變壓器事故油池容積可利用率研究與提升

公 偉 ，王 寧

（1.華能臨沂發(fā)電有限公司，山東 臨沂 276016;2.華能威海發(fā)電有限責(zé)任公司，山東 威海 264205）

事故油池是變壓器等充油電氣設(shè)備發(fā)生泄油事故時收納事故油的基礎(chǔ)設(shè)施[1]。項(xiàng)目組對分管的7座發(fā)電廠變電站事故油池運(yùn)維狀況進(jìn)行調(diào)查，統(tǒng)計(jì)匯總后發(fā)現(xiàn)5 座發(fā)電廠變電站的事故油池中均不同程度的存在積水未及時抽排的現(xiàn)象，積水占用了事故油池的部分容積，降低了事故油池收納變壓器事故油的能力，減小了事故油池的容積可利用率；積水中的油污一旦隨積水排向外部，將造成環(huán)境污染。因此，在確保環(huán)保要求的前提下，須要提高事故油池容積可利用率[2]。

1 事故油池容積可利用率現(xiàn)狀調(diào)查

現(xiàn)場調(diào)查可知，當(dāng)前變電站事故油池中平均積水深度達(dá)0.405 m，事故油池平均容積可利用率僅為72.8%，與不小于95.24%的事故油池容積可利用率理論值差距較大[3]。

對事故油池中的積水進(jìn)行精準(zhǔn)油水分離控制，在滿足環(huán)保規(guī)定的前提下確保事故油池中的水分能抽排干凈[4]，即可持續(xù)保證分管變電站事故油池的平均容積可利用率達(dá)到

72.8%+(1-72.8%)×96.6%=99.08%。

因此，當(dāng)前情況下事故油池的容積可利用率具有很大的提升空間。

2 影響事故油池容積可利用率的因素

對事故油池容積可利用率偏低的現(xiàn)狀從人、機(jī)、料、法、環(huán)等多個方向進(jìn)行原因分析歸納后繪制出如圖1 所示的樹狀圖。

圖1 原因分析樹狀圖

經(jīng)過逐條分析，確認(rèn)出限制變壓器事故油池容積可利用率提升的2 條要因：

排水裝置安裝高度與事故油池底面存在高度差；不能自動控制排水裝置啟動。

3 對策實(shí)施

3.1 針對“排水裝置安裝高度與事故油池底面存在高度差”采取對策

對策：根據(jù)排水裝置尺寸規(guī)格設(shè)計(jì)事故油池排水裝置安裝坑，并報送公司設(shè)計(jì)部門審核通過；根據(jù)審核通過的設(shè)計(jì)方案在事故油池中修造排水裝置安裝坑。

目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)對水位低于排水裝置安裝高度與事故油池底面間高度差的水分排出率：

P1=(1-S/T)×100%=100%。

式中：S為剩余水分深度；T為排水裝置安裝高度與事故油池底面間高度差。

具體實(shí)施過程：

為確定事故油池排水裝置安裝坑的設(shè)計(jì)尺寸，對所分管 27 座變電站配置的事故油池排水泵外尺寸進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示，全部 27 座變電站的變壓器事故油池均采用統(tǒng)一購置的型號為PD-180E的潛水泵，規(guī)格為 150 mm×175 mm×210 mm，事故油池排水裝置安裝坑的設(shè)計(jì)尺寸為 180 mm×200 mm×200 mm。

對效果進(jìn)行檢驗(yàn)。為便捷驗(yàn)證研究課題的實(shí)施效果，根據(jù)公司設(shè)計(jì)部門審核通過的變壓器事故油池排水裝置安裝坑設(shè)計(jì)方案，按照 1∶5 的比例搭建出修造后的變壓器事故油池模型，并采購排水裝置功能樣機(jī)進(jìn)行組裝，對實(shí)施效果進(jìn)行仿真檢驗(yàn)。

利用該事故油池仿真模型，將所購置的排水裝置功能樣機(jī)安裝在其中的排水裝置安裝坑中（如圖 2 所示），并向該仿真模型中注入一定量的自來水，隨后開啟排水裝置功能樣機(jī)模擬變壓器事故油池排水工作。當(dāng)排水裝置開始排空時立即關(guān)停排水裝置功能樣機(jī)。

圖2 帶有排水裝置安裝坑的變壓器事故油池仿真模型

每次注入自來水后測量排水裝置功能樣機(jī)安裝高度與仿真模型容器底面之間的高度差，并在關(guān)停排水裝置功能樣機(jī)后測量事故油池仿真模型容器中的剩余自來水深度，根據(jù)剩余自來水深度與前述高度差計(jì)算出相應(yīng)的實(shí)施目標(biāo)值 P，連續(xù) 50 次模擬試驗(yàn)的結(jié)果表 1 所示。

