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摘 要 在变电所中，变压器是重要的电气设备，它工作正常与否对供电的可靠性影响很大。一旦发生故障，其影响就更大。因此对高压大容量的变压器应设这专门的保护装置。
关键词 电力变压器；继电保护；分析
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0113-01
1 变压器的故障及不正常运行状态
1.1 变压器的故障
变压器的故障可分为内部和外部两种。所谓内部故障是指在变压器油箱里面所发生的故障，如：绕组的匝间、层间、相间短路及单相接地短路等，这些都是危险的故障；所谓外部故障是指油箱以外的套管以及引出线上的故障。加绝缘套管、引出线之间的短路。
1.2 变压器不正常工作状态
主要有过负荷，外部短路引起的过电流、油面降低、漏油等。
1.3 变压器通常装设的保护装置
1）瓦斯保护。变压器的内部故障及油面降低，应装设瓦斯保护。轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。2）纵联差动保护。反应变压器内部绕组、绝缘套管及引出线的相间短路，均应装设纵联差动保护或电流速断保护。3）过电流保护。外部短路引起的过电流和作为变压器内部故障的后备保护。变压器中性点直接接地的电网中，应补充装设零序电流保护，作为外部单相接地短路保护。4）过负荷保护。接于三相中任一相电流上。在有人值班时动作于信号。在无人值班时，可动作于跳闸。
2 变压器的气体保护
油浸式变压器利用油作为绝缘和冷却。当其内部绕组发生短路故障时，产生电弧和高温，变压器油被分解，产生的大量气体膨胀上升，利用气体实现保护，称为瓦斯保护。经常采用的是气体继电器。
图1为气体保护接线原理图。气體继电器3的一对常开触点作用于信号；另一对常开触点作用于跳闸。中间继电器6为出口继电器，带有电流自保线圈。由于重瓦斯动作是按油的流速大小而动作的，出此在故障过程中油流速度很不稳定。故在重瓦斯动作后，为保证开关有足够的时间可靠跳闸，所以必须选取带有电流自保线圈的中间继电器。在变压器充油或投入运行或继电保护作试验时，为防止气体继电器误动作，设置切换片5。将5切换于R，使重瓦斯临时作用于信号。
3 变压器的电流速断保护
气体保护只能反应内部故障。对变压器的外部故障，如：电源侧绕组、套管及引出线发生故障时，可利用装设在电源侧的电流速断作为故障的主保护。电流速断保护装置装于电源侧。电源侧为大接地电流系统时，保护采用完全星形接线方式；电源侧为小接地电流系统时，保护采用不完全星形接线方式。
电流速断的动作值较高，只能保护电源侧线圈及以上的部分，无电源的一侧不能保护，有时灵敏度法可能不能满足要求。但是接线简单、动作迅速。对于较小容量的变压器可采用电流速断进行保护。
4 变压器的过电流保护
为了防止因外部短路而引起的变压器过电流，并作为变压器的差动保护和瓦斯保护的后备保护，要求变压器装设过电流保护。单侧电源供电的变压器，过电流保护装载电源侧，这样变压器也在保护范围之内，保护动作可断开变压器的各侧开关。
5 变压器的差动保护
5.1 不平衡电流产生的原因
1）变压器两侧电压等级不同，电流互感器的型式不同，它们的特性也不同。在严重情况下，两侧电流互感器的饱和程度也不一样，选择的电流比不同，产生不平衡电流。2）在运行中的变压器，调节电压分接头。为满足负载的需要，有时要调节变压器的电压分接头。改变分接头，即改变匝数，变压比也随之改变。但是一次侧、二次侧电流互感器的电流比是不能改变的，出现了不平衡电流。3）对于相变压器如果是Y—Δ接线时，三角形侧的线电流超前于星形侧的线电流30°，尽管两种情况下的线电流大小相等，但方向不同，产生的相位差引起不平衡
电流。
5.2 不平衡电流消除的方法
通过上述分析可看出，在构成差动保护时，如果不采取适当措施，那么流入差动继电器的不平衡电流将很大，若再加上励磁涌流的影响，动作整定值也将相应地增大，使灵敏度下降。为此，必须采取消除
措施：
1）提高保护装置的动作值，同时正确选择电流互感器的电流比。2）对励磁涌流产生的不平衡电流，采取如下措施：①采用带有速饱和铁芯和短路线圈的BCH型的差动继电器；②利用励磁涌流波形的间断角来躲过励磁涌流；③利用二次谐波制动的原理躲励磁涌流。
5.3 变压器的差动保护
在选择变压器的纵联差动保护时，应具有躲过励磁涌流和躲过变压器外部短路时引起的暂态不平衡电流的能力，而在保护范围内发生故障时能可靠动作。
当变压器内部短路故障时，流入差动线圈（Nc）的短路电流中含有非周期分量，此时速饱和变流器也出现饱和，非周期分量经迅速衰减到一定程度后，差动线圈中的周期分量，在很短的时间内，磁通变化很大，即周期分量很容易传变到二次侧线圈（N2），在二次线圈中感应用很大的电流，保证继电器可靠动作。当在内部故障时，因采用速饱和变流器，故继电器的动作时间一般约延迟1-2个周波才动作。
短路线因的作用是起到进一班改善变流器躲过非周期分量的性能。短路线圈匝数用得越多，躲过非周期分量的性能越好，内部故障时的动作可靠性也越高。但是在选择短路线圈匝数时，应根据具体情况综合
考虑。
参考文献
[1]郑强,黄松清.电力系统距离保护的新型算法[A].第十五届华东六省一市电机工程(电力)学会输配电技术研讨会论文集[C].2007.
