油浸式變壓器事故油池的設計

鄭龍現

(貝恩睿智探測技術(嘉興)有限公司，浙江 嘉興 314000)

1 概述

在許多獨立式戶外變電站工程建設中,變壓器是主要的電氣設備, 油浸式電力變壓器因具有投資經濟、維護簡便、運行時對環境要求低等特點,是建設方設備采購的首選。

變壓器油是石油類液體，有燃燒的可能性，環保方面有缺點。但由于變壓器油具有性能優良和價格低廉的特點，多數電力變壓器仍使用變壓器油作為絕緣和冷卻介質。19世紀末，變壓器開始使用變壓器油作為絕緣和冷卻介質，出現了油浸式變壓器。變壓器油除天然存儲量豐富、價格低廉外，由于變壓器油具有下列特點，得到廣泛應用。①和纖維材料配合使用，絕緣性能良好，可以減少絕緣距離，降低成本。②變壓器油的黏度低，傳熱性能良好。③能很好地保護鐵芯和繞組，免受空氣中濕氣的影響。④保護絕緣紙和絕緣紙板不受氧的作用，減少絕緣材料的老化，延長變壓器壽命。

除一些特殊用途的中小容量變壓器和氣體變壓器外，多數大中型變壓器仍使用變壓器油作為冷卻和絕緣介質。用變壓器油浸漬的變壓器，其絕緣的耐熱等級是A級，長期工作溫度是105 ℃[1]。

在正常工作情況下，油浸式變壓器因為其性能特點，保證了油浸式變壓器不需要換油，大大降低了變壓器的維護成本，同時延長了變壓器的使用壽命。而在非常時期, 如遇到變壓器事故噴油, 短時間內, 大量的變壓器油從變壓器內噴濺出來, 泄往四周。不采用專門的防護措施，可能出現的情況有：①對變電站內及周邊環境造成污染；②事故噴油后極易引起大火, 大量外泄的噴油, 無疑是火上澆油。因此，無論是從環境保護, 還是從消防安全各方面考慮, 都必須將這部分事故噴油安全有序地引到專門的設施中去, 使其與外界火源隔離，降溫存儲起來，留待分離回收，加以處理，盡量利用。

2 事故油池的設計

根據《 3～110 kV高壓配電裝置設計規范》(GB 50060—2008)相關內容規定： 屋外單臺電氣設備的油量在1 000 kg以上時，應設置儲油或擋油設施。當設置有容納20%油量的儲油或擋油設施時，應設置將油排到安全處所的設施，且不應引起污染危害[2]。

不能滿足上述要求時，應設置能容納100%油量的儲油或擋油設施。儲油和擋油設施應大于設備外廓每邊各1 000 mm，四周應高出地面100 mm。儲油設施內應鋪設卵石層，卵石層厚度不應小于250 mm，卵石直徑為50～80 mm。

當設置有油水分離措施的總事故儲油池時，儲油池容量宜按最大一個油箱容量的60%確定。

本項目涉及2臺35 kV油浸式變壓器(主變)，3臺35 kV油浸式電力、整流變壓器。設計思路如下。

從各個油浸式變壓器的擋油池分別接出排油管到主排油管，主排油管以2%的坡度鋪設至事故油池。其中排油管的內徑不應小于150 mm，管口應加裝鐵柵濾網。

根據現場實際變壓器油容量，可以計算出事故油池所需大小。

事故油池為地下鋼筋混凝土結構油池，油池類型：有頂蓋，全地下。主變事故油池平面尺寸為2 m×2 m，墻板高出地面0.1 m。基礎底板、墻板均為0.2 m厚。整流變事故油池平面尺寸為3 m×2 m，墻板高出地面0.1 m，基礎底板、墻板均為0.2 m厚。如圖1所示。

圖1 事故油池平面圖Fig.1 Plane figure of accident oil pool

變壓器事故油池深度計算如下。

代入池深計算公式：

式中，H為事故油池的深度，m；G為最大油箱內的油質量，kg；0.9為油的平均密度，kg/L；S為事故油池的實用面積，m2；a為事故油池的長，m；b為事故油池的寬，m。

將數據代入上式得：

主變事故油池S=a1·b1=2×2=4 (m2)。

主變事故油池深度

整流變事故油池S=a2·b2=3×2=6 (m2)；

整流變事故油池深度

因此設計主變事故油池深度為1.8 m。整流變事故油池深度為1.8 m 滿足《 3～110 kV高壓配電裝置設計規范》(GB 50060—2008)相關內容規定。

3 事故油池設計時應注意的問題

①事故油池的油室一側要設進人孔及活動蓋板, 以方便工作人員抽取廢油和下井檢修。進人孔要高出地面并設有排氣管。根據以往設計經驗，進人孔斷面任一邊長應不小于 0.7 m。 ②事故油池內部應設供檢修人員上下進出的檢修鋼爬梯。 ③進油管宜采用金屬管材, 管徑大于 150 mm。 ④設計時, 應保證排油管以2%的坡度鋪設。⑤當多臺變壓器共用1個事故油池時, 各進油管標高應取同一標高, 以防止發生倒灌現象。 ⑥事故油池的排水應與變電站的站區排水系統綜合考慮。⑦設計事故油池時還應考慮到施工地點的水土信息、荷載信息、地基承載力驗算、抗浮驗算、荷載計算等一系列理論支持。

4 結語

事故油池是變電站重要構筑物之一，合理滿足規范設計，是設計的重點。合理選擇滿足規范要求油容量的事故油池, 是事故油池設計的關鍵: 容量選擇過大, 增加了工程建設的投資, 造成資源浪費, 不經濟; 容量選擇過小, 不能完全容納事故噴油, 運行安全得不到保障, 極易造成環境污染。因此, 在工程建設中, 我們的任務是, 按照相關規范的要求, 結合本身工程的特點, 科學、安全、經濟地做好事故油池。