處理[1]。

1 事故油池容量設(shè)計(jì)

根據(jù)GB 50059—1992《35～110 kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范變電站設(shè)計(jì)》規(guī)范要求：室外主變壓器等充油電氣設(shè)備，當(dāng)單個(gè)油箱的油量在1 000 kg及以上時(shí)，應(yīng)同時(shí)設(shè)置貯油坑及總事故油池，其容量不小于單臺(tái)設(shè)備油量的20%及最大單臺(tái)設(shè)備油量的60%，同時(shí)總事故油池應(yīng)有油水分離功能。

以某特高壓站主變事故油池(見圖1)為例：主變單相主體變油重116 t，調(diào)補(bǔ)變油重42 t，均為克拉瑪依25號(hào)油。經(jīng)查閱相關(guān)資料得知克拉瑪依25號(hào)油密度：ρ=895 kg/m3。

那么單相主變油的體積：

V=m/ρ

(1)

計(jì)算得到單相主變油的體積為176 m3。

圖1 事故油池截面示意圖

由圖1顯示，事故油池由2個(gè)油室組成，2個(gè)油室中間用下部開孔的隔墻分開，這樣兩個(gè)油室是相互連通的。圖紙上標(biāo)明該事故油池最大儲(chǔ)油量為130 m3。130/176=0.738>0.600，即符合事故油池容量大于最大單臺(tái)設(shè)備油量60%的要求。

2 事故油池儲(chǔ)油過程設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)事故油池設(shè)計(jì)由2個(gè)油室組成，中間用下部開孔的隔墻分開，可以增加油水分離的路徑，使油水混合物充分靜置分離。目的在于防止事故廢油在油池中流動(dòng)造成油水混合，在油水沒有完全分離的情況下，油會(huì)隨水一起排出池外而對(duì)造成污染環(huán)境。

變壓器事故油池投入運(yùn)行后，油池內(nèi)部常年保持高水位，水位應(yīng)與出水管中心標(biāo)高持平。主變發(fā)生泄油事故后，廢油和廢水同時(shí)排入1室，因?yàn)橛偷拿芏缺人?，廢油會(huì)在廢水的上層，實(shí)現(xiàn)油水的第一次分離，但分離效果十分有限。同時(shí)，下層的水在廢油的自重和大氣壓的作用下，通過底部的隔墻連通孔流向2室，實(shí)現(xiàn)油水第二次分離，分離效果也不明顯。2室的原有水面升高后，當(dāng)高度超過事故油池排水管設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，就會(huì)有水被排出。當(dāng)1室充滿事故廢油后，事故廢油流向2室，最終達(dá)到油水分離的效果。

3 事故油進(jìn)出管高度設(shè)計(jì)

進(jìn)油管的標(biāo)高根據(jù)主變事故油坑管道敷設(shè)放坡到事故油池位置來(lái)確定。

排水管的高度應(yīng)該低于進(jìn)油管的高度才能保證排出水(工程上一般低100～200 mm)，否則出水管就無(wú)法發(fā)揮排水作用。

4 事故油排水管的設(shè)計(jì)

事故油池的排水口普遍采用虹吸式設(shè)計(jì)[3]。相比與被動(dòng)式排水，采用虹吸式排水可以加快排水的速度同時(shí)增加排水量。虹吸現(xiàn)象如圖3所示。

取一根“倒U形”的塑料管，將開口高的一端置于裝滿液體的容器P1中，另一端放在比P1液面更低的容器P2中，容器P1內(nèi)的液體會(huì)持續(xù)通過U形管流出至P2中。

圖2 虹吸現(xiàn)象

5 事故池的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在常規(guī)設(shè)計(jì)中，事故油池采用虹吸式排水后，能快速地排出水，使得事故廢油快速進(jìn)入油池中，但在排水時(shí)少量的事故廢油也可能隨之排出。設(shè)計(jì)在2室的虹吸管排出水后，2室的液面會(huì)降低，1室的水會(huì)流向2室，這時(shí)如果2室下部水面低于隔墻下部洞口標(biāo)高時(shí)，只經(jīng)過一次油水分離的廢水和廢油進(jìn)入2室，這部分廢油在虹吸作用發(fā)生時(shí)也必然會(huì)隨著水被排出。

為避免這種情況的發(fā)生，可以將事故油池進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖3所示，在圖1的基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)油室同時(shí)在油池3室增設(shè)一道隔斷[2]。增設(shè)油室和隔斷相當(dāng)于增加了兩次油水分離過程，同時(shí)延長(zhǎng)了油水分離的路徑，使得油水能夠充分靜置和分離。

圖3 事故油池的優(yōu)化設(shè)計(jì)

6 結(jié)語(yǔ)

事故油池是室外油浸式電力變壓器重要輔助設(shè)施之一。在事故油池的設(shè)計(jì)中，合理地設(shè)計(jì)事故油池的容量，是事故油池設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。事故油池的虹吸作用能快速地排出油池中的水，保證油池的儲(chǔ)油速度。

傳統(tǒng)的事故油池在虹吸作用下會(huì)將事故廢油排出，油水得不到有效分離。通過對(duì)事故油池的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，通過增加油水分離的次數(shù)和延長(zhǎng)油水分離的路徑，可以有效提高事故油池油水分離的可靠性，更好地滿足環(huán)保要求。