變壓器是一種連續(xù)運行的靜態(tài)設(shè)備，運行可靠，故障機會少。但由于絕大多數(shù)變壓器安裝在室外，受負荷和電力系統(tǒng)短路故障的影響，各種故障和異常情況在運行過程中不可避免。

引文作者:上海蓋能電氣市場部（專注干式變壓器30年）

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變壓器保護需要哪些配置？

短路故障的主要保護：主要包括縱差保護、重瓦斯保護等。

短路故障后備保護：主要包括復(fù)合電壓閉鎖過流保護、零序（方向）過流保護、低阻抗保護等。

異常運行保護：主要包括過載保護、過勵磁保護、輕瓦斯保護、中性點間隙保護、溫度油位和冷卻系統(tǒng)故障保護等。

變壓器差動保護有哪些？

變壓器差動保護是變壓器電量的主要保護，其保護范圍包圍在各側(cè)電流互感器周圍。繞組相間短路、匝間短路等故障發(fā)生在此范圍內(nèi)時，差動保護應(yīng)動作。

1.變壓器勵磁涌流

空投變壓器產(chǎn)生的勵磁電流稱為勵磁涌流。勵磁涌流的大小與變壓器的結(jié)構(gòu)、合閘角、容量、合閘前剩磁等因素有關(guān)。測量表明，空投變壓器由于鐵芯飽和勵磁涌流大，通常為額定電流的2~6倍，最大可達8倍以上。由于勵磁涌流只在充電側(cè)流入變壓器，差動回路中會產(chǎn)生較大的差流，導(dǎo)致差動保護誤動作。勵磁涌流具有以下特點:a.涌流值大，非周期分量明顯；b.波形尖頂，間歇；c.含有明顯的高諧波分量，尤其是二次諧波分量最明顯；d.勵磁涌流衰減。根據(jù)勵磁涌流的上述特點，為防止勵磁涌流引起的變壓器差動保護誤動，本工程采用二次諧波含量高、波形不對稱、波形間斷角大三種原理，實現(xiàn)差動保護的閉鎖。

2.二次諧波制動原理

二次諧波制動的本質(zhì)是利用差流中的二次諧波分量來判斷差流是故障電流還是勵磁涌流。當二次諧波分量與基波分量的百分比大于某一值(通常為20%)時，判斷差流是由勵磁涌流引起的，鎖定差動保護。因此，二次諧波制動比越大，基波中二次諧波電流越多，制動效果越差。

3.差速斷保護

當變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴重故障，故障電流大導(dǎo)致CT飽和時，CT二次電流中也含有大量諧波分量。根據(jù)上述描述，差動保護鎖可能會因二次諧波制動而停止或延遲。這將嚴重損壞變壓器。為了解決這個問題，通常會設(shè)置差速斷保護。差動速斷元件實際上是縱差保護的高定值差動元件。與一般差動元件不同，它反映了差流的有效值。無論差流的波形如何。只要差流的有效值超過差動速斷的整定值（通常高于差動保護的整定值），它就會立即移動變壓器，而不會通過勵磁涌流和其他鎖定。

變壓器后備保護

簡單介紹一下變壓器的主保護，繼續(xù)介紹變壓器的后備保護。變壓器的后備保護配置有很多種。這里簡單介紹一下變壓器的復(fù)壓閉鎖過流保護和接地保護。

1.復(fù)壓閉鎖過流保護

復(fù)壓閉鎖過流保護是中型變壓器短路故障的后備保護。適用于升壓變壓器。系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過流保護不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。由負序電壓和低電壓組成的復(fù)合電壓可以反映保護范圍內(nèi)的各種故障，降低過流保護的整定值，提高靈敏度。復(fù)合電壓過流保護由復(fù)合電壓元件、過流元件和時間元件組成。保護的接入電流為變壓器側(cè)CT二次三相電流，接入電壓為變壓器側(cè)或其他側(cè)PT二次三相電壓。對于微機保護，本側(cè)電壓可以通過軟件提供給其他側(cè)面，從而保證復(fù)壓過流保護在任何側(cè)面進行PT維護時仍然可以使用。動作邏輯如下圖所示。

2.變壓器的接地保護

大中型變壓器接地短路故障的后備保護通常包括:零序過流保護、零序過電壓保護、間隙保護等。下面簡單介紹三種不同的中性點接地方法。

(1)中性點直接接地

直接接地電壓為110kV及以上中性點的變壓器，應(yīng)在大電流接地系統(tǒng)側(cè)設(shè)置零序電流保護。變壓器側(cè)直接接地的變壓器，零序電流保護應(yīng)帶方向，方向應(yīng)指向各側(cè)母線。零序電流保護的原理與線路零序保護相似，可參考第30期。零序電流可取自中性點CT二次電流或本側(cè)CT二次三相電流。接入方向元件的零序電壓可取自本側(cè)PT開口的三角電壓或本側(cè)的二次三相電壓。微機保護裝置主要采用自產(chǎn)方式。對于大型三繞組變壓器，零序電流保護可采用三段式。I段II段帶方向，II段無方向。每段一般有兩級延遲，以較短的延遲縮小故障范圍(跳母聯(lián)或條本側(cè)開關(guān))，以較長的延遲切除變壓器(跳三側(cè)開關(guān))。根據(jù)實際情況確定具體的保護配置。如圖所示，在零序方向電流保護I段或II段后，首先通過短延時t1或t3跳母聯(lián)或跳本側(cè)開關(guān)，以縮小故障影響范圍。如果故障量仍然存在，則通過長延時t2或t4跳三側(cè)開關(guān)切斷變壓器。無方向的III段直接通過延遲切除變壓器。

(2)中性點不接地

零序電流通過變壓器中性點構(gòu)成零序電路。但是，如果所有變壓器的中性點都接地，接地點的短路電流將分流到每個變壓器上，從而降低零序過流保護的靈敏度。因此，為了將零序電流限制在一定范圍內(nèi)，規(guī)定了中性點接地運行的變壓器數(shù)量。對于不接地運行的變壓器，為防止接地故障，故障點間隙電弧造成過電壓損壞變壓器，應(yīng)配備零序電壓保護。由于全絕緣變壓器的中性點絕緣水平較高，當系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，首先有零序電流保護中性點接地的變壓器。如果故障仍然存在，則有零序電壓保護中性點不接地的變壓器。

(3)中性點通過放電間隙接地

超高壓變壓器均為半絕緣變壓器，其中性點線圈對地絕緣弱于其他部位。中性點絕緣容易被擊穿。因此需要配置間隙保護。間隙保護的作用是保護中性點不接地變壓器中性點的絕緣安全。

在變壓器中性點對地之間安裝擊穿間隙。接地隔離開關(guān)閉合時，變壓器直接接地，投入零序過流保護。接地隔離開關(guān)斷開時，變壓器通過間隙接地，投入間隙保護。

采用間隙電流3I0和母線PT開口三角電壓3U0作為判斷來實現(xiàn)間隙保護。如果由于故障中性點的位置上升，間隙擊穿，產(chǎn)生較大的間隙電流3I0，則通過延遲切除變壓器進行間隙保護。此外，當系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，中性點接地運行變壓器零序保護動作，首先切除中性點接地的變壓器。系統(tǒng)失去接地點后，如果故障仍然存在，母線PT的開口三角電壓3U0將非常大，此時間隙保護也將移動。