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摘要：文章就电力系统变压器的常见故障与继电保护的配置进行了论述，以供同仁参考。
关键词：电力系统；变压器；常见故障；继电保护；配置方案
中图分类号：TM411文献标识码： A 文章编号：
一、引言
随着我国经济的高速发展，电网建设规模也不断扩大，网络密集程度逐步提高。电力变压器作为电力系统重要的电气设备，其硬件设施的配置、管理对于电网的安全运行非常重要。变压器在运行过程中会受到多种因素的影响，会产生一定的故障，为防止事故扩大，确保电力系统的安全稳定运行，必须科学合理地设置继电保护装置，安装质量技术优良的继电保护装置就尤为重要。文章就电力系统变压器的常见故障与继电保护的配置进行了论述，以供同仁参考。
二、电力系统变压器的常见故障
变压器故障可以分油箱内部和油箱外部故障两种。油箱内部的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的绕损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈气化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外的故障,主要是绝缘套管和引出线上发生相间短路和接地短路。同时，由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度接近于铁芯的饱和磁通密度，因此，在过电压或低频率等异常运行方式下,还会发生变压器的过励磁故障。针对电力变压器的上述故障类型及不正常运行状态，应对变压器装设相应的继电保护装置。
三、电力系统变压器继电保护的配置方案
电力变压器装设相应的继电保护装置的任务就是反应针对变压器故障或异常运行状态，通过断路器切除故障变压器，或发出信号告知运行人员采取措施消除异常运行状态。同时，变压器保护还应能作相邻电气元件的后备保护，根据DL400-9l《继电保护和安全自动装置技术规程)的规定，电力变压器应装设如下保护：
（1）瓦斯保护。瓦斯保护是反应变压器内部气体的数量和流动的速度而动作的
保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是绕组的相间短路和匝间短路。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当油箱内故障严重时，产生的气体量非常大，气体流和油流相互夹杂着冲向油枕上部，由于压强的作用，继电器内部的油面降低，瓦斯保护启动，瞬时断开变压器各侧的断路器。《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，0.4MVA 及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA 及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护具有可靠、灵敏和速动性，但只能反应油箱内部的故障，不能反应引出线的故障。有时还会受到一些外界因素的影响，所以还需要设置其他后备保护。
（2）纵联差动保护或电流速断保护。为反应电力变压器引出线、套管及内部短路故障，对于6.3MVA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及lOMVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.5s时，应装设
电流速断保护。对于6.3MVA及以上并列运行的变压器或10MVA及以上单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不满足要求的变压器，应装设纵联差动保护(以下简称差动保护)。对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护。对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时,发电机装设单独的差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时。100MVA及以下发电机与变压器组共用差动保护；100MVA以上发电机，除发电机变压器组共用差动保护外，发电机还应单独装设差动保护；对200-300MVA的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的差动保护，即采用双重快速保护。
（3）过电流保护。电网中发生相间短路故障时，电流会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性的要求，整定电流继电器的动作电流的。过电流保护可作为瓦斯保护和差動保护或电流速断保护的后备保护，反应变压器外部相间短路。一般过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器；负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA 及以上升压变压器；对于升压变压器、系统联络变压器，当采用过电流保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。
