變壓器事故油池設計計算

張彥清，王　楠，楊子敬，王　帥（國核電力規劃設計研究院，北京　100095）

變壓器事故油池設計計算

張彥清，王楠，楊子敬，王帥
（國核電力規劃設計研究院，北京100095）

摘要：變壓器事故油池是變電站及發電廠的重要構筑物之一，合理滿足規范要求的設計，是設計的重點。本文主要介紹了事故油池的工作過程，工作原理，及計算方法。

關鍵詞：事故油池；事故油；變壓器火災

1　變壓器事故油池設計的目的和任務

油浸變壓器的廣泛應用，使人們更加關注它的安全運行、故障排除及防范問題。接地短路、鐵心起火、外力破壞、遭受雷擊等均會引起變壓器的事故。即使廠家在設計中精益求精，也是無法確保完全避免事故的發生。設計一定的防范設施，作為安全考慮還是非常必要的。

水噴霧滅火裝置是目前我國常用的室外變壓器滅火裝置。水噴霧在滅火過程中，通過噴頭將水粉碎成細小水霧滴，噴射到變壓器表面，通過表面冷卻，窒息以及乳化等作用，實現最終的滅火目的。由于變壓器中含有大量的油，發生火災時，迅速將其排走，將有效地防止火災的擴大，減小經濟損失。事故油池就是這樣的一種構筑物。

事故油池，對于變壓器發生故障泄油時，避免造成周邊環境的污染，及防止火災的擴大起著非常重要的作用。滿足規范要求的設計，是設計事故油池的關鍵。本文通過事故油池運行的過程，了解事故油池的運行原理。并按照相關規范要求，計算事故油池的典型尺寸。

2　事故油池的構成

事故油池主要由排油管道，排水管道，通氣管，人孔等組成。排油管道是變壓器下方的貯油坑到事故油池的管線。主要的作用是將變壓器的事故油排入到事故油池中，如果變壓器設置水噴霧，部分水也會通過排油管道流入事故油池中。排水管道是事故油池的排出管線，主要的作用是將池中的多余的水壓送到池外的管線或者檢查井中。通氣管設置于池頂或側壁，主要的作用是排出油池中的氣體，防止爆炸等事故的發生。人孔主要的作用是檢修。

設計中，重點布置排油管道與排水管道的標高，從而滿足池中的水能夠被壓出池外，事故油能按規定的時間自流流入事故油池。合理布置人孔及蓋板，以方便事故后工作人員將油抽走，以及人員下井檢修。

3　變壓器事故油池工作過程

（1）在變壓器沒有發生事故時，事故油池的進油管及出水管中無液體流動，事故油池內保存一定高度的水，水面最高點與出水管管底平齊。在日常維護時，注意定期補水，保持一定高度的水面。如圖1所示。

（2）當變壓器發生事故后，變壓器的事故油（如果變壓器區域采用水噴霧滅火裝置，管道中將含有一定量的水）將自排油管道排入事故油池中。由于油比水較輕，事故油排入油池中，將處于上層。此時，預存于池中的水面將逐漸下降，并通過池底的喇叭口、出水管，將水排出事故油池。

（3）當全部的事故油排入事故油池中后，進油管和出水管中無液體流動，事故油池中的液面不在變化。如圖3所示。所以，在對事故油池進行設計時，按照此種工況設計，以保證事故油能夠全部排入事故油池中。

此外，當事故油池接收一次事故集油后，應在短期內將油抽送出事故油池，另作他用，以確保下次設備事故放油時，有足夠的容積。

4　事故油池設計原理

當變壓器發生事故時，事故油排入貯油坑中，然后從油坑最低處的排油管道，將事故油排入事故油池。由于油的比重比水輕，油會在上層，水在下層。下層的水在油重和大氣壓力的作用下，通過喇叭口，由出水管排出事故油池。隨著油逐步排入事故有池中，下層的水逐漸排出事故油池。直到沒有油再進入事故油池為止。至此，大部分事故油被轉移到了事故油池中。

5　事故油池計算

目前比較常見的事故油池中，主要包括事故進油管，排水管，通氣管，人孔，爬梯等。合理的設計，既能減少投資，又可以保證運行安全。下面就事故油池的常規計算進行闡述。

首先確定事故油池的尺寸，在計算時，應考慮采用最大一臺變壓器事故油量的60%考慮進行設計?，F以圖3作為計算簡圖，進行分析，主要步驟如下：

（1）確定排入事故油池的油高h油。已知事故油池的投影面積A，最大一臺變壓器事故油量m，油的密度ρ，則：

式中：

V油——事故油的體積（m3）

h油——排入事故油池的油高（m）

m——最大一臺變壓器事故油量（kg）

ρ油——油的密度（kg/m3）

（2）確定進油管與出水管的標高差Δh。如圖3所示，油水分界面處，利用平衡原理，得到：

式中：Δh——進油管與出水管的標高差（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）確定事故油池的深度h。為保證h≥h油,此時h油按全部油量進行計算，得到：

式中：h—事故油池的深度（m）。

6　設計中應注意的問題

（1）進油管道坡度。由于油的粘滯系數較大，在管道設計時，要核實管道坡度，以確保事故油能夠排入事故油池中。同時，滿足規范中，20min將事故油排凈的要求。

（2）事故油池頂部要設置蓋板，并預留人孔，人孔的大小及蓋板的設計，根據以往設計經驗確定。人孔寬度要設置合理，在人孔下方設置爬梯，方便檢修人員進行檢修。

（3）事故油池儲油容積，保證所有的事故油排入池中后，仍有一定高度的水面。

（4）設計事故油池時，應注意設置用于通氣的設施。

（5）當一個事故油池有多個排油管道接入時，接入標高應一致。油池尺寸應以最大一臺變壓器事故油量計算。

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作者簡介：張彥清（1986—），女，北京房山人，碩士，助理工程師，設計員，研究方向：從事發電廠水工工藝設計方面的工作。