变压器故障类型及不正常状态

本文主要介绍变压器的基本工作原理、组成、分类、故障类型以及变压器故障应设置的保护。
一、变压器的基本工作原理
变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。
电力变压器是电力系统中的重要电气设备。大容量变压器造价十分昂贵，其故障会对供电可靠性和系统的安全稳定运行带来严重的影响。因此应根据变压器容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。
二、变压器的组成
变压器是由铁心和绕组组成,它们是变压器中最主要的部件，构成了变压器的器身。
铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。
铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料——硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为0.35～0.5mm，两面涂以厚0.02～0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。
铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。
铁心材料:为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料——硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为0.35～0.5mm，两面涂以厚0.02～0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。
其他部件：除器身外，典型的油浸电力变压器中还有油箱、变压器油、绝缘套管及继电保护装置等部件。
三、变压器的分类
这部分即将介绍按照不同的分类方式如何将变压器进行分类。
1. 按用途分类：
电力变压器（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）；
仪用互感器（电压互感器和电流互感器）；
特种变压器（如调压变压器、试验变压器、电炉变压器、整流变压器、电焊变压器等）；
2. 按绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器；
3. 按铁心结构分类：心式变压器、壳式变压器；
4. 按相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器；
5. 按冷却介质和冷却方式分类：油浸式变压器（包括油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式）、干式变压器充气式变压器。
四、变压器的故障类型
在这一部分要介绍什么是内部故障、什么是外部故障。
1. 内部故障
变压器绕组相间短路；
变压器绕组匝间短路；
变压器绕组接地短路。
2. 外部故障
绝缘套管的相间短路与接地短路；
引出线上的发生的相间短路和接地短路。
五、变压器故障应设置的保护
由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。
大容量变压器由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，故在过电压或低频率等异常运行方式下，易发生变压器的过励磁故障。
1. 瓦斯保护：轻瓦斯（信号）和重瓦斯（跳闸）。
针对：油箱内的各种故障及油面降低。
优点：油箱内部所有故障，有较高灵敏性。
缺点：动作时间较长； 不能反应油箱外部的故障。
2. 纵差保护或电流速断保护（根据变压器容量选择）
反应绕组、套管及引出线上的相间短路，在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。
特点：瞬时动作切除故障。