水电厂变压器自动排水事故贮油池设计_段启茂

水电厂变压器自动排水事故贮油池设计段启茂陈月辉:、《水力发电厂机电设备防火设计技术规定》(送审稿)规定户内外变压器及其它充、,;油电气设备单台油量在100IOookg以上时应设置事故贮汕或排油设施设备油量不大于,,,,。60okg可采用挡油坎更大油量宜设置贮油设施以防止油火蔓延扩大事故范围充油。电气设备的事故贮油设施按容纳10%油量或20%油量设置按容纳20%油量设置集油槽或,,。挡油墙时应有将事故油排至封闭贮油池或其它安全场所的措施且不得引起环境污染根,,目动排水事故贮油池据这一规定结合以往事故油排贮设施的一些弊端本文着重对封闭式。的设计进行探讨一、电力变压器火灾事故的特殊性和随机性。电力变压器火灾事故具有一定的特殊性根据资料〔5〕1971~1983年就水电厂机电设备,;19711980重大火灾事故的调查统计电力变压器火灾率占15%据我国年至年对电力变压器,,,。火灾事故的初步统计已发生21起重大火灾事故平均每年约2次损失十分严重追究其,。。因这相变压器自身的质量和运行管理水平密切相关电力变压器属于充油电气设备充油:,电气设备起火机理及其演变过程的分析说明能否导致绝缘油起火燃烧主要取决于充油电。,气设备事故电流和电弧能量大小及事故电流持续时间变压器油属可燃性液体闪点为135℃左右,它在运行中受到电气设备内部故障产生的电弧作用,急剧分解出高温可燃气体,变,。上海阂压器普通防爆装置难以抑制内部压力急剧增大爆发火灾的危险性极大行电厂主变,,,,,压器火灾事故是一典型例证其主变油箱爆裂震声十里可闻事故油四溢引起火灾火,。,焰高达40余米当时动用外部先进消防设施也未能奏效由于变压器故障原因较复杂涉及、、、,变压器自身质量运行维护电压等级中性点接地方式诸因素何时发生故障或火灾很难预测,。因而变压器火灾事故具有随机性这是又压器火灾同一般贮油罐因外因而起火的主要,。区别亦即变压器火灾的特殊性二、电力变压器事故贮油池的重要性大型水电站多分布于边远山区,,电压等级高,设备容量大,有不少是地下电站多为系,,。统骨干电站但设备距厂家远交通运输条件差变压器火灾率与外部消防设施的施展能力。,及恢复供电能力的矛盾特别突出因此电力变压器火灾事故的治理及预防措施更显得重,、,。,要必须具有防止油火蔓延实现早期灭火减小绝缘油火灾危害的有效手段为此必须,,。重视变压器自身质量加强维护管理消除火灾隐患从设计的角度应着重考虑内外部消防、,,设施建筑物耐火标准及预防设施一旦发生变压器火灾事故应能及时将油排至安全场所,。封闭式事故贮油池内防止事故扩大— 三、变压器事故油的排贮措施.:,电力变压器事故泊的排贮方式早期有些水电站是将事故油排至下游尾水实践证明。,,这是不可取的由于水电站尾水出口多有反坡水流产生纵向回旋变压器油将集聚于尾水,,。,,。水面如遇火苗火灾危险仍然存在况且排至下游将污染河道这种办法早已被禁用另一,,种是将油排入事故贮油池这是目前对变压器事故油常采用的处理办法但措施尚不完。,,,善一般大中型变压器较多置于户外油池不免要积水变压器火灾发生时不能及时排水、。,即不能达到贮油防止油火蔓延的目的有些事故贮油池虽设置了放水阀或事故汕回收阀,。,但需要运行人员时时注意排除积水方能在火灾时发挥作用由于变压器火灾的随机性往,临到事故发生时,积水没有及时排除,贮油池起不了作用,导致火灾事故扩往易被忽视。大,,为克服目前常用事故贮油池的弊病油与水的矛盾笔者对事故油池作了适当改进。—,使其能在事故发生时自动排水下面以坛罐窑电站主变压器自动排水事故贮油池设计为例、。