电力变压器故障类型与继电保护方式研究

左荣

【摘要】电力变压器在电力系统中扮演着重要的角色，由于它出现故障的几率较低，且结构比较稳定，为了确保供电系统的流畅运作，就要根据变压器的容量、电压状况来配套一个相应的继电保护装置。本文将通过自己的工作经验，详细的介绍变压力故障类型与保护电力变压器的方法。

【关键词】电力变压器 继电保护 故障 差动保护 瓦斯保护

随着我国电力工业的成熟，电网范围也在逐渐增加，电网也越来越墨迹。电力变压器时时刻刻都要接受来自外界的负荷，尤其是来自电力系统短路故障的负荷。所以，电力变压器在工作时偶尔会出现故障，进而影响了整个系统的正常运作。一旦电力变压器出现故障，那么电力系统就会受到干扰，甚至停运，尤其是容量较大的变压器故障，对系统的影响力更甚。

1电力变压器的故障类型

正常情况下，电力变压器会出现2种故障，一是油箱内部故障；二是外部故障。在变压器油箱内部以及高压/低压侧绕组间出现的短路、匝间短路等现象就叫做油箱内部故障。变压器内部故障更具危害性，该故障会引发电弧现象，不但会少烧坏铁芯，还会干扰绝缘性，同时因为温度上升，绝缘材料和变压器油会生产气体，大量的气体充斥在油箱内，极可能引发爆炸事故，因此继电保护装置要有极快的反应速度，这样才能尽快切断电路。发生在变压器绕组引出线与绝缘套管上的故障就叫做油箱外部故障。

除了上述两种故障，还有一些其余的故障，比如由于外部接地短路出现的过电流和过电压现象以及由于变压器外部相间短路出现的过电流现象；由于负荷过重而出现过负荷现象；由于漏油而出现的故障等。另外，若使用的变压器容量较大，那么在其运作的时，由于磁通密度与铁芯的饱和磁通密度是相似的，一旦出现过电压或低频率现象，那么就会出现励磁故障。以上种种故障均会烧坏绕组、铁芯以及其他金属部件，影响变压器的绝缘性。

2电力变压器继电保护方式

2.1变压器的差动保护

利用比较变压器高压侧与低压侧的电流状况和相位就能完成差动保护。把变压器高压侧与低压侧的电流互感器在正常情况下进行“环流接线”。挑选高压侧与低压侧的互感器电流做比较，使比较结果与变压器的电压比相同。在变压器正常运作时，差动继电器里的电流与两侧电流互感器二次电流的差值是一样的，均为零，此时差动继电器无反应，不会产生保护作用。一旦变压器内部出现故障，上述的差值就会造短路电流故障，其大于继电器电流，继电器开始运作，就会自动切断电流，启动保护动作。

可以说，所有的电器设备都离不开差动保护，它具有灵活、反映速度快、通用性强的特点。目前，发电机、电抗器、电动机以及母线上均设有差动保护。

2.2变压器的瓦斯保护

如果变压器内部出现了特大故障，比如漏油、匝间短路、线圈断线、绝缘性弱化、油面降低、局部铁芯烧坏等时，差动保护或是其它保护都将会失效，只有瓦斯保护能起作用。所以，处理变压器油箱内部故障的主要方式便是瓦斯保护。

瓦斯保护的运作是基于气体继电器完成的，它位于连接变压器油箱与油枕的导油管理。气体继电器有两种类型：一是“轻瓦斯”，用于反映油箱内的异常状况和小型故障；二是“重瓦斯”，用于反映变压器特大故障。轻瓦斯会生产信号，使操作人员在第一时间发现并进行处理；重瓦斯会切断变压器的断路器。瓦斯保护反映之后，要将生产的气体排放干净，并采样研究，由气体的颜色、分量、化学成分和可燃性开研究引发故障的原因。

瓦斯保护具有反映速度快、灵活的特点，且易于操作，装置过程不是很复杂。唯一的不足就是自能反映油箱内部的故障。因此要有针对性的选择瓦斯保护，它不具备通用性，在使用时要与其他保护来配套使用。

2.3变压器的后备过流保护

变压器后备保护是变压器的两侧母线、路线远后备和自己的近后备。对于双绕组变压器而言，要在主电源两侧装置后备保护，结合主线的状态，保护可维持一段或两段时间，这样就能在特定时间内尽量控制故障的扩散，使其有足够的时间去跳开变压器的断路器。

对于三绕组便也器与自耦变压器而言，其主电源侧测和主符合侧要装置后备保护。主电源侧有两段保护时间，这样就能在出现故障时尽快跳开断路器，主负荷侧的保护只作用于本侧。如果以上保护无法在第一时间跳开断路器，那么就要每侧都装置一个后备保护。每一侧的保护都要按照自身实际状况来添加方向元件。

2.4变压器的过负荷保护

正常情况下，变压器过负荷的三相都是对称的，所以只用在一相上装置一个保护装置即可，并利用延时来发送信号。而双绕组变压器则要将保护装置安装在主电源侧。如果是绕组容量一样的单侧电源三绕组降压变压器，那么就要将保护装置安装在电源侧；如果容量不一样，就要在绕组容量最小的一侧安装保住装置。对于两侧均有电源的三绕组降压变压器和联络变压器来说，其每一侧均要安装保护装置；如果只有一侧有电源，那么就要将保护装置安装在发电机一侧或无电源一侧；如果三侧均有段元，那么每一侧都要安装保护装置。

3结语

变压器在电力系统里扮演着极其重要的角色，它可以有效的防范故障，降低故障影响，增强系统性能，能够保障供电系统的稳定性和流畅性。为了防止变压器故障影响到供电系统的正常运作，就要在变压器中安装相应的保护设备，并设置好有关的参数，这样才能最大限度的发挥电力系统的作用。

参考文献：

[1]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].中国电力出版社，2005（5）.

[2]王梅义.高压电网继电保护运行技术[J].电力工业出版社，2008（10）.

[3]陈洁.变电所常用的继电保护[J].中国氯碱，2005（10）.

[4]王攀.电力变压器继电保护设计[J].供配用电，2009（4）.