一、變壓器故障類型與特征

電力變壓器主要由鐵心及繞在鐵心上的繞組構成。為保證各繞組之間的絕緣，以及鐵心、繞組的散熱需要，將鐵心及繞組置于裝有變壓器油的油箱中。而變壓器各繞組間的兩端則通過絕緣套管引導變壓器的殼體之外。

電力變壓的故障可以分為油箱內部故障和油箱外部故障兩類。油箱內部故障主要有繞組的相間短路、單相繞組部分線匝之間發(fā)生的匝間短路、單相繞組通過外殼發(fā)生的單相接地短路，以及鐵芯損壞等。變壓器油箱內的故障十分危險，由于油箱內充滿了變壓器油，故障后強大的短路電流使變壓器油急劇的分|解氣化，可能產生大量的可燃性瓦斯氣體，很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。

二、變壓器不正常運行狀態(tài)

電力變壓器不正常的運行狀態(tài)主要包括變壓器外部短路故障引起的過電流、負荷長時間超過額定容量引起的過負荷、風扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等。對于中性點非直接接地運行的變壓器，外部接地短路時可能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓器的絕緣。對于大容量變壓器，因鐵心額定工作磁通密度與飽和磁通密度比較接近，所以當外部過電壓過高或頻率降低時容易發(fā)生過激磁。

三、變壓器保護配置的基本原則

瓦斯保護

瓦斯保護用來反應變壓器油箱內部所產生的氣體或油流而動作，它可以防御變壓器油箱內的各種短路故障和油面降低，且具有很高的靈敏度。瓦斯保護有重瓦斯和輕瓦斯之分。一般重瓦斯反應的是變壓器內部油流速度，保護動作于跳開變壓器各側電源斷路器，輕瓦斯保護反應的是變壓器內部氣體容積，保護動作于信號。

容量在800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA以上的車間內油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。對于帶負荷調壓的油浸式變壓器的調壓裝置也應裝設瓦斯保護。

縱差保護或電流速斷保護

6300kVA及以上并列運行的變壓器，10000kVA及以上單獨運行的變壓器，發(fā)電廠廠用或工業(yè)企業(yè)中自用6300kVA及以上重要的變壓器，應裝設縱差保護。其他電力變壓器，應裝設電流速斷保護，其過電流保護的動作時限應大于0.5S。對于2000kVA以上的變壓器，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時，也應裝設縱差保護�？v差保護用于反應電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的短路故障，其保護動作于跳開變壓器各電源側斷路器并發(fā)相應信號。

相間短路的后備保護

相間短路的后備保護用于反應外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為瓦斯保護和縱差保護(或電流速斷保護)的后備保護，其動作時限按電流保護的階梯形原則來整定，延時動作于跳開變壓器各電源側斷路器，并發(fā)相應信號。一般采用過流保護、復合電壓起動過電流保護或負序電流單相低電壓保護等。

接地短路的零序保護

對于中性點直接接地系統(tǒng)中的變壓器，應裝設零序保護，零序保護用于反應變壓器高壓側(或中壓側)，以及外部元件的接地短路。

對于自耦變壓器和高、中壓側中性點都直接接地的三繞組變壓器，當有選擇性要求時應增設零序方向元件。

當電網中僅有部分變壓器中心線接地運行時，為防止發(fā)生接地短路時，中性點接地變壓器跳開后，中性點不接地的變壓器(低壓側有電源)仍可能帶接地故障繼續(xù)運行，從而產生過電壓，威脅絕緣，因此應根據情況裝設零序過電壓保護、間隙零序電流保護等。

過勵磁保護

超|高壓大型變壓器需要裝設過勵磁保護，由于變壓器鐵心中的磁通密度B與電壓和頻率的比值U/f成正比，因此當電壓升高和頻率降低時會引起變壓器過勵磁，使得勵磁電流增加，造成鐵損增加，鐵心溫度和繞組溫度升高，嚴重時要造成局部變形和損傷周圍的絕緣介質。過勵磁保護反映于實際工作磁密和額定工作磁密之比(過勵磁倍數)而動作。在變壓器允許的過勵磁范圍內，過勵磁保護作用于信號，當過勵磁超過允許值時可動作于跳閘。

其他非電量保護

變壓器通常還裝設反應油箱內油、氣、溫度等特征的非電量保護，主要包括變壓器本體和有載調壓部分的溫度保護、變壓器的壓力釋放保護、變壓器帶負荷后啟動風冷的保護、過載閉鎖帶負荷調壓的保護等。