关键词 电力变压器；继电保护；分析
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0113-01
1 变压器的故障及不正常运行状态
1.1 变压器的故障
变压器的故障可分为内部和外部两种。所谓内部故障是指在变压器油箱里面所发生的故障，如：绕组的匝间、层间、相间短路及单相接地短路等，这些都是危险的故障；所谓外部故障是指油箱以外的套管以及引出线上的故障。加绝缘套管、引出线之间的短路。
1.2 变压器不正常工作状态
主要有过负荷，外部短路引起的过电流、油面降低、漏油等。
1.3 变压器通常装设的保护装置
1）瓦斯保护。变压器的内部故障及油面降低，应装设瓦斯保护。轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。2）纵联差动保护。反应变压器内部绕组、绝缘套管及引出线的相间短路，均应装设纵联差动保护或电流速断保护。3）过电流保护。外部短路引起的过电流和作为变压器内部故障的后备保护。变压器中性点直接接地的电网中，应补充装设零序电流保护，作为外部单相接地短路保护。4）过负荷保护。接于三相中任一相电流上。在有人值班时动作于信号。在无人值班时，可动作于跳闸。
2 变压器的气体保护
油浸式变压器利用油作为绝缘和冷却。当其内部绕组发生短路故障时，产生电弧和高温，变压器油被分解，产生的大量气体膨胀上升，利用气体实现保护，称为瓦斯保护。经常采用的是气体继电器。
图1为气体保护接线原理图。气體继电器3的一对常开触点作用于信号；另一对常开触点作用于跳闸。中间继电器6为出口继电器，带有电流自保线圈。由于重瓦斯动作是按油的流速大小而动作的，出此在故障过程中油流速度很不稳定。故在重瓦斯动作后，为保证开关有足够的时间可靠跳闸，所以必须选取带有电流自保线圈的中间继电器。在变压器充油或投入运行或继电保护作试验时，为防止气体继电器误动作，设置切换片5。将5切换于R，使重瓦斯临时作用于信号。
3 变压器的电流速断保护
气体保护只能反应内部故障。对变压器的外部故障，如：电源侧绕组、套管及引出线发生故障时，可利用装设在电源侧的电流速断作为故障的主保护。电流速断保护装置装于电源侧。电源侧为大接地电流系统时，保护采用完全星形接线方式；电源侧为小接地电流系统时，保护采用不完全星形接线方式。
电流速断的动作值较高，只能保护电源侧线圈及以上的部分，无电源的一侧不能保护，有时灵敏度法可能不能满足要求。但是接线简单、动作迅速。对于较小容量的变压器可采用电流速断进行保护。
4 变压器的过电流保护
为了防止因外部短路而引起的变压器过电流，并作为变压器的差动保护和瓦斯保护的后备保护，要求变压器装设过电流保护。单侧电源供电的变压器，过电流保护装载电源侧，这样变压器也在保护范围之内，保护动作可断开变压器的各侧开关。
5 变压器的差动保护
5.1 不平衡电流产生的原因
1）变压器两侧电压等级不同，电流互感器的型式不同，它们的特性也不同。在严重情况下，两侧电流互感器的饱和程度也不一样，选择的电流比不同，产生不平衡电流。2）在运行中的变压器，调节电压分接头。为满足负载的需要，有时要调节变压器的电压分接头。改变分接头，即改变匝数，变压比也随之改变。但是一次侧、二次侧电流互感器的电流比是不能改变的，出现了不平衡电流。3）对于相变压器如果是Y—Δ接线时，三角形侧的线电流超前于星形侧的线电流30°，尽管两种情况下的线电流大小相等，但方向不同，产生的相位差引起不平衡
电流。
5.2 不平衡电流消除的方法
通过上述分析可看出，在构成差动保护时，如果不采取适当措施，那么流入差动继电器的不平衡电流将很大，若再加上励磁涌流的影响，动作整定值也将相应地增大，使灵敏度下降。为此，必须采取消除
措施：
1）提高保护装置的动作值，同时正确选择电流互感器的电流比。2）对励磁涌流产生的不平衡电流，采取如下措施：①采用带有速饱和铁芯和短路线圈的BCH型的差动继电器；②利用励磁涌流波形的间断角来躲过励磁涌流；③利用二次谐波制动的原理躲励磁涌流。
5.3 变压器的差动保护
在选择变压器的纵联差动保护时，应具有躲过励磁涌流和躲过变压器外部短路时引起的暂态不平衡电流的能力，而在保护范围内发生故障时能可靠动作。
当变压器内部短路故障时，流入差动线圈（Nc）的短路电流中含有非周期分量，此时速饱和变流器也出现饱和，非周期分量经迅速衰减到一定程度后，差动线圈中的周期分量，在很短的时间内，磁通变化很大，即周期分量很容易传变到二次侧线圈（N2），在二次线圈中感应用很大的电流，保证继电器可靠动作。当在内部故障时，因采用速饱和变流器，故继电器的动作时间一般约延迟1-2个周波才动作。
短路线因的作用是起到进一班改善变流器躲过非周期分量的性能。短路线圈匝数用得越多，躲过非周期分量的性能越好，内部故障时的动作可靠性也越高。但是在选择短路线圈匝数时，应根据具体情况综合
考虑。
参考文献
[1]郑强,黄松清.电力系统距离保护的新型算法[A].第十五届华东六省一市电机工程(电力)学会输配电技术研讨会论文集[C].2007.