油浸式变压器事故油池的设计

郑龙现

(贝恩睿智探测技术(嘉兴)有限公司，浙江 嘉兴 314000)

1 概述

在许多独立式户外变电站工程建设中,变压器是主要的电气设备, 油浸式电力变压器因具有投资经济、维护简便、运行时对环境要求低等特点,是建设方设备采购的首选。

变压器油是石油类液体，有燃烧的可能性，环保方面有缺点。但由于变压器油具有性能优良和价格低廉的特点，多数电力变压器仍使用变压器油作为绝缘和冷却介质。19世纪末，变压器开始使用变压器油作为绝缘和冷却介质，出现了油浸式变压器。变压器油除天然存储量丰富、价格低廉外，由于变压器油具有下列特点，得到广泛应用。①和纤维材料配合使用，绝缘性能良好，可以减少绝缘距离，降低成本。②变压器油的黏度低，传热性能良好。③能很好地保护铁芯和绕组，免受空气中湿气的影响。④保护绝缘纸和绝缘纸板不受氧的作用，减少绝缘材料的老化，延长变压器寿命。

除一些特殊用途的中小容量变压器和气体变压器外，多数大中型变压器仍使用变压器油作为冷却和绝缘介质。用变压器油浸渍的变压器，其绝缘的耐热等级是A级，长期工作温度是105 ℃[1]。

在正常工作情况下，油浸式变压器因为其性能特点，保证了油浸式变压器不需要换油，大大降低了变压器的维护成本，同时延长了变压器的使用寿命。而在非常时期, 如遇到变压器事故喷油, 短时间内, 大量的变压器油从变压器内喷溅出来, 泄往四周。不采用专门的防护措施，可能出现的情况有：①对变电站内及周边环境造成污染；②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，留待分离回收，加以处理，尽量利用。

2 事故油池的设计

根据《 3～110 kV高压配电装置设计规范》(GB 50060—2008)相关内容规定： 屋外单台电气设备的油量在1 000 kg以上时，应设置储油或挡油设施。当设置有容纳20%油量的储油或挡油设施时，应设置将油排到安全处所的设施，且不应引起污染危害[2]。

不能满足上述要求时，应设置能容纳100%油量的储油或挡油设施。储油和挡油设施应大于设备外廓每边各1 000 mm，四周应高出地面100 mm。储油设施内应铺设卵石层，卵石层厚度不应小于250 mm，卵石直径为50～80 mm。

当设置有油水分离措施的总事故储油池时，储油池容量宜按最大一个油箱容量的60%确定。

本项目涉及2台35 kV油浸式变压器(主变)，3台35 kV油浸式电力、整流变压器。设计思路如下。

从各个油浸式变压器的挡油池分别接出排油管到主排油管，主排油管以2%的坡度铺设至事故油池。其中排油管的内径不应小于150 mm，管口应加装铁栅滤网。

根据现场实际变压器油容量，可以计算出事故油池所需大小。

事故油池为地下钢筋混凝土结构油池，油池类型：有顶盖，全地下。主变事故油池平面尺寸为2 m×2 m，墙板高出地面0.1 m。基础底板、墙板均为0.2 m厚。整流变事故油池平面尺寸为3 m×2 m，墙板高出地面0.1 m，基础底板、墙板均为0.2 m厚。如图1所示。

图1 事故油池平面图Fig.1 Plane figure of accident oil pool

变压器事故油池深度计算如下。

代入池深计算公式：

式中，H为事故油池的深度，m；G为最大油箱内的油质量，kg；0.9为油的平均密度，kg/L；S为事故油池的实用面积，m2；a为事故油池的长，m；b为事故油池的宽，m。

将数据代入上式得：

主变事故油池S=a1·b1=2×2=4 (m2)。

主变事故油池深度

整流变事故油池S=a2·b2=3×2=6 (m2)；

整流变事故油池深度

因此设计主变事故油池深度为1.8 m。整流变事故油池深度为1.8 m 满足《 3～110 kV高压配电装置设计规范》(GB 50060—2008)相关内容规定。

3 事故油池设计时应注意的问题

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。根据以往设计经验，进人孔断面任一边长应不小于 0.7 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进油管宜采用金属管材, 管径大于 150 mm。 ④设计时, 应保证排油管以2%的坡度铺设。⑤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。 ⑥事故油池的排水应与变电站的站区排水系统综合考虑。⑦设计事故油池时还应考虑到施工地点的水土信息、荷载信息、地基承载力验算、抗浮验算、荷载计算等一系列理论支持。

4 结语

事故油池是变电站重要构筑物之一，合理满足规范设计，是设计的重点。合理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、经济地做好事故油池。