电力变压器故障异常状态及保护方式

电力变压器是电力系统中重要的电力设备之一，与发电机和高压输电线路相比，它的故障概率相对较低。但一旦出现故障，它将对系统的供电可靠性和运行安全性带来严重的影响。另外，大容量变压器也是非常昂贵的电力设备。为保证变压器的安全运行，防止事故扩大，应根据变压器的容量、结构及故障类型装设相应可靠、快速、灵敏选择性好的保护。电工学习网小编搜集整理了电力变压器的故障、异常状态及保护方式，从三个方面详细了解电力变压器。
变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障有绕组的相间短路、匝间短路、直接接地系统侧绕组的接地短路。变压器发生油箱内部故障是非常危险的，故障时产生的大电流往往会引起铁心严重发热，情况严重时甚至会使变压器整体报废。此外，故障点的高温电弧不仅会烧毁铁心和绕组的绝缘，还可能使绝缘物和油在电弧作用下急剧汽化引起油箱爆炸。油箱的外部故障有套管及引出线上发生相间短路和直接接地系统侧的接地短路。
变压器的异常工作状态是指变压器本体没有发生故障，但外部环境变化后引起的变压器的非正常工作状态。主要有过负荷、过电流、零序过电流、油面降低及因过电压或频率降低引起的过励磁、外部接地短路引起的中性点过电压、通风设备故障、变压器油温升高等。
对于上述的故障和不正常运行状态，根据《电力系统继电保护及自动装置技术规程》的规定，对变压器应装设以下保护装置：
（1）瓦斯保护。为反映油箱内部故障和油面降低，容量在0.8MV·A及以上的油浸式变压器和0.4MV·A及以上的车间内变压器应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器，当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，可作用于信号。
（2）纵联差动保护或电流速断保护。用于反映变压器绕组、套管及引出线相间短路；直接接地系统侧绕组、套管和引出线的接地短路以及绕组匝间短路。容量在10MV·A及以上单独运行的变压器和6.3MV·A及以上并列运行的变压器，以及6.3MV·A及以上的厂用变压器应装设纵联差动保护；10MV·A以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护；2MV·A及以上的变压器当电流速断保护灵敏度系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。
（3）过电流保护。对由外部相间短路引起的过电流，应装设相应的保护装置。例如，复合电压启动过电流保护装置或负序过电流保护装置，适用于升压变压器；过电流保护适用于降压变压器。
（4）零序电流保护。中性点直接接地的110kV电网中，当低压侧有电源的变压器中性点直接接地运行时，对外部单相接地引起的过电流应装设零序电流保护。
（5）过负荷保护。反映变压器的过负荷状态。对400kV·A以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。变压器在过负荷时，应利用过负荷保护发出信号，在无人值班的变电所内也可将其作用于跳闸装置或自动减负荷装置。
（6）过励磁保护。高压侧电压500kV及以上的变压器，频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护，反映变压器的过励磁状态。在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸装置。过励磁保护反映于实际工作磁通密度和额定工作磁通密度之比（称为过励磁倍数）而动作。
（7）后备保护。如阻抗保护、复合电压启动的过电流保护装置、欠电压启动的过电流保护装置等都能反映变压器的过电流状态，但它们的灵敏度不一样，阻抗保护的明敏度最高，过电流保护的灵敏度最低。