摘要：本文主要分析了变压器运行过程中产生故障的原因，并根据具体的变压器电压、容量大小进行相应的继电保护设置，保证变压器安全稳定的运行。
关键词：变压器；继电保护；故障
变压器是电力系统中应用广泛并且重要的供电设备，要保证供电系统长期正常运行和安全可靠，变压器的稳定运行就显得非常重要，变压器的安全保护必须根据变压器的输变电压高低、容量大小进行相应的设置。
1 变压器故障分析
变压器的安全可靠运行离不开对变压器长期有效的维护，并能根据变压器的非正常现象排除变压器潜在的问题，保证变压器稳定运行。目前，变压器的故障基本分为内部故障和外部故障两种。变压器的内部故障又可以分油箱内部和油箱外部两种故障。油箱内部故障主要包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路、铁心绕组耗损等，这些故障都是比较常见的，不及时排除将是十分危险的，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，可能引起爆炸，因此，这类故障应该尽早发现并尽快加以排除，排除这些故障主要靠压力释放阀和瓦斯保护、差动保护动作解除变压器运行状态。变压器的外部故障指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的相间短路和接地短路等故障，通常情况下由差动保护动作解除变压器运行状态。
另外，变压器的不正常运行状态还包括：
（1）变压器由于外部短路或过负荷引起的过电流。
（2）变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。
（3）由负荷超过额定容量引起的过负荷。
（4）由漏油等原因引起的油箱漏油造成的油面降低。
从以上的分析可以看出，变压器的稳定、正常运行必须强化管理，对不正常运行现象要及时发现并找出原因加以排除。因而，对变压器采取的继电保护设计将十分重要。
2 变压器继电保护的设置
为了防止变压器发生各种类故障，保证电力系统安全连续运行，变压器要配置可靠的继电保护装置。这些继电保护装置的作用有：
（1）在过载时，继电保护装置应发出警报信号，严重时，应准确、迅速地自动将有关的断路器跳闸。
（2）在短路故障时，继电保护装置应立即动作，要求准确、迅速地自动将有关的断路器跳闸，将故障部分从系统中断开，确保其他回路的正常运行。
（3）为了保证电源不中断，继电保护装置应将备用电源投入或经自动装置进行重合闸。
2.1变压器的瓦斯保护
瓦斯保护主要根据变压器油箱内部故障使油流加快，瞬时动作于信号或跳闸，用于防御变压器油箱内部各种短路故障和油面的降低。当在变压器油箱内部发生故障由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。瓦斯保护装置利用油箱内部故障时的这一特点而设计的。
瓦斯保护的优点是动作迅速、灵敏度高，能反应油箱内发生的各种故障。但是瓦斯保护不能反应油箱以外的套管以及引出线等部位上发生的故障。
2.2变压器的差动保护
变压器的差动保护主要是利用比较被保护元件两端电流的幅值和相位原理构成的。差动保护是一种灵敏度、选择性和速动性都比较好的保护装置，可以瞬时切除全线范围的故障。差动保护主要包括：防御变压器绕组和引出线多相短路、大电流接地系侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的（纵联）差动保护或电流速断保护。
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电流速断保护反映相间短路故障，在10~35KV配电线路和小容量变压器上应用广泛，其动作电流按短路电流整定，数值大，只有线路始端故障时的短路电流才会大于其动作电流，即速断保护才会动作，所以其保护范围只限于线路前一部分。零序电流保护反应接地短路故障，只有接地时才出现零序电流，引起该保护动作。
2.3变压器的后备保护
变压器的后备保护主要作为差动保护和瓦斯保护的后备，包括过电流保护、电速断保护、过负荷保护。
在变压器故障发生时，过电流保护主要根据变压器外部短路引起的过电流带时限动作。根据变压器容量和系统短路电流水平的不同，实现保护的方式有：低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序过电流保护、防御变压器对称过负荷的过负荷保护、防御变压器过励磁的过励嵫保护等。
3 继电保护动作与分析
继电保护装置动作后，首先确认是何种继电保护动作，根据不同的动作将故障粗略分类，再进行深入分析。如最先为电流速断保护动作，可以肯定是由外部线路引起的故障。如有瓦斯保护动作，说明故障点在变压器内部，重点检查变压器的内部及油面变化。如过电流保护动作，检查变压器外部高压断路器向变压器供电的线路，看电缆、母线是否有相间短路故障。其次，对变压器高压引线也要重点检查，是否有明显故障点和其他明显异常现象，如变压器喷油、起火、温升过高等。
根据斯保护动作现象，可进行如下分析：
首先判断是否为当变压器绕组匝间与层间局部短路、铁芯绝缘不良，以及变压器严重漏油，油面下降，导致轻瓦斯会动作；如发生一次绕组故障造成相间短路的变压器内部发生严重故障，故障电流使变压器产生强烈气流和油流，冲击重瓦斯挡板，使重瓦斯动作，断路器跳闸并发出信号。
其次，发现瓦斯保护动作后变压器无明显异常，可收集变压器瓦斯气体，进一步分析，确定故障性质。收集到的气体若无色、无味，且不可燃，说明瓦斯继电器动作的原因是油内排出的空气引起；如果收集到的气体是黄色的，不易燃烧，说明是变压器木质部分故障；如气体是淡黄色带有强烈臭味并可燃的，则为绝缘纸或纸板故障；当气体为灰色或黑色易燃，则为绝缘油故障。如果气体可燃，则将燃烧并发出明亮的火焰。需要注意的是当油开始从放气阀外溢出时，应迅速将放气阀关闭；对于室内变压器，应禁止在室内进行点燃试验；判断气体颜色要迅速，否则气体颜色会很快消失。取变压器瓦斯气体时应停电后进行。
再次，瓦斯保护动作不为以上原因引起，则可取出变压器油样作简化试验，看有无耐压降低和油闪点下降的现象。最后，如仍然没有找到瓦斯保护动作原因，进一步检查瓦斯保护二次回路，看是否因瓦斯保护误动作，以证实继电保护的可靠性。
变压器重瓦斯动作时，断路器跳闸，如未进行故障处理并未确实证明变压器无故障时，不可重新合闸送电。
4 建议及注意事项
继电保护装置应选用质量可靠、符合现场要求的继电器及保护器件；安装过程中要严格把关，保护盘、控制盘应牢固可靠，保证接线端子配对正确、接线接触良好。继电器投入运行前，值班人员、运行人员等相关人员应学习继电保护装置工作原理，熟悉保护装置的动作过程。
继电保护装置运行中，发现异常现象应加监视并立即报告；运行中的继电保护装置不得擅自切除，也不得随意变更整定值及二次线路；运行人员对运行中的继电保护装置的投入或退出，必须经调度员或主管负责人批准，并记入值班记录。运行值班。
人员倒闸操作时，涉及继电保护回路时，应根据继电保护装置性能和运行规程的规定，对继电保护进行必要处理，但切记值班人员对继电保护装置的操作只许接通或断开保护压板、切换转换开关、装卸熔断器的熔丝等。
继电保护动作断路器跳闸后，不能随即将报警信号复归，而应检查保护动作情况，并查明原因，在消除故障恢复送电前，方可将所有的报警信号全部复归。
参考文献
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[2]李跃.配电变压器继电保护设计探讨[J].科技创新与应用,2016(3):204-204.
论文作者:方卫,施红卫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：变压器论文; 故障论文; 瓦斯论文; 电流论文; 动作论文; 油箱论文; 保护装置论文; 《基层建设》2017年第14期论文;