变压器常见的保护

变压器常见的保护

一、油浸式变压器的瓦斯保护

在油浸式变压器的实际运行中，油箱内部会发生各种故障，例如：线圈匝间或层间短路、绕组断线、绝缘介质劣化、油面下降、套管内部故障、铁芯多点接地等故障。

线圈匝间或层间短路是指线圈两匝之间或相邻的两层之间由于绝缘破损而造成的短路。一旦发生短路，容易引起大电流从而烧毁线圈。相对与匝间短路来说，层间短路更为严重。

绕组断线一般有以下几种原因：线圈接头处焊接不良导致断线、绕组发生短路故障而烧断线圈、雷击引起的绕组断线。绕组断线会导致低压侧三相电压严重不平衡，同时还会产生电弧，损坏绝缘介质。

油质劣化是由于高温加速劣化、与氧气接触加速氧化、油中进入水分、潮气等因素引起的。变压器油面下降可能是长期渗、漏油或检修试验人员操作不当引起的。如果变压器油面下降，会增大油与空气、水分的接触，加速油质劣化，特别是当油面低于散热管的上管口时，油循环散热不能实现，将导致温度剧增，甚至烧坏变压器。

变压器中的铁芯必须可靠接地，因为在变压器运行和试验过程中，铁芯会产生感应电压，达到一定电压会导致金属构件对地放电，所以铁芯及其金属构件必须可靠接地。但是，铁芯叠片只能允许一点接地，如果铁芯多点接地将形成回路，当磁场穿过时会产生感应电流，影响正常磁路。

由于以上的故障较难发现并及时处理，所以要安装瓦斯继电器来有效减少故障引起的异常或事故。

瓦斯保护的原理可以简单概括如下：油箱内部异常放电会分解绝缘介质，产生气体，造成油箱内气体和油涌动，当涌流增强后会触发瓦斯继电器，引起轻瓦斯报警。当主变内部发生严重故障时，油箱内涌流突增，使一定量的油冲向瓦斯继电器的挡板，动作于重瓦斯跳闸，使得与主变连接的断路器全部断开。瓦斯保护反应油箱内各种故障，而且动作迅速、灵敏度高、接线简单，它不能反应油箱外的引出线故障，所以不能单独作为变压器的主保护。

二、变压器的差动保护

差动保护是变压器的主保护，主要用来保护变压器绕组内部及引出线上的相间短路故障，也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。

差动保护的原理：差动保护通过比较变压器两侧电流的大小和相位来判断是否出现故

障。假设主变一、二次侧电流分别为→

1

I、

→

2

I，由于变压器两侧的电流大小和相位不同，所

以需要在一次、二次侧分别安装电流互感器，保证→1I 、→2I 的幅值大小相同，与此同时，需要加装相位补偿装置，保证→1I 、→2I 同相位。经过变换之后的电流分别为→''1I 、→''2I 。

差动保护的动作量为差动电流（差动电流设为r I ，动作值设为set I ），差动电流为变压器一次和二次侧电流相量和。在变压器正常运行和保护范围外部故障时，0''2''1r =-=→→I I I ，保护不动作。在变压器保护范围内部故障时，差动电流为流入故障点的电流，→→+=''2'

'1r I I I ，

当故障电流大于动作电流即set r I I ≥时，差动保护动作。

变压器差动保护的范围是构成差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外的故障不动作，不需要与保护区外相邻的保护设备配合，所以在区内发生故障时，可以瞬时动作。对于容量较小的变压器，可以在电源侧安装电流速断保护，对变压器及其引线上各种型式的短路进行保护。

三、变压器的过负荷保护

电力系统中用电负荷超出发电机的实际功率或变压器的额定功率，引起设备过载，长期过负荷会引起系统或电气设备故障。过负荷保护反应变压器过负荷引起的过电流，由于变压器的过负荷大多数情况下都是三相对称的，所以只需在一相接一个电流继电器，过负荷保护通常延时动作于信号和跳闸。

四、过电流保护

变压器过电流保护反应了变压器外部故障引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时作为差动保护和瓦斯保护的近后备保护，和相邻母线或线路的远后备保护。

在系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。

零序过电流保护的原理：将A 、B 、C 三相电缆穿过零序电流互感器，互感器负责监测零序电流，在正常情况下三相电流的矢量和为零，无零序电流，单相接地时，三相电流的矢量和不为零，产生了零序电流，当零序电流超过一定值时，综合保护接触器吸合，断开电路。

五、压力释放保护

当变压器内部发生故障时，变压器油和绝缘材料会因为高温而产生大量的气体，使得油箱内压力剧增，当压力达到压力释放器的动作值时，压力释放保护就会动作，压力释放阀自

动打开泄压。

六、温度保护

油浸式变压器在运行中，它的温度在不断的变化，通过安装在变压器上的温度计可以监测上层油温的变化，上层油温一般情况下为85℃，规定的最高允许温度为95℃。当上层油温达到95℃时，绕组温度已经达到105℃，油温过高会加速油质的劣化和绕组绝缘的老化、使装置的电器特性变坏。

变压器的温度保护主要是指油温保护，在变压器内装设有温度探头，可以测量油箱内的上层油温，测量值一方面传入表盘并显示在仪表上，另外一方面通过模数转换装置传入温度信号控制装置，当变压器油温升高到给定值时，温度控制装置动作，同时自动开启变压器冷却风扇，发出报警信号。

在110kV泗洲庙变电站，由于2#主变油温监控装置显示油温异常，到现场进行排故，通过观察表盘显示确定油箱内的实际油温正常，用万用表测量PLC装置回路及其引出线，确定温度控制装置正常，初步判定是油箱内的温度检测探头故障。