（4）过励磁保护。目前的大型变压器设计中，为了节省材料，降低造价，减少运输重量，铁心的额定工作磁通密度都设计得较高，接近饱和磁密，因此在过
电压情况下，很容易产生过励磁。在过励磁时，由于铁心饱和，励磁阻抗下降，励磁电流增加的很快，当工作磁密达到正常磁密的1.3~1.4倍时，励磁电流可达到额定电流水平。其次由于励磁电流是非正弦波，含有许多高次谐波分量，而铁心和其他金属构件的涡流损耗与频率的平方成正比，可引起铁心、金属构件、绝缘材料的严重过热，若过励磁倍数较高，持续时间过长，可能使变压器损坏。因此，高压侧为500kV 的变压器宜装设过励磁保护。装设变压器过励磁保护的目的是为了检测变压器的过励磁情况，及时发出信号或动作于跳闸， 使变压器的过励磁不超过允许的限度，防止变压器因过励磁而损坏。
（5）压力保护。压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护，当变压器内部故障时，温度升高，油膨胀压力增高，弹簧带动继电器触点，使触点闭合，作用于切除变压器。
（6）温度及油位保护。温度保护包括油温和绕组温度保护，当变压器温度升高到预先设定的温度时， 温度保护发生告警信号， 并投入启动变压器的备用冷却
器。油位保护反应油箱内油位异常的保护。运行时，因变压器漏油或其他原因使油位降低时动作，发出告警信号。
（7）冷控失电保护。为提高传输能力，对于大型变压器均配置有各种的冷却系统，如风冷、强迫油循环。在运行中，若冷控失电，变压器的温度将迅速升高。
若不及时处理，可能导致变压器绕组绝缘损坏。
（8）变压器的后备过流保护。变压器后备保护作为变压器自身的近后备和各侧母线、线路的远后备，地位也十分重要。双绕组变压器，后备保护应装在主电源侧。根据主接线情况。保护可带一段或两段时限，以较短的时限缩小故障影响范围，跳母联或分段断路器；较长的时限断开变压器各侧的断路器。三绕组变压器和自耦变压器，后备保护要分别装在主电源侧和主负荷侧。主电源侧的保护带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器，主负荷侧的保护动作于本侧断路器。当上述方式不符合灵敏性要求时，可在各侧装设后备保护，各侧保护应根据选择性的要求考虑加装方向元件。
四、结束语
总之，电力变压器是电力系统中输配电的主要设备，如果发生故障将会给电力系统的正常运行及供电可靠性带来严重的影响。因此，在电力系统中，为确保供电系统的安全正常运行，避免事故的发生，必须正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值，保证电力系统的安全经济运行。
参考文献
[1]王瑞敏．电力系统继电保护．北京科学技术出版社．
[2]继电保护和安全自动化装置技术规程．2006.11.01实施．
[3]郝文新.35kV变电站微机继电保护设计[J].山西建筑,2008,32．
关键词：电力系统；变压器；常见故障；继电保护；配置方案
中图分类号：TM411文献标识码： A 文章编号：
一、引言
随着我国经济的高速发展，电网建设规模也不断扩大，网络密集程度逐步提高。电力变压器作为电力系统重要的电气设备，其硬件设施的配置、管理对于电网的安全运行非常重要。变压器在运行过程中会受到多种因素的影响，会产生一定的故障，为防止事故扩大，确保电力系统的安全稳定运行，必须科学合理地设置继电保护装置，安装质量技术优良的继电保护装置就尤为重要。文章就电力系统变压器的常见故障与继电保护的配置进行了论述，以供同仁参考。
二、电力系统变压器的常见故障
变压器故障可以分油箱内部和油箱外部故障两种。油箱内部的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的绕损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈气化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外的故障,主要是绝缘套管和引出线上发生相间短路和接地短路。同时，由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度接近于铁芯的饱和磁通密度，因此，在过电压或低频率等异常运行方式下,还会发生变压器的过励磁故障。针对电力变压器的上述故障类型及不正常运行状态，应对变压器装设相应的继电保护装置。
三、电力系统变压器继电保护的配置方案
电力变压器装设相应的继电保护装置的任务就是反应针对变压器故障或异常运行状态，通过断路器切除故障变压器，或发出信号告知运行人员采取措施消除异常运行状态。同时，变压器保护还应能作相邻电气元件的后备保护，根据DL400-9l《继电保护和安全自动装置技术规程)的规定，电力变压器应装设如下保护：
（1）瓦斯保护。瓦斯保护是反应变压器内部气体的数量和流动的速度而动作的
保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是绕组的相间短路和匝间短路。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当油箱内故障严重时，产生的气体量非常大，气体流和油流相互夹杂着冲向油枕上部，由于压强的作用，继电器内部的油面降低，瓦斯保护启动，瞬时断开变压器各侧的断路器。《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，0.4MVA 及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA 及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护具有可靠、灵敏和速动性，但只能反应油箱内部的故障，不能反应引出线的故障。有时还会受到一些外界因素的影响，所以还需要设置其他后备保护。
