本发明提供了一种用于特高压变电站的油水分离装置，包括依次相邻设置的一级重力式油水分离池、二级斜管油水分离池、三级重力式油水分离池，所述一级重力式油水分离池池壁一侧设有进水管，用于排入油水混合物，通过第一过流孔洞连接至二级斜管油水分离池中；所述二级斜管油水分离池中设有导流墙，形成导流通道，通过导流通道末端的第二过流孔洞连接至三级重力式油水分离池；所述三级重力式油水分离池池壁设有出水管，出水管起始端伸入到池底消防水经出水管排除；其中，所述导流通道中设有斜管填料。本发明能够对大量变压器事故排油与消防水组成的油水混合物进行快速分离，为防止事故排油进入下水管道污染自然环境进行多层兜底。