01变压器的常见故障和异常
变压器的故障可分为内部故障和外部故障。
内部故障指的是箱壳内部发生的故障，有绕组的相间短路故障、一相绕组的匝间短路故障、绕组与铁芯间的短路故障、绕组的断线故障等。
外部故障指的是变压器外部引出线间的各种相间短路故障、引出线绝缘套管闪络通过箱壳发生的单相接地故障。
变压器发生故障危害很大。特别是发生内部故障时，短路电流所产生的高温电弧不仅会烧坏变压器绕组的绝缘和铁芯，而且会使变压器油受热分解产生大量气体，引起变压器外壳变形甚至爆炸。因此变压器故障时必须将其切除。
变压器的异常情况主要有过负荷、油面降低、外部短路引起的过电流，运行中的变压器油温过高、绕组温度过高、变压器压力过高、以及冷却系统故障等。当变压器处于异常运行状态时，应给出告警信号。
02变压器保护的配置
短路故障的主?；ぃ?/strong>主要有纵差保护、重瓦斯?；さ?。
短路故障的后备?；ぃ?/strong>主要有复合电压闭锁过流保护、零序（方向）过流?；?、低阻抗保护等。
异常运行?；ぃ褐饕泄汉杀；ぁ⒐疟；?、轻瓦斯?；ぁ⒅行缘慵湎侗；?、温度油位及冷却系统故障?；さ?。
03非电量?；?/p>
利用变压器的油、气、温度等非电气量构成的变压器?；こ莆堑缌勘；ぁＶ饕型咚贡；ぁ⒀沽Ρ；?、温度保护、油位?；ぜ袄淙雌魅１；ぁ７堑缌勘；じ菹殖⌒枰饔谔⒒蚍⑿?。
（1）瓦斯保护
当变压器内部发生故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，变压器内部会产生大量气体，同时变压器油流速度加快，利用气体和油流来实现的保护称为瓦斯?；?/strong>。
轻瓦斯?；ぃ?/strong>当变压器内部发生轻微故障或异常时，故障点局部过热，引起部分油膨胀，油内气体形成气泡进入气体继电器，轻瓦斯保护动作，发出轻瓦斯信号。
重瓦斯?；ぃ?/strong>当变压器油箱内发生严重故障时，故障电流较大，电弧使变压器油大量分解，产生大量气体和油流，冲击档板使重瓦斯继?；ざ鳎⒊鲋赝咚剐藕挪⒊隹谔?，切除变压器。
重瓦斯?；な怯拖淠诓抗收系闹鞅；?/strong>，他能反映变压器内部的各种故障。当变压器发生少数匝间短路，虽然故障电流很大，但在差动保护中产生的差流可能并不大，差动?；た赡芫芏?。因此对于变压器内部故障，需要依靠重瓦斯保护切除故障。
（2）压力?；?/strong>
压力保护也是变压器油箱内部故障的主?；?。含压力释放和压力突变保护，用于反应变压器油的压力。
（3）温度及油位?；?/strong>
当变压器温度升高达到预警值，温度?；し⒊龈婢藕?，并投入起动备用冷却器。
当变压器漏油或由于其他原因使得油位降低是，油位?；ざ?，发出告警信号。
（4）冷却器全停保护
当运行中的变压器冷却器全停时，变压器温度会升高，若不及时处理，可能会导致变压器绕组绝缘损坏。因此在变压器运行中冷却器全停时，该?；し⒊龈婢藕挪⒕ぱ邮鼻谐溲蛊?。
04差动保护
变压器差动?；な潜溲蛊鞯缙康闹鞅；ぃ浔；し段歉鞑嗟缌骰ジ衅魉У牟糠帧?/strong>在这范围内发生的绕组相间短路、匝间短路等故障时，差动保护均要动作。
关于变压器差动保护的原理，之前我们之前已经进行了详细的讨论，需要的朋友可以在华天电力公众号往期中回看相关内容。对此就不做赘述了，这里再简单补充一些关于励磁涌流的概念。
一、变压器的励磁涌流
空投变压器时产生的励磁电流称作励磁涌流。励磁涌流的大小与变压器的结构、合闸角、容量、合闸前剩磁等因素有关。测量表明：空投变压器时由于铁芯饱和励磁涌流很大，通常为额定电流的2~6倍，最大可达8倍以上。由于励磁涌流只在充电侧流入变压器，因此会在差动回路中产生很大的差流，导致差动保护误动作。
励磁涌流具有以下特点：a、涌流数值很大，含有明显的非周期分量；b、波形呈尖顶状，且是间断的；c、含有明显的高次谐波分量，尤其二次谐波分量最为明显；d、励磁涌流是衰减的。
根据励磁涌流的以上特点，为防止励磁涌流造成变压器差动?；の蠖?，工程中利用：二次谐波含量高、波形不对称、波形间断角大这三种原理来实现差动?；さ谋账?。
二、二次谐波制动原理
