一、變壓器的故障類型及不正常運行

1.變壓器的故障類型

變壓器可能發生的故障可分内部故障和外部故障兩類。

變壓器内部故障是指箱殼内部發生的故障，有繞組的相間短路故障、單相繞組部分線匝之間的匝間短路故障、單相繞組和鐵芯間絕緣損壞而引起的接地短路故障。此外，還有繞組的開焊（斷線）故障。

變壓器外部故障是指箱殼外部繞組引出線間的各種相間短路故障和引出線因絕緣套管閃絡或破碎通過箱殼發生的單相接地短路。

2.變壓器的不正常運行

變壓器的不正常運行工況主要指外部短路故障（包括接地故障和相間故障）引起的過電流;由于過負載引起的對稱過電流;對于大容量變壓器，因鐵芯額定工作磁通密度與飽和磁通密度比較接近，所以當電壓過高或頻率降低時，所産生的過勵磁。

此外，對于中性點不直接接地運行的變壓器，可能出現中性點電壓過高的現象;運行中的變壓器油溫過高（包括有載調壓部分）以及壓力過高的現象。

二、變壓器的保護類型

根據GB 14285—2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的規定，變壓器一般應裝設以下保護裝置。

（1）變壓器油箱内部各種短路故障和油面降低的氣體保護。

（2）變壓器繞組和引出線相間短路、大電流接地系統側繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路的縱聯差動保護。

（3）變壓器外部相間短路并作為氣體保護和差動保護的後備的低電壓啟動過電流保護或者複合電壓啟動過電流保護或者負序過電流保護。

（4）大電流接地系統中變壓器外部接地短路的零序電流保護。

（5）變壓器對稱過負載的過負載保護。

（6）變壓器過勵磁的過勵磁保護。

三、變壓器保護的配置

微機繼電保護的廣泛應用形成了較完整的保護配置，電壓等級不同變壓器的保護配置也不同。就變電站而言，大緻可按高壓（220kV及以上）和中壓、低壓（110kV及以下）兩大類進行配置。

（一）中壓、低壓變電站變壓器的保護配置

1.主保護配置

（1）差動保護包含差動速斷保護、比率制動的差動保護，湧流制動一般采用二次諧波制動。

（2）本體保護包括本體氣體保護、有載調壓氣體保護和壓力釋放保護。

2.後備保護配置

變壓器後備保護一般按側配置，各側後備保護之間、各側後備保護與主保護之間的硬件和軟件可相互獨立，也可使用相同的處理系統。

（1）變壓器大電流接地側的後備保護配置。

1）兩段式或三段式複合電壓閉鎖過電流保護，如果變壓器兩側及以上接有電源，則為兩段式或三段式複合電壓閉鎖方向過電流保護。

2）零序電流、電壓保護。

3）過負載保護。

4）冷卻系統故障及變壓器超溫保護（跳閘或報警）。

（2）變壓器小電流接地側的後備保護配置。

1）兩段式或三段式複合電壓閉鎖過電流保護，如果變壓器兩側及以上接有電源，則為兩段式或三段式複合電壓閉鎖方向過電流保護。

2）過負載保護。

3）冷卻系統故障及變壓器過溫保護（跳閘或報警）。

對于單電源的雙繞組變壓器，後備保護一般隻配置一套，裝設于降壓變壓器的高壓側或升壓變壓器的低壓側，因為變壓器都裝有差動保護和本體保護，有一套主電源側的後備保護足夠了。對于多電源的雙繞組變壓器，後備保護一般配置兩套，也有隻在主電源側配一套後備保護的。對于三繞組變壓器，後備保護可以配置兩套，也可以配置三套。

（二）高壓變電站變壓器的保護配置

1.主保護配置雙重化（兩套）

（1）差動保護∶一般都配置差動速斷保護和比率制動的差動保護，零序差動保護。湧流制動一般采用不同原理的制動方法∶二次諧波制動、波形間斷角原理制動、對稱識别制動。

（2）本體保護∶一般指本體氣體保護、有載調壓氣體保護和壓力釋放保護。

2.後備保護雙重化（兩套）

變壓器的高中壓側後備保護一般按相同原則配置，後備保護與主保護之間的硬件和軟件皆相互獨立，高中壓側後備保護之間的硬件和軟件一般也相互獨立。

（1）變壓器高中側的後備保護配置。

1）相間阻抗保護和接地阻抗保護。

2）零序方向過電流保護。

3）過負載保護。

4）過勵磁保護。

（2）變壓器低壓側的後備保護配置。

1）兩段式或三段式複合電壓閉鎖過電流保護。

2）零序過電壓保護。

3）過負載保護。

220kV微機型變壓器保護配置圖如圖6-1所示。

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