1安盼2刘立刚
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摘要：变压器是电力系统中非常重要电气设备，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件，其在运行过程中，有可能发生各种类型的故障或出现不正常工作状态，为了让它正常稳定的工作，必须根据实际情况加装相应的继电保护装置。
关键词:变压器，故障，保护
1.变压器保护的重要性
变压器是电力系统中非常重要电气设备，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。变压器没有旋转部件，是一种静止的电气设备，结构比较简单，运行可靠性高，故障发生率较小。但是，变压器是连续运行的电气设备，停机的会很少，而且绝大部分安装在室外，受自然环境影响较大。另外，变压器时刻受到外接负荷的影响，特别是受电力系统短路故障的影响较大。所以，变压器在运行过程中，仍然有可能发生各种类型的故障或出现不正常工作状态。它的故障对电力系统的安全连续运行会带来严重的影响，特别是大容量变压器，对系统的影响更为严重。因此，考虑到变压器在电力系统中的重要地位及故障和不正常工作状态可能造成的严重后果，必须根据电力变压器容量和重要程度装设相应的继电保护装置。
2.变压器的故障类型和不正常工作状态
电力系统中用变压器来升高或降低电压。变压器是电力系统非常重要电气设备。如果发生故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是十分昂贵的设备。因此应根据变压器容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。
（1）变压器的故障类型
变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。
油箱外部故障：①绝缘套管闪络或破坏的引出线通过外壳发生的单相接地短路；②引出线相间短路。
油箱内部故障：①单相绕组或引出线通过外壳接地短路；②单相绕组内部的匝间短路；③各相绕组之间的相间短路；④铁芯损坏。
油箱内故障时产生的电弧，不但会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，并且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。实践表明，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、匝间短路是常见的故障形式，而变压器油箱内发生相间短路的情况是比较少见的。
（2）变压器不正常工作状态
变压器的不正常运行状态主要有：①变压器外部短路引起的过电流；②长时间超过额定容量运行引起的过负荷；③油箱漏油或风扇故障等原因引起冷却能力下降。
不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。此外，大容量的变压器在过电压或低频率等情况下运行会使变压器过励磁，使铁芯和其它金属构件的过热；中性点不接地运行的星形接线变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，影响变压器的绝缘。变压器处于不正常运行状态时，继电保护应根据其严重程度，发出报警信号，使运行人员及时发现并采取措施，以确保变压器的安全。
变压器保护分电量保护和非电量保护两种。非电量保护装设在变压器内部。线路保护中采用的许多保护如纵差动保护、过电流保护等在变压器的电量保护中都有应用，但在配置上有区别。
3变压器保护配置原则
变压器一般装设下列继电保护装置：
（1）瓦斯保护
反应变压器油箱内部故障和油面降低的保护。容量为800kVA及以上的油浸式变压器，都应该装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，瓦斯保护宜动作于断开变压器各电源侧断路器。对于高压侧未装设断路器的线路—变压器组，在采取瓦斯保护切除变压器内部故障时，瓦斯保护可仅动作于信号。
对于容量为400kVA及以上的车间内油浸式变压器，也应装设瓦斯保护。
（2）相间短路保护
容量为6300kVA以下并列运行的变压器及10000kVA以下分裂运行的变压器，当后备保护时限大于0.5s时，应装设电流速断保护。
容量为6300kVA及以上、厂用工作变压器和并列运行的变压器、10000kVA及以上厂用备用变压器和分裂运行的变压器、以及2000kVA及以上用电流速断保护灵敏性不够的变压器，应装设纵差保护。
对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护。
对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，变压器应装设单独的纵差保护。当发电机与断路器之间没有断路器时，100MW及以下的发电机，可只加装发电机变压器组共用的纵差保护。100MW以上的发电机，除发电机变压器组共用纵差保护外，发电机还应加装单独的纵差保护。如果变压器的纵差保护对单相接地保护灵敏性不够，可加设零序差动保护。
（3）后备保护
对于由变压器外部相间短路引起的过电流，可采用下列后备保护。
①过电流保护。保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷，用于降压变压器。
②复合电压起动的过电流保护。用于升压变压器和联络变压器及过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。
③负序电流保护和单相低电压启动的过电流保护。63000kVA及以上的升压变压器适用。
④对于升压变压器和系统联络变压器，当采用上述⑵、⑶保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。
上述各项保护动作后，应带时限动作于跳闸。
4.中性点直接接地系统中的变压器外部接地短路时的零序电流保护
110kV及以上中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的降压变压器或升压变压器上应装设零序电流保护。作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。
5.过负荷保护
对于400kVA及以上的变压器，对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。当数台并列运行或分裂运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。
6.过激磁保护
为降低材料消耗，现代大型变压器铁芯一般都用新型电工硅钢片制成，其额定磁密近于饱和磁密，过电压或低频率时容易引起过激磁，因此500kVA及以上的大容量变压器宜装设过激磁保护。
参考文献：
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[3]卓乐友.《电气工程设计手册电气二次部分》，北京：中国电力出版社，1989
[4]李光琦.《电力系统暂态分析》、第三版，北京：中国电力出版社2007