变压器事故油池设计计算

作者：张彦清 王楠 杨子敬 王帅

来源：《山东工业技术》2015年第02期

        摘 要：变压器事故油池是变电站及发电厂的重要构筑物之一，合理满足规范要求的设计，是设计的重点。本文主要介绍了事故油池的工作过程，工作原理，及计算方法。

        关键词：事故油池；事故油；变压器火灾

        1 变压器事故油池设计的目的和任务

        油浸变压器的广泛应用，使人们更加关注它的安全运行、故障排除及防范问题。接地短路、铁心起火、外力破坏、遭受雷击等均会引起变压器的事故。即使厂家在设计中精益求精，也是无法确保完全避免事故的发生。设计一定的防范设施，作为安全考虑还是非常必要的。

        水喷雾灭火装置是目前我国常用的室外变压器灭火装置。水喷雾在灭火过程中，通过喷头将水粉碎成细小水雾滴，喷射到变压器表面，通过表面冷却，窒息以及乳化等作用，实现最终的灭火目的。由于变压器中含有大量的油，发生火灾时，迅速将其排走，将有效地防止火灾的扩大，减小经济损失。事故油池就是这样的一种构筑物。

        事故油池，对于变压器发生故障泄油时，避免造成周边环境的污染，及防止火灾的扩大起着非常重要的作用。满足规范要求的设计，是设计事故油池的关键。本文通过事故油池运行的过程，了解事故油池的运行原理。并按照相关规范要求，计算事故油池的典型尺寸。

        2 事故油池的构成

        事故油池主要由排道，排水管道，通气管，人孔等组成。排道是变压器下方的贮油坑到事故油池的管线。主要的作用是将变压器的事故油排入到事故油池中，如果变压器设置水喷雾，部分水也会通过排道流入事故油池中。排水管道是事故油池的排出管线，主要的作用是将池中的多余的水压送到池外的管线或者检查井中。通气管设置于池顶或侧壁，主要的作用是排出油池中的气体，防止爆炸等事故的发生。人孔主要的作用是检修。

        设计中，重点布置排道与排水管道的标高，从而满足池中的水能够被压出池外，事故油能按规定的时间自流流入事故油池。合理布置人孔及盖板，以方便事故后工作人员将油抽走，以及人员下井检修。

        3 变压器事故油池工作过程

        （1）在变压器没有发生事故时，事故油池的进及出水管中无液体流动，事故油池内保存一定高度的水，水面最高点与出水管管底平齐。在日常维护时，注意定期补水，保持一定高度的水面。如图1所示。

        （2）当变压器发生事故后，变压器的事故油（如果变压器区域采用水喷雾灭火装置，管道中将含有一定量的水）将自排道排入事故油池中。由于油比水较轻，事故油排入油池中，将处于上层。此时，预存于池中的水面将逐渐下降，并通过池底的喇叭口、出水管，将水排出事故油池。

        （3）当全部的事故油排入事故油池中后，进和出水管中无液体流动，事故油池中的液面不在变化。如图3所示。所以，在对事故油池进行设计时，按照此种工况设计，以保证事故油能够全部排入事故油池中。

        此外，当事故油池接收一次事故集油后，应在短期内将油抽送出事故油池，另作他用，以确保下次设备事故放油时，有足够的容积。

        4 事故油池设计原理

        当变压器发生事故时，事故油排入贮油坑中，然后从油坑最低处的排道，将事故油排入事故油池。由于油的比重比水轻，油会在上层，水在下层。下层的水在油重和大气压力的作用下，通过喇叭口，由出水管排出事故油池。随着油逐步排入事故有池中，下层的水逐渐排出事故油池。直到没有油再进入事故油池为止。至此，大部分事故油被转移到了事故油池中。

        5 事故油池计算

        目前比较常见的事故油池中，主要包括事故进，排水管，通气管，人孔，爬梯等。合理的设计，既能减少投资，又可以保证运行安全。下面就事故油池的常规计算进行阐述。

        首先确定事故油池的尺寸，在计算时，应考虑采用最大一台变压器事故油量的60%考虑进行设计。现以图3作为计算简图，进行分析，主要步骤如下：

        （1）确定排入事故油池的油高h油。已知事故油池的投影面积A，最大一台变压器事故油量m，油的密度ρ，则：

        式中：

        V油——事故油的体积（m3）

        h油——排入事故油池的油高（m）

        m——最大一台变压器事故油量（kg）

        ρ油——油的密度（kg/m3）

        （2）确定进与出水管的标高差Δh。如图3所示，油水分界面处，利用平衡原理，得到：

        式中：Δh——进与出水管的标高差（m）

        h水——出水管底至油水分界面的高度（m）

        ρ水——水的密度（kg/m3）

        （3）确定事故油池的深度h。为保证h≥h油，此时h油按全部油量进行计算，得到：

        式中：h—事故油池的深度（m）。

        6 设计中应注意的问题

        （1）进道坡度。由于油的粘滞系数较大，在管道设计时，要核实管道坡度，以确保事故油能够排入事故油池中。同时，满足规范中，20min将事故油排净的要求。

        （2）事故油池顶部要设置盖板，并预留人孔，人孔的大小及盖板的设计，根据以往设计经验确定。人孔宽度要设置合理，在人孔下方设置爬梯，方便检修人员进行检修。

        （3）事故油池储油容积，保证所有的事故油排入池中后，仍有一定高度的水面。

        （4）设计事故油池时，应注意设置用于通气的设施。

        （5）当一个事故油池有多个排道接入时，接入标高应一致。油池尺寸应以最大一台变压器事故油量计算。

        参考文献：

        [1]GB 50229-2006.火力发电厂与变电站设计防火规范[S].

        [2]郑耀斌，邓玉华，鲍卫.事故油池的优化设计[J].山东电力技术，2008（05）.

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        [4]刘兵.浅析变电站主变事故油池的设计[J].湖南水利水电，2007（05） .

        [5]郗文勇.油浸变压器火灾及灭火装置的应用[J].变压器，2006，43（10）.

        [6]汪文超.关于油浸变压器消防措施的探讨[J].能源与环境，2004（04）.

        作者简介：张彦清（1986—），女，北京房山人，硕士，助理工程师，设计员，研究方向：从事发电厂水工工艺设计方面的工作。