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摘要：电力变压器是电力系统中极其重要的电气设备，它在整个电力系统中起着能量和电压转换的作用。它的运行是否安全，直接关系到电力系统能否连续稳定地运行。鉴于电力变压器在系统中的重要性，电力变压器的保护一直受到世人的重视和关注。随着电力系统规模的不断扩大和它在国民经济中地位的不断提升，对其可靠性和快速性方面提出了更高的要求。
关键词:电力变压器，保护，研究
电力工业是一个国家国民经济的重要基础，要建设一个强大的电力工业，电力系统安全可靠的运行是首要条件。而电力系统在运行中由于各种原因会发生故障和出现不正常的运行状态，如不及时处理，就会产生严重的后果。为了使电力系统能安全可靠的运行，应该在电力系统的一些部分和元件上装设继电保护装置。电力变压器作为电力系统极其重要的元件之一，为它装设保护装置是必不可少的工作。电力变压器是电力系统中重要的设备之一，其运行正常直接关系到整个电网可靠性，因此要求变压器继电保护要具有较高的可靠性。尤其是随着电事业的发展，超高压输电线路在我国的建设越来越普遍，大容量超高压的型电力变压器的应用也随之扩大，这就要求变压器保护不仅可靠，而且要快速。
1.变压器的不正常运行状态
变压器外部短路引起的过电流、负荷长时间超过额定容量引起的过负荷、风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等，这些运行状态会使绕组和铁芯过热。此外，对于中性点不接地运行的星形接线方式变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压威胁变压器的绝缘;大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式下会发生变压器的过励磁，引起铁芯和其它金属构件的过热。变压器不正常运行时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。
2.变压器应装设的继电保护设置
变压器保护的任务就是反映上述故障的异常工作情况，通过断路器切除故障变压器或发生信号采取措施消除异常情况，并能作为相邻元件(如母线、线路)后备保护。根据有关规定，变压器应该装设以下继电保护装置。
2.1瓦斯保护
对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反映于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电流源测的断路器。
2.2纵差动保护
反映变压器绕组或引出线相间短路、中性点直接接地系统侧绕组或引出线的相接地以及绕组匝间短路的纵差动保护。对63MVA及以上厂用工作变压器和列运行的变压器，10MVA及以上常用备用变压器和单独运行的变压器以及2MVA及以上用电流断流保护灵敏系数不能满足要求的变压器，应装设纵差保护。对高压侧电压为330Vk以上的变压器，可以装设双重差动保护。
2.3外部相间短路时，应采用的保护对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护:
2.3.1过电流保护，基本用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流;
2.3.2负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器和系统联络变压器;
2.3.3复合电压起动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上;
2.3.4阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用第2.3.2、2.3.3的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。
2.4外部接地短路时，应采用的保护对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，例如变压器中性点接地运行时，应装设零序电流或电压保护。对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地三绕组变压器，应装设零序方向元件。当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接的变压器跳开后，中性点不接地的变压器(低压侧有电源)仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护。
2.5过励磁保护
对频率减低和电压升高而引起变压器过励磁时，励磁电流急剧增加，铁芯及附近的金属构件损耗增加，引起高温。多次反复过励磁，将因过热而使绝缘老化。高压侧电压为500Vk及以上的变压器，应装设过励磁保护。在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。过励磁保护是反应于铁芯的实际工作磁密和额定工作磁密之比(称为过励磁倍数)而动作。实际工作磁密则通过检测变压器电压幅值与频率的比值来计算的。
2.6过负荷保护
变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热而受到损伤。对400kVA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，应根据可能出现的过负荷情况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。对于无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。对自耦变压器和多绕组变压器，过负荷保护应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。
3.变压器的后备保护
除了主保护外，变压器还应装设后备保护。后备保护的作用是为了防止由外部故障引起的变压器绕组过电流，并作为变压器内部故障时主保护的后备以及相邻元件(母线或线路)保护的后备。
3.1接地故障后备保护
电力系统中，接地故障是最常见的故障形式。接于中性点直接接地系统的变压器，一般要求在变压器上装设接地保护，作为变压器主保护和相邻元件接地保护的后备保护。发生接地故障时，变压器中性点将出现零序电流和零序电压。
3.2相间故障后备保护
变压器的相间后备保护通常采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护以及负序过电流保护等，也有采用阻抗保护作为后备保护的情况。
4.其他保护
对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，可装设动作于信号或动作于跳闸的装置。
结语：电力变压器是电力系统普遍使用的重要的电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统的供电和稳定运行，特别是当大容量电力变压器因故障而损坏时，造成的损失就更大，将对系统的正常运行带来严重的影响。因此，电力变压器的保护任重而道远。
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