1 变压器可能发生的故障和不正常运行方式

变压器在电力系统中广泛地用来升高或降低电压，是电力系统不可缺少的重要电气设备。现代生产的变压器，虽然在设计和材料方面有所改进，结构上比较可靠，相当于输电线路和发电机来说，变压器故障机会也比较少。但在实际运行中，仍有可能发生各种类型的故障和异常运行情况。为了保证电力系统安全连续地供电，并将故障和异常运行情况对电力系统的影响限制到最小范围，应根据变压器的容量等级和重要程度的不同，装设必要的、性能良好及动作可靠的继电保护装置。

变压器的故障可分为内部故障和外部故障。内部故障是指变压器油箱里面发生的故障，大致可分为两类。

1)电气故障

电气故障将对变压器立即产生严重的损伤作用。在这种情况下，可通过检测其不平衡的电流和电压进行分析。通常故障原因如下：

① 高压或低压绕组相间短路;

② 中性点直接接地侧的单相接地短路;

③ 高压或低压绕组匝间短路;

④ 第三绕组上的接地故障或匝间短路。

内部短路故障产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱爆炸。同时，短路故障还将引起系统电压降低，如延长低电压的时间，能造成旋转电机之间失去同步，失步电机引起的过渡电流将造成其他继电器动作而误跳闸。因此，在变压器内部发生电气故障时，应迅速将变压器切除。

2) “初始”故障

“初始”故障即初始局部的故障。它将对变压器产生缓慢发展的损害作用，但一般不能检测其不平衡的电量。故障原因有：

① 导体之间电气连接接触不良或铁芯故障，在变压器油中可能产生间歇性电弧;

② 冷却媒介不足将使变压器油温升高，如油位过低或油路阻塞，容易在绕组上产生局部热点;

③ 分接开关故障，并联运行变压器之间产生环流和负荷分配不合理，造成变压器绕组过热。

这种故障在初始阶段是不严重的，不会对变压器立即产生损伤，但在发展过程中可能产生各种故障，扩大事故的范围，因此，应尽可能快地消除。

变压器最常见的外部故障，是油箱外部绝缘套管及引出线上的故障，可能导致引出线的相间短路或单相接地短路。

实践证明，变压器引出线上的相间短路，单相接地短路和绕组的匝间短路是比较常见的故障形式。三台单相变压器组成的变压器组，发生内部相间短路是不可能的，在三相变压器中发生内部相间短路的可能性也小。变压器的不正常工作状态主要是：由于外部短路和过负荷引起的过电流;中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压;冷却系统故障;变压器的温度升高等。

变压器保护可以分为短路保护和异常运行保护两类。短路保护用以反应被保护范围内发生的各种类型的短路故障，作用于断路器跳闸。为了防止保护装置或断路器拒动，又有主保护和后备保护之分。异常运行保护用以反应各种可能给机组造成危害的异常工况，此保护作用于发信号。这类保护一般只装设一套专用继电器，不设后备保护。

2 变压器保护装置装设的原则

大型变压器的造价昂贵，一旦发生故障遭到损坏，其检修难度大、时间长，要造成很大的经济损失。特别是在单台容量占系统容量比例很大的情况下，发生故障后突然切除变压器，将给电力系统造成很大的扰动。因此，在考虑大型变压器继电保护的总体配置时，除了保证其安全运行外，还应最大限度地缩小故障影响范围，特别要防止保护装置误动作或拒动作。这样，不仅要求有性能良好的保护继电器，还要求在继电保护的总体配置上尽量做到完善、合理。

对大型主变压器保护，根据加强主保护、简化后备保护的原则，其主保护除瓦斯保护以往，可实现快速保护双重化;后备保护除零序保护应与线路保护配合外，相间保护只保证对变压器各侧母线短路有灵敏度，允许不作为相邻线路故障的后备保护。

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，变压器一般应装设下列继电保护装置：