浅析变电站主变事故油池的设计

在本计算中， 则有： ｈ１＝Ｖ
（ ３）
将式（ ３） 代入式（ ２） ，
整理后，
得：
ｈ３＝
ｒ１ ｒ２
×Ｖ＋ｈ２
（ ４）
式中 ｒ１— ——２５＃ 变压器油的油容重（ ９ ｋＮ ／ｍ３） ；
ｒ２— ——水的容重（ １０ ｋＮ ／ｍ３） ；
ｈ２— ——左右两半室连通孔最大高度， 依工程实际需要
选取。
将上述取值代入式（ ４） ， 整理后， 得： ｈ３＝０．９×Ｖ＋ｈ２
ｒ１ ｒ２
×ｈ１＋ｈ２
（ ２）
式中 ｒ１— ——变压器油的油容重（ ｋＮ ／ｍ３） ；
ｒ２— ——水的容重（ ｋＮ ／ｍ３） ；
ｈ１、ｈ２、ｈ３— ——图中油池内各种液体的液面高度（ ｍ） 。
设 事 故 油 池 按 《３５ ～１１０ ｋＶ 变 电 所 设 计 规 范 》（ ＧＢ
５００５９－ ９２） 第 ６ 节第 ４．６．５ 条中要求容纳的油容量为 Ｖ ｍ３；
（ ３） 在某次发生主变事故喷油的时段内， 有油体积为 Ｖ 的变压器油， 通过专设的排油管， 泄入事故油池内。这时， 容 纳油体积的右半室中， 事先预存的部分水体积， 通过连通孔， 进入左半室， 使得左半室水的液面升高。事故油池左右两半 室液面变化情形， 如图 ３。
油 水
水
１
１
图 ３ 事故喷油时段， 事故池内液面状况
（ １） 事故油池内的液体， 无论是水， 还是油， 事故前后，
其总的体积不变。
（ ２） 池内壁是光滑的。
（ ３） 左右两半室容积相等。且取各边结构长度为单位长。
如图 １。
我们以图 ４ 为计算解析简图。
由帕斯卡定律， 这时， 油池左右半室内的液体有：
ｒ１×ｈ１＋ｒ２×ｈ２＝ｒ２×ｈ３
（ １）
整
理
有
：
ｈ３＝
２ 主变压器事故油池设计
（ １） 什么情况下必须设事故油池。 根 据 《３５～１１０ｋＶ 变 电 所 设 计 规 范 》（ ＧＢ ５００５９－ ９２） 第 ６ 节 中 ， 第 ４．６．５ 条 “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， 其容量分别不小于单台设备油量 的 ２０％及 最 大 单 台 设 备 油量的 ６０％”。总事故油池应有油水分离的功能。
（ ２） 事故油池设计的结构要求是什么。 根 据 《３５～１１０ｋＶ 变 电 所 设 计 规 范 》（ ＧＢ ５００５９－ ９２） 第 ６ 节 中 ， 第 ４．６．５ 条 “…… 并 有 油 水 分 离 功 能 ， 其 出 口 应 引 至 安 全 处 所 ”。
３ 事故油池容纳事故喷油的过程
以下结合几张简图， 简述一个事故油池容纳一次事故喷
（ ４） 当事故油池右半室已注满规范规定的体积为 Ｖ 的 变压器油后， 左右两半室液面变化趋于稳定。如图 ４。
Ｄ２
Ｄ１
ｈ１
ｈ３
油 水
１ 水
ｈ２
１
１
图 ４ 左右半室液面趋于稳定
４ 定量解析
在定性分析了由于主变的一次事故喷油， 导致事故油池
液面发生改变的全过程后， 我们再用公式来定量解析该过程。
首先， 为了解析方便， 我们作一些假定：
（ 收稿日期： ２００７－ ０８－ ０５）
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正常时期检修变压器时， 可用专门设备， 将该部分变压 器油， 安全、清洁地抽取到专用容 器 中 。 而 当 非 常 时 期 ， 如 遇 到变压器事故喷油时， 短时间内， 大量的变压器油从变压器 内喷溅出来， 泄往四周。如不采用专门的防护措施， 一是对变 电站内及周边环境造成污染； 二是事故喷油后极易引起大 火， 大量外泄的喷油， 无疑是火上浇油。因此， 无论是从环境 保护， 还是从消防安全各方面考虑， 都必须将这部分事故喷 油安全有序地引到专门的设施中去， 使其与外界火源隔离， 降温存储起来， 留待日后分离回收， 加以处理， 尽量利用。
６结语
事 故 油 池 是 变 电 站 内 的 重 要 建 筑 物 之 一 。在 变 电 站 工 程 设计中， 合理地选择满足规范要求油容量的事故油池， 是事 故油池设计的关键： 容量选择过大， 增加了工程建设的投资， 造成资源的浪费， 不经济； 容量选择过小， 不能完全容纳事故 喷油， 运行安全得不到保障， 极易造成环境污染。因此， 在今 后的工程建设中， 我们的任务是， 按照相关规范的要求， 结合 本身工程的特点， 科学、安全、经济地作好事故油池设计。
