变压器保护类型和说明 纵差保护原理解析

变压器故障可分为内部故障与外部故障。变压器内部故障指变压器油箱内发生的故障，具体包括各绕组的相间短路、绕组的匝间短路、绕组与铁芯间的短路故障、单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障、绕组断线故障等。变压器外部故障指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，具体包括绝缘套管闪络或破碎而造成的单相接地短路、引出线之间相间短路等。此外，变压器有若干种不正常工作状态，主要包括油面降低、油温或压力过高、变压器中性点电压升高、过负荷、过电流、过励磁等。为监测不同的故障或不正常工作状态，我们设置了不同保护，其中又分为主保护与后备保护，主保护具有速动特性。主要的保护类型，如下表：

※瓦斯保护

瓦斯保护属非电量保护的一种，非电量保护还包括本体与有载调压装置的油温保护、压力释放保护、风冷保护、过载闭锁带负荷调压保护。

规程规定：对于容量为800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。瓦斯保护一般分为轻瓦斯和重瓦斯两类。轻瓦斯：变压器内部过热,或局部放电,使变压器油油温上升，产生一定的气体,汇集于继电器内,达到了一定量后触动继电器，发出信号。重瓦斯：变压器内发生严重短路后，将对变压器油产生冲击，使一定油流冲向继电器的档板,动作于跳闸。

瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰下误动作。

※纵差保护

纵差保护是变压器的主要保护，保护瞬时动作，跳开各侧开关。其保护区域是构成差动保护各侧电流互感器之间的部分，包括了变压器本体、电流互感器与变压器之间的引出线。现有变压器纵差保护均采用微机保护装置，各相电流分别进入保护装置，由软件算法实现纵差保护。纵差保护，在流变二次线圈接入方式的基础上，还增加对不同侧电流矢量进行相位调整、零序电流消除、幅值转换，形成差动电流计算方法，再引入比率制动特性曲线，构成保护的基本逻辑。

纵差保护：我们以一相为例，说明纵差保护的基本原理。保护装置“感受”到的差流为两个线圈二次电流矢量和。如图1所示，当系统正常运行或外部短路时，两个线圈二次电流大小相同极性相反，差流为0，此时保护不动作。如图2所示，当保护范围内发生接地故障时，二次电流大小相等极性相同，差流为二次电流大小之和，当达到差动启动值时保护动作。

相位调整：以YN-d11接线为例，接线图与电流相量图如图3所示。可见，因高低侧同相相量有30°角度差，故正常运行时两电流矢量和不为0，需先相位转换，转换后同一相高低侧两相量同相位。相位转换有两种方法，一种以Y侧为基准，使d侧电流相位与Y侧电流相位一致，简称为“角转星”，最常见的角转星保护有南瑞继保RCS-978等。另一种以d侧为基准，使Y侧电流相位与d侧一致，简称“星转角”，现有绝大多数保护装置采用星转角方式。

零序电流消除：目的是防止纵差保护误动。对于YN-d接线，当高压侧区外发生接地故障时，高压Y侧有零序电流流过，而低压d侧无零序电流，两侧零序电流不能平衡，故纵差保护会误动。“星转角”转换方式下，Y侧移相后两电流之差已滤去零流，故无需采取措施。“角转星”转换方式下，对Y侧电流向量进行零序电流补偿。