500 kV变压器事故油池的设计

尹 赟，毛颖科，李旭东

(国网上海市电力公司检修公司，上海 200063)

室外油浸式电力变压器广泛应用在500 kV及以上电压等级变电站中，主要得益于油浸式电力变压器投资需求少、维护方便以及运行时对周边环境要求比较低的优点。变压器油一方面起到冷却散热作用，另一方面起到绝缘作用。变压器正常运行时，一旦需要将变压器进行检修，可以用专门的设备和仪器将变压器油抽取至专用容器中，这样既安全又清洁。

当变压器非正常运行时，比如遇到变压器着火、事故喷油时，在很短时间内大量的变压器油通过泄压孔或压力释放阀喷溅出来。如果不采取一定的防护措施，一方面会对变电站站内及周边环境造成很大的污染；更严重的是事故喷油后很容易引起大火，这样大量外泄的变压器废油将会扩大火灾事故范围。基于环境保护和消防安全等方面考虑，500 kV及以上电压等级室外变压器都会在主变附近设置相应的事故油池，将事故时喷出的废油和废水安全地排放到事故油池中，不仅可以隔离外界火源，还可对事故油池中的废油加以回收和处理[1]。

1 事故油池容量设计

根据GB 50059—1992《35～110 kV变电所设计规范变电站设计》规范要求：室外主变压器等充油电气设备，当单个油箱的油量在1 000 kg及以上时，应同时设置贮油坑及总事故油池，其容量不小于单台设备油量的20%及最大单台设备油量的60%，同时总事故油池应有油水分离功能。

以某特高压站主变事故油池(见图1)为例：主变单相主体变油重116 t，调补变油重42 t，均为克拉玛依25号油。经查阅相关资料得知克拉玛依25号油密度：ρ=895 kg/m3。

那么单相主变油的体积：

V=m/ρ

(1)

计算得到单相主变油的体积为176 m3。

图1 事故油池截面示意图

由图1显示，事故油池由2个油室组成，2个油室中间用下部开孔的隔墙分开，这样两个油室是相互连通的。图纸上标明该事故油池最大储油量为130 m3。130/176=0.738>0.600，即符合事故油池容量大于最大单台设备油量60%的要求。

2 事故油池储油过程设计

传统事故油池设计由2个油室组成，中间用下部开孔的隔墙分开，可以增加油水分离的路径，使油水混合物充分静置分离。目的在于防止事故废油在油池中流动造成油水混合，在油水没有完全分离的情况下，油会随水一起排出池外而对造成污染环境。

变压器事故油池投入运行后，油池内部常年保持高水位，水位应与出水管中心标高持平。主变发生泄油事故后，废油和废水同时排入1室，因为油的密度比水小，废油会在废水的上层，实现油水的第一次分离，但分离效果十分有限。同时，下层的水在废油的自重和大气压的作用下，通过底部的隔墙连通孔流向2室，实现油水第二次分离，分离效果也不明显。2室的原有水面升高后，当高度超过事故油池排水管设计标高时，就会有水被排出。当1室充满事故废油后，事故废油流向2室，最终达到油水分离的效果。

3 事故油进出管高度设计

进油管的标高根据主变事故油坑管道敷设放坡到事故油池位置来确定。

排水管的高度应该低于进油管的高度才能保证排出水(工程上一般低100～200 mm)，否则出水管就无法发挥排水作用。

4 事故油排水管的设计

事故油池的排水口普遍采用虹吸式设计[3]。相比与被动式排水，采用虹吸式排水可以加快排水的速度同时增加排水量。虹吸现象如图3所示。

取一根“倒U形”的塑料管，将开口高的一端置于装满液体的容器P1中，另一端放在比P1液面更低的容器P2中，容器P1内的液体会持续通过U形管流出至P2中。

图2 虹吸现象

5 事故池的优化设计

在常规设计中，事故油池采用虹吸式排水后，能快速地排出水，使得事故废油快速进入油池中，但在排水时少量的事故废油也可能随之排出。设计在2室的虹吸管排出水后，2室的液面会降低，1室的水会流向2室，这时如果2室下部水面低于隔墙下部洞口标高时，只经过一次油水分离的废水和废油进入2室，这部分废油在虹吸作用发生时也必然会随着水被排出。

为避免这种情况的发生，可以将事故油池进行优化设计，如图3所示，在图1的基础上增设一个油室同时在油池3室增设一道隔断[2]。增设油室和隔断相当于增加了两次油水分离过程，同时延长了油水分离的路径，使得油水能够充分静置和分离。

图3 事故油池的优化设计

6 结语

事故油池是室外油浸式电力变压器重要辅助设施之一。在事故油池的设计中，合理地设计事故油池的容量，是事故油池设计的关键。事故油池的虹吸作用能快速地排出油池中的水，保证油池的储油速度。

传统的事故油池在虹吸作用下会将事故废油排出，油水得不到有效分离。通过对事故油池的设计进行优化，通过增加油水分离的次数和延长油水分离的路径，可以有效提高事故油池油水分离的可靠性，更好地满足环保要求。