着重阐述自动排水事故贮油池的设计方法油ha布置及注意事项、四变压器自动排水事故贮油池设计,2x6。、,坛罐窑电站地处四川省键为县境内马边河上装机容量为0工W属于县内35kV。,,,系统骨干电站主变压器布置于主厂房上游侧场地较狭窄下部为油罐室布置容纳10%油量的油。,,槽受到一定限制根据现场条件为了减小开忆量主变压器设置能容肠%油量的,,。集油槽靠左岸侧设置一长条形封闭式白动排水事故贮油池和主交压器集润槽有讥相连,,一主变压器发生火灾事故时迅速注入事故贮油池,乡舒自动排除事故油经集油槽卵石层阻燃。一积水,目前,,,二待达到预期效果国内对此种贮油池尚元议计示例部分参数由试泣确定自进一步验证和完善。.1变压器集油槽底高程的确定:Zm。根据规定变压器集油槽平面尺寸为变压器外廓长宽各加油槽总面积S:=(a+2)之b+2)设各基础占用回积(变压器轨道及垫层)52二e义aam),b;c-上两式中变压器外廓长度(变压器外廓宽度(。)一变压器轨道—。—及垫层折合宽度(m)则油槽净面积S一51一52:,Y油m3,由所选变压器参数G变压器汕重(t)变压器油比重(t/)可求。—,—,,集油槽卵石层最小厚度h一般规定卵石层粒径为3~5c二间隙率约为25%按吸收20%:油量计0.ZG0.5丫油S ,。按规定h应不小于25omm,,。则油槽深度H之h即H之25omm取H=300mm,.,;.结合水工梁系布置在33704m高程下凹20mm作为事故油槽底书程在33704m高,。,;程上凸10mm构成一总深为30omm之集油槽上凸10mm主要是油槽底受梁系限制,。另方面作为自然防水挡坎在丙水季节不至于有大量雨水和泥沙注入油槽油槽底部成2%,,,、。坡度并设排油沟使事故情况下排油畅通其布置见图12排气孔事故油面储油池蓄板排水堰,自叻附水,纳翩);‘,一片匹竺/柑于东绮自动排水厂二改谕谕已图1自动排水贮油池图ZA一A剖视2.主变压器集油槽排油时间估算变压器在事故情况下,事故油应通过排油管及时排至安全地方-事故贮油池。一般变,,—。压器集油槽只考虑20%的动态吸油量本电站由于设置挡坎最多能贮7%油量为了缩小,,,。事故范围应尽量缩短排油时间以免变压器油箱爆炸时事故油四溢引起火灾蔓延,:根据本电站具体布置排油时间可分为两个阶段:,,、,第一阶段事故初期假定油箱爆炸视阀门瞬时开启油槽瞬时注满并向贮油池排油。,23,使。本电站集油槽能贮7%油量其余%油量逐步补充集油槽取得较稳定油位因为、,,:贮油池能自动排水油池油位变化微小可视油面差H为一常数故按恒定流计算流量Q=林‘了弥gH,:排除23%油量所需时间.T;一(G/Y油)x023/(卜。斌元万丁)::。,第二阶段设排空集油槽7%油量所需要时间为T当集油槽无油补充后作用油头随,。时间变化故按非恒定流计算,,,假定在很小时段dt中油头固定不变即把油流看作为恒定流那么通过的流量可按恒。,:定出流公式进行计算当忽略流速头时则有Q。=件。.甲云彝):在dt时段内通过为油体积为Qdt=协‘了厄夏而dt在dt时段内,,集油槽体积的改变量应与流出量的体积相等故有一Qd人一林~。犷画彝;dt :将上式变换_-d卜一塑鱼件。扩瘫石,:,可将上式两端积分求得:集油槽油位由H变化为H所经历的时间2口..一I_2(衬)T~不一了瓦协。斌万百,:,:集油槽排油最终阶段可取H二o即得排空油槽油量时间。2gHz,1=一一一布一二=币笼井件—田V29月l一:集油槽排空总时间T。=T,+TZ以上各式中Q—通过流量(m3/s)卜:—流量系数;。过油断面(mZ)口—集油槽折算净油面积(。“);g—重力加速度(m/s“);Z—。