油浸式變壓器事故油池的設(shè)計(jì)

鄭龍現(xiàn)

(貝恩睿智探測(cè)技術(shù)(嘉興)有限公司，浙江 嘉興 314000)

1 概述

在許多獨(dú)立式戶外變電站工程建設(shè)中,變壓器是主要的電氣設(shè)備, 油浸式電力變壓器因具有投資經(jīng)濟(jì)、維護(hù)簡(jiǎn)便、運(yùn)行時(shí)對(duì)環(huán)境要求低等特點(diǎn),是建設(shè)方設(shè)備采購(gòu)的首選。

變壓器油是石油類液體，有燃燒的可能性，環(huán)保方面有缺點(diǎn)。但由于變壓器油具有性能優(yōu)良和價(jià)格低廉的特點(diǎn)，多數(shù)電力變壓器仍使用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)。19世紀(jì)末，變壓器開始使用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)，出現(xiàn)了油浸式變壓器。變壓器油除天然存儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉外，由于變壓器油具有下列特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。①和纖維材料配合使用，絕緣性能良好，可以減少絕緣距離，降低成本。②變壓器油的黏度低，傳熱性能良好。③能很好地保護(hù)鐵芯和繞組，免受空氣中濕氣的影響。④保護(hù)絕緣紙和絕緣紙板不受氧的作用，減少絕緣材料的老化，延長(zhǎng)變壓器壽命。

除一些特殊用途的中小容量變壓器和氣體變壓器外，多數(shù)大中型變壓器仍使用變壓器油作為冷卻和絕緣介質(zhì)。用變壓器油浸漬的變壓器，其絕緣的耐熱等級(jí)是A級(jí)，長(zhǎng)期工作溫度是105 ℃[1]。

在正常工作情況下，油浸式變壓器因?yàn)槠湫阅芴攸c(diǎn)，保證了油浸式變壓器不需要換油，大大降低了變壓器的維護(hù)成本，同時(shí)延長(zhǎng)了變壓器的使用壽命。而在非常時(shí)期, 如遇到變壓器事故噴油, 短時(shí)間內(nèi), 大量的變壓器油從變壓器內(nèi)噴濺出來(lái), 泄往四周。不采用專門的防護(hù)措施，可能出現(xiàn)的情況有：①對(duì)變電站內(nèi)及周邊環(huán)境造成污染；②事故噴油后極易引起大火, 大量外泄的噴油, 無(wú)疑是火上澆油。因此，無(wú)論是從環(huán)境保護(hù), 還是從消防安全各方面考慮, 都必須將這部分事故噴油安全有序地引到專門的設(shè)施中去, 使其與外界火源隔離，降溫存儲(chǔ)起來(lái)，留待分離回收，加以處理，盡量利用。

2 事故油池的設(shè)計(jì)

根據(jù)《 3～110 kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50060—2008)相關(guān)內(nèi)容規(guī)定： 屋外單臺(tái)電氣設(shè)備的油量在1 000 kg以上時(shí)，應(yīng)設(shè)置儲(chǔ)油或擋油設(shè)施。當(dāng)設(shè)置有容納20%油量的儲(chǔ)油或擋油設(shè)施時(shí)，應(yīng)設(shè)置將油排到安全處所的設(shè)施，且不應(yīng)引起污染危害[2]。

不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置能容納100%油量的儲(chǔ)油或擋油設(shè)施。儲(chǔ)油和擋油設(shè)施應(yīng)大于設(shè)備外廓每邊各1 000 mm，四周應(yīng)高出地面100 mm。儲(chǔ)油設(shè)施內(nèi)應(yīng)鋪設(shè)卵石層，卵石層厚度不應(yīng)小于250 mm，卵石直徑為50～80 mm。

當(dāng)設(shè)置有油水分離措施的總事故儲(chǔ)油池時(shí)，儲(chǔ)油池容量宜按最大一個(gè)油箱容量的60%確定。

本項(xiàng)目涉及2臺(tái)35 kV油浸式變壓器(主變)，3臺(tái)35 kV油浸式電力、整流變壓器。設(shè)計(jì)思路如下。

從各個(gè)油浸式變壓器的擋油池分別接出排油管到主排油管，主排油管以2%的坡度鋪設(shè)至事故油池。其中排油管的內(nèi)徑不應(yīng)小于150 mm，管口應(yīng)加裝鐵柵濾網(wǎng)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際變壓器油容量，可以計(jì)算出事故油池所需大小。

事故油池為地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)油池，油池類型：有頂蓋，全地下。主變事故油池平面尺寸為2 m×2 m，墻板高出地面0.1 m?；A(chǔ)底板、墻板均為0.2 m厚。整流變事故油池平面尺寸為3 m×2 m，墻板高出地面0.1 m，基礎(chǔ)底板、墻板均為0.2 m厚。如圖1所示。

圖1 事故油池平面圖Fig.1 Plane figure of accident oil pool

變壓器事故油池深度計(jì)算如下。

代入池深計(jì)算公式：

式中，H為事故油池的深度，m；G為最大油箱內(nèi)的油質(zhì)量，kg；0.9為油的平均密度，kg/L；S為事故油池的實(shí)用面積，m2；a為事故油池的長(zhǎng)，m；b為事故油池的寬，m。

將數(shù)據(jù)代入上式得：

主變事故油池S=a1·b1=2×2=4 (m2)。

主變事故油池深度

整流變事故油池S=a2·b2=3×2=6 (m2)；

整流變事故油池深度

因此設(shè)計(jì)主變事故油池深度為1.8 m。整流變事故油池深度為1.8 m 滿足《 3～110 kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50060—2008)相關(guān)內(nèi)容規(guī)定。

3 事故油池設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

①事故油池的油室一側(cè)要設(shè)進(jìn)人孔及活動(dòng)蓋板, 以方便工作人員抽取廢油和下井檢修。進(jìn)人孔要高出地面并設(shè)有排氣管。根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)人孔斷面任一邊長(zhǎng)應(yīng)不小于 0.7 m。 ②事故油池內(nèi)部應(yīng)設(shè)供檢修人員上下進(jìn)出的檢修鋼爬梯。 ③進(jìn)油管宜采用金屬管材, 管徑大于 150 mm。 ④設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)保證排油管以2%的坡度鋪設(shè)。⑤當(dāng)多臺(tái)變壓器共用1個(gè)事故油池時(shí), 各進(jìn)油管標(biāo)高應(yīng)取同一標(biāo)高, 以防止發(fā)生倒灌現(xiàn)象。 ⑥事故油池的排水應(yīng)與變電站的站區(qū)排水系統(tǒng)綜合考慮。⑦設(shè)計(jì)事故油池時(shí)還應(yīng)考慮到施工地點(diǎn)的水土信息、荷載信息、地基承載力驗(yàn)算、抗浮驗(yàn)算、荷載計(jì)算等一系列理論支持。

4 結(jié)語(yǔ)

事故油池是變電站重要構(gòu)筑物之一，合理滿足規(guī)范設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。合理選擇滿足規(guī)范要求油容量的事故油池, 是事故油池設(shè)計(jì)的關(guān)鍵: 容量選擇過(guò)大, 增加了工程建設(shè)的投資, 造成資源浪費(fèi), 不經(jīng)濟(jì); 容量選擇過(guò)小, 不能完全容納事故噴油, 運(yùn)行安全得不到保障, 極易造成環(huán)境污染。因此, 在工程建設(shè)中, 我們的任務(wù)是, 按照相關(guān)規(guī)范的要求, 結(jié)合本身工程的特點(diǎn), 科學(xué)、安全、經(jīng)濟(jì)地做好事故油池。