表1 事故油池排水裝置安裝坑實(shí)施效果仿真試驗(yàn)表

由表 1 統(tǒng)計(jì)的仿真試驗(yàn)結(jié)果可知，對變壓器事故油池進(jìn)行改造后，事故油池排水裝置能將水位低于排水裝置安裝高度與事故油池底面間高度差的水分100% 排出。

3.2 針對“不能自動控制排水裝置啟動排水”采取對策

對策：基于事故油池積水中礦物質(zhì)油絕緣、水分導(dǎo)電，且油、水不互溶的物理特性，根據(jù)油池積水中油、水分離面的位置變化自動控制工作電源的接入，設(shè)計(jì)出能自動控制啟動的事故油池排水裝置；考察市場，選購符合要求的用于實(shí)施效果仿真驗(yàn)證的F21-E1RX 電源接入控制器、電位接觸片及工作電路設(shè)備，采用變電站220 V 站用電源為裝置提供工作電源。

具體實(shí)施過程：

根據(jù)設(shè)計(jì)要求、利用事故油池積水中礦物質(zhì)油絕緣、水分導(dǎo)電，且油、水不互溶的物理特性，考慮到實(shí)際情況下事故油池中礦物質(zhì)油、水分的體積占比是隨機(jī)變化的，設(shè)計(jì)出一種能夠自動控制工作電源接入，且啟動工作的水位高度可調(diào)節(jié)的事故油池自動控制啟動排水裝置，其電路結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。

圖3 事故油池自動控制啟動排水裝置的電路結(jié)構(gòu)圖

由于礦物質(zhì)油與水分的物理密度差異且油、水不互溶的化學(xué)特性，事故油池中礦物質(zhì)油始終處于水分的上方。當(dāng)啟動電位接觸片位于事故油池中油、水分離面以上的礦物質(zhì)油中時，工作電源不能接入；反之，當(dāng)啟動電位接觸片位于事故油池中油、水分離面以下的水分中時，工作電源自動接入，排水裝置開始啟動排水。

根據(jù)事故油池自動控制啟動排水裝置的電路設(shè)計(jì)方案從材料市場采購到用于實(shí)施效果仿真驗(yàn)證的F21-E1RX 控制器、2 mm2導(dǎo)線5 m，電極接觸片2 片，長度1 m 的絕緣桿1 根，并在實(shí)施一中所搭建的事故油池排水裝置仿真模型的基礎(chǔ)上，加工制作完成了自動控制啟動的事故油池排水裝置仿真模型。

對實(shí)施效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

同實(shí)施一中效果檢驗(yàn)方式類似，為檢驗(yàn)實(shí)施二的方案效果，利用制作完成的自動控制啟動的事故油池排水裝置仿真模型進(jìn)行自動控制啟動成功率試驗(yàn)。具體做法是：

固定好裝置模型零電位接觸片的位置；

向仿真模型容器中注入一定比例的油水混合液；

按照電位接觸片調(diào)節(jié)結(jié)點(diǎn)從高到低的順序，調(diào)節(jié)啟動電位接觸片以模擬事故油池中的不同積水深度，逐個結(jié)點(diǎn)地測試該裝置模型的自動控制啟動成功率。

記錄、分析數(shù)據(jù)。

連續(xù)200 次自動控制啟動試驗(yàn)，結(jié)果可表明所設(shè)計(jì)的事故油池自動控制啟動排水裝置的自動控制啟動成功率為100%，滿足目標(biāo)要求。

4 效果檢查

將研發(fā)的提高事故油池容積可利用率的方案模型在110 kV 幸福變電站進(jìn)行現(xiàn)場配置實(shí)施，如圖4所示。

圖4 提高事故油池容積可利用率解決方案實(shí)物模型

通過對該模型連續(xù)20 次注入油水混合物，檢查裝置啟動排水、關(guān)停后事故油池的容積可利用率，并對從事故油池中抽排出的積水進(jìn)行成分分析，檢測其中的油脂體積占比。

由表2 所示中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，確定的提高事故油池容積利用率方法能夠?qū)崿F(xiàn)油水分離，確保排入城市污水管網(wǎng)的事故油池積水中油脂含量低于國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的10 mg/L 的工業(yè)企業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

表2 提高事故油池容積利用率試驗(yàn)調(diào)查

5 結(jié)束語

本文成功解決了當(dāng)前變電運(yùn)維工作中遇到的變電站變壓器事故油池容積利用率偏低的問題，事故油池環(huán)保性能得不到保證等一系列難題。將進(jìn)一步研究和完善提高變壓器事故油池容積利用率的對策方法，以實(shí)現(xiàn)變電運(yùn)維工作降本增效。