二次谐波制动的实质是：利用差流中的二次谐波分量，来判断差流是故障电流还是励磁涌流。当二次谐波分量与基波分量的百分比大于某一数值（通常为20%）时，判断差流是由于励磁涌流引起的，闭锁差动保护。
因此二次谐波制动比越大，允许基波中包含的二次谐波电流越多，制动效果也就越差。
三、差动速断?；?/strong>
当变压器内部出现严重故障，故障电流较大导致CT饱和时，CT二次电流中也含有大量的谐波分量，根据上面的叙述，这就很可能会由于二次谐波制动导致差动?；け账蜓踊憾?。这将严重损坏变压器。为了解决这个问题，通?；嵘柚貌疃俣媳；ぁ?/p>
差动速断元件，实际上是纵差?；さ母叨ㄖ挡疃?。与一般差动元件不同的是，它反映的是差流的有效值。不管差流的波形如何、含有谐波分量的大小如何，只要差流有效值超过了差动速断的整定值（通常比差动?；ふㄖ狄撸?，它将立即动作切除变压器，不经过励磁涌流等判据的闭锁。
关于变压器的主?；ぜ虻ソ樯苷庑?，继续介绍一下变压器的后备?；ぁ１溲蛊鞯暮蟊副；づ渲弥掷嗪芏啵饫镏饕虻ソ樯芤幌卤溲蛊鞯?strong>复压闭锁过流?；?/strong>和接地保护两类后备保护。
（一）复压闭锁过流?；?/strong>
复压闭锁过流?；な谴?、中型变压器相间短路故障的后备保护。适用于升压变压器、系统联络变压器及过流?；げ荒苈懔槊舳纫蟮慕笛贡溲蛊?。利用负序电压和低电压构成的复合电压能够反映?；し段诘母髦止收希档土斯缌鞅；さ恼ㄖ?，提高了灵敏度。
复合电压过流保护，由复合电压元件、过流元件、时间元件构成。?；さ慕尤氲缌魑溲蛊鞅静郈T二次三相电流，接入电压为变压器本侧或其他侧PT二次三相电压。对于微机?；?，可以通过软件将本侧电压提供给其他侧使用，这样就保证了任意某侧PT检修时，仍能使用复压过流?；ぁ?/p>
（二）变压器的接地?；?/strong>
大中型变压器的接地短路故障的后备保护通常有：零序过流?；ぁ⒘阈蚬缪贡；ぁ⒓湎侗；さ鹊?，下面根据中性点三种不同的接地方式进行简单介绍。
1.中性点直接接地
电压为110kV及以上中性点直接接地的变压器，在大电流接地系统侧应设置反应接地故障的零序电流?；?。在高、中两侧均直接接地的变压器，其零序电流保护应带方向，方向宜指向各侧母线。
零序电流?；さ脑碛胂呗返牧阈虮；だ嗨?，可参考第30期。零序电流可取自中性点CT二次电流，也可由本侧CT二次三相电流自产。方向元件接入的零序电压可取自本侧PT开口三角电压，也可由本侧二次三相电压自产。在微机?；ぷ爸弥?，主要采取自产方式。
对于大型三绕组变压器，零序电流?；た刹捎萌问?。其中I段II段带方向，III段不带方向。每段一般有两级延时，以较短延时缩小故障范围（跳母联或条本侧开关），以较长延时切除变压器（跳三侧开关）。具体保护配置根据实际情况确定。
2.中性点不接地方式
零序电流通过变压器中性点构成零序回路。但如果所有变压器中性点都接地，那么接地点的短路电流就分流到了各个变压器上，这样会造成零序过流保护灵敏度降低。所以为了将零序电流限制在一定的范围内，对中性点接地运行的变压器数量是有规定的。
对于不接地运行的变压器，为了防止接地故障时，故障点出现间隙电弧引起过电压损坏变压器，应配置零序电压?；?。
全绝缘变压器由于其中性点绝缘水平较高，当系统发生接地故障时，先有零序电流?；で谐行缘憬拥氐谋溲蛊鳎绻收先匀淮嬖?，再有零序电压?；で谐行缘悴唤拥氐谋溲蛊?。
3.中性点经放电间隙接地
超高压变压器均系半绝缘变压器，其中性点线圈的对地绝缘比其他部位弱。中性点绝缘容易被击穿。因此需要配置间隙?；ぁ?/p>
间隙?；さ淖饔镁褪潜；ぶ行缘悴唤拥乇溲蛊髦行缘愕木蛋踩?/strong>
在变压器中性点对地之间安装一个击穿间隙。当接地隔离开关闭合，变压器直接接地，投入零序过流?；ぁ５苯拥馗衾肟囟峡?，变压器经间隙接地，投入间隙?；ぁ?/p>
间隙?；な褂昧鞴溲蛊髦行缘愕募湎兜缌?I0和母线PT开口三角电压3U0作为判据来实现的。
若因故障中性点对地点为升高，间隙击穿，产生较大间隙电流3I0，此时间隙?；ざ?，经延时切除变压器。另外，系统发生接地故障时，中性点接地运行变压器零序?；ざ鳎惹谐行缘憬拥氐谋溲蛊?。系统失去接地点后，如果故障仍存在，母线PT的开口三角电压3U0将会很大，此时间隙保护也会动作。