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摘要：电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一。电力变压器造价昂贵，地位重要，一旦因故障遭到破坏，将会造成重大经济损失，同时对供电可靠性和电网安全稳定运行带来严重的影响。变压器继电保护可以保证电力系统的安全稳定运行，防止事故的发生和扩大，而且高效的配置方案可以提高保护的可靠性。因此，探究变压器的故障和继电保护配置具有重要意义。
关键词：电力变压器继电保护配置常见故障
1变压器继电保护配置
1.1油箱内部短路和油面降低保护(瓦斯保护)
瓦斯保护用来防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，轻瓦斯保护瞬时作用于信号，当产生大量瓦斯时，重瓦斯保护动作于跳闸。对于变压器内部发生一相断线，瓦斯保护可通过开断处电弧对绝缘油的作用而反应，差动保护则不能动作。又如变压器绕组发生少数线匝的匝间短路，虽然匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击，但相电流却不会受到太大影响，差动保护无反应。因此配置瓦斯保护为主保护十分重要。
1.2引出线、套管及内部短路保护(纵差动保护)
纵差动保护或电源速断保护用来反应变压器绕组、套管及引出线的短路故障，保护动作于跳开各电源侧断路器。纵差动保护适用于：6.3MVA及以上的并联运行变压器、发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器；10MVA及以上的单独运行变压器和发电厂厂用备用变压器。上述容量以下的变压器，当其后备保护的动作时限大于0.5秒时，一般应采用电流速断保护。但是，对于2MVA及以上的变压器，当电流速断保护的灵敏度不满足要求时，也应装设纵差动保护。
1.3相间短路的后备保护(过流保护)
相间短路的后备保护用来防御外部相间短路引起的过电流，并作为瓦斯保护和纵差动保护（或电流速断保护）的后备，保护延时动作时跳开断路器。相间短路的后备保护有不同形式。过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流保护宜用于升压变压器、系统联络变压器和采用过电流保护不满足灵敏度要求的降压变压器；63MVA及以上的升压变压器，采用负序电流保护及单相式低电压起动的过电流保护。
1.4接地短路保护(零序保护)
对于中性点接地系统中的变压器，一般应装设零序保护，用来反映变压器高压绕组及引出线和相邻组件（母线和线路）的接地断路。若变压器中性点直接接地运行，应装设零序电流保护。若低电压侧有电源，且变压器中性点可能接地或不接地运行时，应装设零序电流电压保护。零序保护延时动作于跳开断路器。
1.5过负荷保护
对于0.4MVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。对于自耦变压器或多绕组变压器，保护装置应能反映公共绕组及各侧的过负荷情况。
1.6温度保护
变压器油的温度越高，劣化速度越快，使用年限减少，当油温达到115~120℃时，油开始劣化，而到140~150℃时劣化更加明显，以致不能使用。油温越高将促使变压器绕组绝缘加速老化而影响其寿命。运行中规定变压器上层油温最高允许值为95℃，正常情况下不应超过85℃，因此运行中对变压器的上层油温要进行监视。
2变压器故障分析及保护策略
2.1变压器故障分析
依照故障发生的位置，变压器故障可分为外部故障和内部故障。外部故障是指发生在变压器外部的故障，主要有以下几种情况：过负荷、过电压、低频运行和外部短路；内部故障是指发生在变压器保护区内的故障，不仅包括油箱内故障（绕组的相间短路、接地短路、匝间短路、铁心烧损等），还包括油箱外部故障（套管和引出线上发生相间短路和接地短路）。
在外部故障中，过负荷故障是指由于并列变压器负荷分配不合理或者三相变压器负荷不平衡，实际负荷超过额定负荷的状态，从而引起变压器过热，降低变压器寿命；过电压故障是指短期暂态过电压或长期工频过电压，其中暂态过电压会导致端部线匝处承受冲击并可能断裂，工频过电压将导致变压器过励磁和增加对绕组绝缘的威胁；低频运行故障是指变压器运行在低频区域，导致变压器铁心过励磁；外部短路故障会产生很大的变压器电流，易造成变压器损坏。
在内部故障中，过热故障是指变压器内部温度过高，常会烧坏绕组绝缘，造成绕组接地或短路，一些裸露金属热点可能会烧坏铁芯、螺栓等部件，严重时可以造成变压器损坏。其原因包括内部接触不良、冷却剂漏液、冷却剂流动受阻以及冷却风扇或泵停转；过压力故障是指变压器油箱出现过压现象；过励磁故障是指铁心过励磁，可能会损坏叠片绝缘；绕组短路故障会引起电流急剧增加，导致电气绝缘损坏；匝间短路故障经常在高压变压器中出现，而低压变压器很少出现；铁心短路故障是指叠片之间的绝缘被破坏引起的短路；油箱故障是指封闭的油箱发生漏油或者冷却管道中油路阻塞，它会引起变压器危险过热和绝缘强度降低；套管闪络故障是指套管绝缘闪络，导致接地的变压器油箱发生短路，一般由雷电或其他浪涌现象引起。
2.2变压器故障保护策略
根据变压器故障的变化过程及造成的损害程度，将这些故障分为早期故障和严重故障。早期故障是指缓慢发展的故障，开始对变压器影响不大，但是如果不能及时排除，会发展成为严重故障。严重故障是指瞬时对变压器造成损害的故障，如不立即动作切除，会造成变压器损害扩大。变压器继电保护应遵循以下策略：对于早期故障，继电保护必须能够反应，发出告警信号或延时跳闸；对于严重故障，继电保护要动作于跳闸或动作于信号。因此，要求继电保护装置不仅能识别变压器故障，而且能区分早期故障和严重故障，并作出相应动作。
变压器继电保护经过长期发展，现在已经拥有纵联差动保护、瓦斯保护、励磁保护、速断保护、零序电流保护、过电流保护、过负荷保护、非电量保护等。纵联差动保护反应于变压器绕组和引出线上的各类短路故障，瓦斯保护反应于变压器油箱内部各种故障，二者一起构成主保护，其它的作为后备保护。工程应用中对于特定的变压器，需要依据变压器的设备参数和重要程度选择合适的保护进行配置，从而实现经济性最大化。
3结语
综上所述，电力变压器是电力系统的重要组成部分，其运行质量对于电网的运行有着重要影响，继电保护的使用对于提高被保护器件的使用效率以及运行可靠性具有积极作用。电力变压器当前的保护仍然存在不足之处，需要加强研究分析和新技术、新设备的应用，使得变压器可以得到有效保护，延长其使用寿命，并减少故障的发生，保护电力系统正常运行。
参考文献
[1]电力变压器的常见故障及对策[J].韩世春.黑龙江科学.2016(08)
[2]变压器保护配置浅析[J].多健,丁慧靓,关阔.中小企业管理与科技(上旬刊).2014(12)
作者简介：周权（1984.3），男，山西省大同市浑源县人，三峡大学电气工程及其自动化专业本科，工程师，单位：国网山西省电力公司浑源县供电公司，研究方向:浑源电网35kV及以下配网继电保护配置方式研究。