变电站事故油池的结构原理及设计优化

变电站事故油池的结构原理及设计优化摘要：事故油池是变电站内重要建筑物之一，变电站事故油池是防止主变压器等充油电气设备损坏后，油外泄引起火灾等使事故扩大，将变压器油进行收集储存，事故油池应有油水分离的功能，文章对事故油池的工作原理、最低水位、巡视维护、设计优化等方面进行探讨。关键词：事故油池油水分离最低水位前言：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。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。事故油池的入口，与主变压器基础油坑，即变压器下方铺设鹅卵石处相连主变的油通过排油管输送至事故油池因此，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。1.事故油池由储油池、储水池、进油孔、排水孔、检查井、通气孔等组成，如图一。1.事故油池里面有水］理治孔皂程查井3事故油池由储油池、储水池、进油孔、排水孔、检查井、通气孔等组成，如图一。1.事故油池里面有水］理治孔皂程查井3排水风4泄水队3清油油EI谱水他1.图一暮故似池结构图B两池经泄水孔相连，相当于一个连通器，正常情况下只有预存水在其中时，A、B

池中水的液面是一样高的。当发生事故，变压器油经进油管排进A池中时，由于油的密度比水小，因此油会浮于水上，A池水面上产生压力，迫使水通过泄水口向另一侧B池移动。随着事故油的增多，水将经排水孔排出。因油与水的密度不同、互不相溶且能够自行分离。最终达到如图三一个平衡状态，在A池中静置分离，油浮于A池上部，水沉于底部，方便事故后进行分析利用。图二日常状态图平衡状态图四排油状态1.如果事故油池内无水主变、高抗发生大量漏油或事故排油时，大量绝缘油进入油池中，当水喷淋系统启动，大量油水混合物进入A池中，由于无预存水，此时油水混合物经A、B池的联通孔混合。后经A池中静置分离，水沉于底部，油浮于A池上部，但B池上部的少量油。如果变压器油继续经进油孔排入A池，B池受A池的压强作用，B池中油将经排水孔排出，随着变压器油的继续排进，最终达到图三的平衡状态。1.事故油池容积为保证事故排油时，无变压器油排出事故油池至环境中，投入运行前、日常运行时事故油池内应储水。当有事故油流入时，事故油池内储油池内的油应有能力把水全部压出。根据连通器原理，需要同时满足以下两个条件：考虑到安全系数，只需进油管距连通器洞口下方（1）如图四，储油池内进油管距连通器洞口上方的高度h1应为排水管距连通器洞口下方高度h2的1/0.9倍（假定水的密度按1.0kg/m3,油的密度按0.9kg/m3考虑）。该为一临界状态，

考虑到安全系数，只需进油管距连通器洞口下方高度在此计算高度上略有增加即可。图四事故油池截面图（2）储油池内进油管至泄水孔上方的体积能容纳最大油箱容量的60%。满足上述两个条件时，当发生事故排油后，事故油全部被排放在事故油池的储油池内。1.水位巡视1.预储水最低水位根据上述事故油池的工作原理，当无预储水或预储水不足时，事故排油发生后，最后变压器油不能完整的静置分离至A池的上部，有部分油混入B池，甚至有变压器油经排水孔排向环境。假设预储水位临界点为如图无h0，和图三的平衡状态相比较，发现这个过程就是将图五储油池中V1的水压入储水池V2的过程，故V1=V2（其中V1、V2为图中标注部分水的体积，S1为储油池的底面积，S2为储水池的底面积），图五预储水水位图根据体积的计算公式：V1二S1X（h0-h2），V2=S2X（h3+h2-h0），得出：h0=S2（2h2+h3）/（S1+S2）。根据各事故油池的结构尺寸即可计算得出预储水最低水位h0。1.巡视要点检查主变基础处排油管至事故油池进油孔无堵塞（可通过灌水试验），泄水孔无堵塞（储油池和排水池水位不一致，则有堵塞），排水孔无堵塞（如水位已超过排水孔，则已堵塞）。三、设计优化1.对进液口的改进目前的事故油池设计进油管口部是大多采用直管的形式，如图六所示，如果发生泄油事故时，大量的油从进油管流入事故油池中，从管端部出来的油流速较快，直管的形式不能改变其流向，如果进油口的位置设置的靠里，一些油可能会直接被喷到中间隔墙附近，这部分油在自重和冲力下先下沉后再慢慢飘向水面，少量油可能会通过两室中间的隔墙下部的孔从A室流入B室中，造成B室也有油的存在，影响了油水分离效果。因此，可以将进油口位置尽量外移，其端部做成弯头的形式，来油经过弯头改变流向，直接喷向下方，增加了油水分离的流程长度，使得第一次油水分离更彻底，从而保证了第二次油水分离效果。1.对排水方式的改进事故油池不单要在发生事故时提供一个暂时贮油的场所，还应该把经过油水分离后的大部分水及时地排出，这就需要合理的排水设计。图六中排水管排水是被动的，只在液面高出排水管底部时才会有少量的水被排出，因为完全是靠排水管的坡度形成的自流式排水，所以排水的速度并不快。解决这个问题的较为经济实用的办法是在排水口采用虹吸式设计，虹吸式排水可以称为主动式排水，较之被动式排水，在排水的速度和排水量都有较大的改善。形成虹吸需要三个条件：（1）管道有一段弯曲部分；（2）进液口高度高于出液口；（3）管内应全充满水不能有空气；根据这些条件对排水管口进行改造，将其向下弯折（图七），其长度不宜太长，这是因为只有在排水管坡降大于排水口弯折长度时才具备虹吸的必要条件（即进液口高度高于出液口），且这段管还必须全充满水，通常事故油池排水管坡度不会很大，如果按0.3%坡度计算，弯折断长度按30cm，则需要100m的管长才能使坡降高度达到30cm，要让这段管中全充满水将十分困难，这使得排水极有可能变成了缓慢的自流式排水，而形不成虹吸。解决的办法是减小排水口弯折的长度，排水管采用变坡度的形式，开始一段的坡度做的大些，以便形成虹吸，后面管段的坡度可适当减缓，并在适当位置留设集水井或渗水井，使排出的水直接流入井内。1.提高排水纯净度的措施虹吸作用发生时能迅速地排出一定量的水，但也可能会排出少量的油，因为有水排出后，B室（图六）的液面会降低，A室的水会流向B室，这时如果A室下部水面低于隔墙下部洞口标高，可能会导致部分油进入B室，这部分油在虹吸作用发生时也会随着水被排出，为避免这种情况的发生，可在油池B室设一道隔断如图七所示，其高度应不低于油水分离后B室升高后的液面。隔断两端可固定于油池侧壁，下部离开池底一定距离，以方便水的流动，离开的距离最好不要高于A、B室之间隔墙开孔的高度。隔断也可以做成是支承于池底形式，下部开设连通左右的的孔。1.对检查井盖板的改进普通事故油池检查井盖板经常设计为分块混凝土盖板，直接安装再预制槽钢槽中，因其重量大、安装空隙小，造成后续开启难度极大，影响运维人员对事故油池的检查维护工作。可采用带双边拉手的高强度钢板替代原混凝土盖板，极大地降低了开启难度，更好的方便对其的检查