（ ５）
事故喷油前， 油池内预贮的水， 其液面高度
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ｈ０＝
ｈ３＋ｈ２ ２
（ ６）
根据以上计算的结果， 结合事故油池结构特点， 我们将
事故油池进油管中心到油池底板面的相对高度确定为：
０．５×Ｄ１＋Ｖ＋ｈ２
（ ７）
将事故油池排水管中心到油池底板面的相对高度确定
为： ０．５×Ｄ２＋Ｖ＋ｈ２
（ ８）
式中 Ｄ１— ——进油管的管径（ ｍ） ；
（ ２） 事故油池内部应设供检修人员上下进出的检修钢爬梯。 （ ３） 事故油池建成后， 应尽早向其内部灌水。投入运行 后， 油池内部要常年保持持 ｈ０ 的常水位。若巡查中发现水位下 降， 应及时补充。若发现池内水位超过 ｈ０， 应及时采取排水措 施， 恢复到常水位， 以保证池内随时有容纳事故喷油的空间。 （ ４） 进油管宜采用金属管材， 管径大于 １００ ｍｍ。 （ ５） 设计时， 应保证进油孔中心标高始终高出排水孔中 心标高。 （ ６） 当多台变压器共用 １ 个事故油池时， 各进油管标高 应取同一标高， 以防止发生倒灌现象。 （ ７） 事故油池的排水应与变电站的站区排水系统综合考虑。
水工与施工
《湖南水利水电》２００７ 年第 ５ 期
浅析变电站主变事故油池的设计
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刘兵
（ 湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 ４１０００７）
【摘 要】 事故油池是变电站内重要建筑物之一， 在变电站工程设计中， 合理选择满足规范要求 容量的事故油池是事故油池设计的关键。容量选择过大， 相应投资增加， 不经济， 选择过小， 则不能 完全容纳事故喷油， 运行安全得不到保障。文章依照《３５￣１１０ ｋＶ 变电所设计规范》（ ＧＢ ５００５９－ ９２） 相关内容， 遵循“安全、经济”的原则， 对事故油池的工作过程、计算原理、设计特点进行探讨。 【关键词】 事故油池 变压器油 事故喷油 油水分离 公式解析 设计特点
１ 设计初衷
目前， 在变电站的主要电气设备中， 油浸式电力变压器 因其具有投资经济、维护简便、运 行 时 对 环 境 要 求 低 等 特 点 ， 得到广泛的使用。当前， 在许多独立式户外变电站工程建设 中， 油浸式电力变压器仍是建设方设备采购的首选。
油浸式变压器中变压器油是流动的液体， 它充满了变压 器内各部件之间的任何空隙， 并将空气排除， 从而避免了各 部件与空气接触受潮而引起绝缘降低。此外， 变压器油的绝 缘强度比空气大， 变压器内充满油 后 ， 使 绕 组 与 绕 组 之 间 、绕 组与铁芯之间， 绕组与油箱外壳之间均保持良好的绝缘， 从 而 增 加 了 变 压 器 的 绝 缘 强 度 。变 压 器 油 能 使 金 属 抗 腐 蚀 能 力 增强， 使绝缘保持良好状态。同时， 变压器油还具有良好的散 热作用： 在运行中， 靠近绕组和铁芯部分的油受热后， 温度升 高， 体积膨胀， 比重减小上升， 经冷却装置冷却后， 再进入变 压器油箱底部， 从而形成油的循环， 达到良好的散热效果。概 括地讲， 变压器油一是起绝缘作用， 二是起冷却散热作用。
油的全过程。
（ １） 根据以往的工程设计经验， 结合本工程的实际情
况， 初拟主变事故油池的结构如图 １。
排
进
水
油
管
管
１
１
１
图 １ 事故油池平面结构
（ ２） 在事故喷油发生前， 事故油池内已存贮有液面高度 为ｈ０ 的水， 如图 ２。
Ｄ２
Ｄ１
ｈ０
水
水
１
１
图 ２ 事故喷油前， 事故池内液面状况
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刘 兵 ／／ 浅析变电站主变事故油池的设计
Ｄ１— ——排水管的管径（ ｍ） 。
５ 设计应注意的问题
（ １） 事故油池的油室一侧要设进人孔及活动盖板， 以方 便 工 作 人 员 抽 取 废 油 和 下 井 检 修 。进 人 孔 要 高 出 地 面 并 设 有 排气管。进人孔断面不宜过小， 根据以往设计经验， 进人孔断 面任一边长应不小于 ０．７ ｍ。