刀卜H油头(m)—,、:,,由上述公式可知当协H一定总排油量相同的情况下排油时间和排油管断面成反,。,比即增大排油管断面可以缩短排油时间水电站建筑物耐火等级最低为三级各构件除o.1,o.sh,,min吊顶耐火极限为5h外其余最低耐火极限为故可以认为能将事故油排至安,。全场所配合固定消防设备可控制事故扩大,。、、在计算中流量系数协是一个重要参数它和管路特性折算当量长度油的粘度和温,,。,度等因素有关要准确确定是很难的一般通过试验确定根据本电站具体布置可假定为,,,管路自流排油排油途中不通大气在管件折算成当量长度的情况下可近似推算出流量系。数件:本电站有关参数....拼=04;G=58t(变压器为SLJ:一15000/35之油重),丫油~09t/。3;厂油一643;=...。m。0053m”(设置3小150管试算);H:=o33m;口二z49m2,、:::二.,:二.。将已知条件代入TT公式得T275T18235:则排空油槽总时间....。To=TI+TZ=275+1823=20955灯3smin变压器集油槽排空总时间约为3.smin,满足要求。根据消防设施的能力及建筑物耐火,,,,。标准如感排油时间过长可增大排油管断面尽可能缩短排油时间减小事故损失3.封闭式事故贮油池计算(1)油池容积计算油池,,布置时应考虑油池面高程略低于变压器集油槽底部高程这样能使集油槽经常保。,。持干燥由于油水分离需一定时间变压器事故油池宜为长条形 二.,.,己知池长L665m池宽B二1om二=.,则池内油深h’V油/(LxB)。97m油池深/二十万h,△。.,。式中△根据布置决定本电站△取为03m即油池侧墙高程与集油槽侧墙高程相同自动。排水事故贮油池可不考虑消防水量容积(2)事故贮油池排水能力,,,自动排水事故贮油池应人为充水将排水孔口作为成堰流形式堰顶可以较宽使排水,。能力强于变压器集油槽排油能力故不再作定量估算(3)自动排水事故贮油池排水口堰高计标,,贮油池排水堰高的控制是一个较重要的问题如设置不适当会使变压器集油槽底部积。。油或油从排水口流失断面布置见图2:计算假定。1)事故贮油池内充水2),,,油水分离量大于排水量设置进油管时管口应靠近事故油池净水面尽量减小油。水混合,。,、3)亚区域在任何情况下充水不会被油置换当工区域水被置换后则I亚区域处。于平衡状态二‘。根据上述计算I区域油面高度h油h:Y油又h油二丫水又人水平衡方程=0.9=.则h水火h面ossm,。h水为自动排水事故贮油池排水堰高度详见图24.注意事项。(1)应重视户外变压器排水系统贮油池出水口应有可靠的排水系统至排水沟或至厂房集水井。,,。(2)自动排水事故贮油池顶盖应用水泥沙浆勾缝并设置排气孔以保证排油效果(,,油水3)自动排水事故贮油池应设计为长条形窄深式使进油管与排水堰尽量远离。。分离有足够时间油池容积应有适当裕量。(4)自动排水事故贮油池底部应设置事故油回收阀和其它设施,,。(5)变压器集油槽排油管进口应设置网状球头保护防止阻塞保证排油畅通参考文献:,,〔1〕清华大学水利工程系水力学教研组《水力学(上册)》人民教育出版社1959年:,,〔2〕清华大学水利工程系水力学教研组《水力学(下册)》入民教育出版社1961年:,,〔3〕水电站机电设计手册编写组《水电站机电设计手册》水利电力出版社1982年4:《),〔〕水力发电厂机电设备防火设计技术规定编写组水力发电厂设计技术规定(送审稿》水利电力部西北勘测,1987设计院年5:〔〕水力发电厂机电设备防火设计技术规定编写组《水力发电厂机电设备防火设计技术规定(编,,制说明)》水利电力部西北勘测设计院1987年