（2）纵联差动保护或电流速断保护。为反应电力变压器引出线、套管及内部短路故障，对于6.3MVA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及lOMVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.5s时，应装设
电流速断保护。对于6.3MVA及以上并列运行的变压器或10MVA及以上单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不满足要求的变压器，应装设纵联差动保护(以下简称差动保护)。对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护。对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时,发电机装设单独的差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时。100MVA及以下发电机与变压器组共用差动保护；100MVA以上发电机，除发电机变压器组共用差动保护外，发电机还应单独装设差动保护；对200-300MVA的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的差动保护，即采用双重快速保护。
（3）过电流保护。电网中发生相间短路故障时，电流会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性的要求，整定电流继电器的动作电流的。过电流保护可作为瓦斯保护和差動保护或电流速断保护的后备保护，反应变压器外部相间短路。一般过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器；负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA 及以上升压变压器；对于升压变压器、系统联络变压器，当采用过电流保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。
（4）过励磁保护。目前的大型变压器设计中，为了节省材料，降低造价，减少运输重量，铁心的额定工作磁通密度都设计得较高，接近饱和磁密，因此在过
电压情况下，很容易产生过励磁。在过励磁时，由于铁心饱和，励磁阻抗下降，励磁电流增加的很快，当工作磁密达到正常磁密的1.3~1.4倍时，励磁电流可达到额定电流水平。其次由于励磁电流是非正弦波，含有许多高次谐波分量，而铁心和其他金属构件的涡流损耗与频率的平方成正比，可引起铁心、金属构件、绝缘材料的严重过热，若过励磁倍数较高，持续时间过长，可能使变压器损坏。因此，高压侧为500kV 的变压器宜装设过励磁保护。装设变压器过励磁保护的目的是为了检测变压器的过励磁情况，及时发出信号或动作于跳闸， 使变压器的过励磁不超过允许的限度，防止变压器因过励磁而损坏。
（5）压力保护。压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护，当变压器内部故障时，温度升高，油膨胀压力增高，弹簧带动继电器触点，使触点闭合，作用于切除变压器。
（6）温度及油位保护。温度保护包括油温和绕组温度保护，当变压器温度升高到预先设定的温度时， 温度保护发生告警信号， 并投入启动变压器的备用冷却
器。油位保护反应油箱内油位异常的保护。运行时，因变压器漏油或其他原因使油位降低时动作，发出告警信号。
（7）冷控失电保护。为提高传输能力，对于大型变压器均配置有各种的冷却系统，如风冷、强迫油循环。在运行中，若冷控失电，变压器的温度将迅速升高。
若不及时处理，可能导致变压器绕组绝缘损坏。
（8）变压器的后备过流保护。变压器后备保护作为变压器自身的近后备和各侧母线、线路的远后备，地位也十分重要。双绕组变压器，后备保护应装在主电源侧。根据主接线情况。保护可带一段或两段时限，以较短的时限缩小故障影响范围，跳母联或分段断路器；较长的时限断开变压器各侧的断路器。三绕组变压器和自耦变压器，后备保护要分别装在主电源侧和主负荷侧。主电源侧的保护带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器，主负荷侧的保护动作于本侧断路器。当上述方式不符合灵敏性要求时，可在各侧装设后备保护，各侧保护应根据选择性的要求考虑加装方向元件。
四、结束语
总之，电力变压器是电力系统中输配电的主要设备，如果发生故障将会给电力系统的正常运行及供电可靠性带来严重的影响。因此，在电力系统中，为确保供电系统的安全正常运行，避免事故的发生，必须正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值，保证电力系统的安全经济运行。
参考文献
[1]王瑞敏．电力系统继电保护．北京科学技术出版社．
[2]继电保护和安全自动化装置技术规程．2006.11.01实施．
[3]郝文新.35kV变电站微机继电保护设计[J].山西建筑,2008,32．