1、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。

短路故障的主保护：主要有纵差保护、重瓦斯保护等。

短路故障的后备保护：主要有复合电压闭锁过流保护、零序（方向）过流保护、低阻抗保护等。

异常运行保护：主要有过负荷保护、过励磁保护、轻瓦斯保护、中性点间隙保护、温度油位及冷却系统故障保护等。

3、非电量保护

利用变压器的油、气、温度等非电气量构成的变压器保护称为非电量保护。主要有瓦斯保护、压力保护、温度保护、油位保护及冷却器全停保护。非电量保护根据现场需要动作于跳闸或发信。

（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保护。

轻瓦斯保护：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。

重瓦斯保护：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保护动作，发出重瓦斯信号并出口跳闸，切除变压器。

重瓦斯保护是油箱内部故障的主保护，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，差动保护可能拒动。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）压力保护

压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护。含压力释放和压力突变保护，用于反应变压器油的压力。

（3）温度及油位保护

当变压器温度升高达到预警值，温度保护发出告警信号，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，油位保护动作，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，该保护发出告警信号并经长延时切除变压器。

4、差动保护

变压器差动保护是变压器电气量的主保护，其保护范围是各侧电流互感器所包围的部分。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，需要的朋友可以在历史记录6、7、8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。

（1）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保护误动，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保护的闭锁。

（2）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。