变压器的常见故障及处理措施（不正常运行及保护配置）

一、变压器的故障类型及不正常运行

1.变压器的故障类型

变压器可能发生的故障可分内部故障和外部故障两类。

变压器内部故障是指箱壳内部发生的故障，有绕组的相间短路故障、单相绕组部分线匝之间的匝间短路故障、单相绕组和铁芯间绝缘损坏而引起的接地短路故障。此外，还有绕组的开焊（断线）故障。

变压器外部故障是指箱壳外部绕组引出线间的各种相间短路故障和引出线因绝缘套管闪络或破碎通过箱壳发生的单相接地短路。

2.变压器的不正常运行

变压器的不正常运行工况主要指外部短路故障（包括接地故障和相间故障）引起的过电流;由于过负载引起的对称过电流;对于大容量变压器，因铁芯额定工作磁通密度与饱和磁通密度比较接近，所以当电压过高或频率降低时，所产生的过励磁。

此外，对于中性点不直接接地运行的变压器，可能出现中性点电压过高的现象;运行中的变压器油温过高（包括有载调压部分）以及压力过高的现象。

二、变压器的保护类型

根据GB 14285—2006《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，变压器一般应装设以下保护装置。

（1）变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的气体保护。

（2）变压器绕组和引出线相间短路、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的纵联差动保护。

（3）变压器外部相间短路并作为气体保护和差动保护的后备的低电压启动过电流保护或者复合电压启动过电流保护或者负序过电流保护。

（4）大电流接地系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。

（5）变压器对称过负载的过负载保护。

（6）变压器过励磁的过励磁保护。

三、变压器保护的配置

微机继电保护的广泛应用形成了较完整的保护配置，电压等级不同变压器的保护配置也不同。就变电站而言，大致可按高压（220kV及以上）和中压、低压（110kV及以下）两大类进行配置。

（一）中压、低压变电站变压器的保护配置

1.主保护配置

（1）差动保护包含差动速断保护、比率制动的差动保护，涌流制动一般采用二次谐波制动。

（2）本体保护包括本体气体保护、有载调压气体保护和压力释放保护。

2.后备保护配置

变压器后备保护一般按侧配置，各侧后备保护之间、各侧后备保护与主保护之间的硬件和软件可相互独立，也可使用相同的处理系统。

（1）变压器大电流接地侧的后备保护配置。

1）两段式或三段式复合电压闭锁过电流保护，如果变压器两侧及以上接有电源，则为两段式或三段式复合电压闭锁方向过电流保护。

2）零序电流、电压保护。

3）过负载保护。

4）冷却系统故障及变压器超温保护（跳闸或报警）。

（2）变压器小电流接地侧的后备保护配置。

1）两段式或三段式复合电压闭锁过电流保护，如果变压器两侧及以上接有电源，则为两段式或三段式复合电压闭锁方向过电流保护。

2）过负载保护。

3）冷却系统故障及变压器过温保护（跳闸或报警）。

对于单电源的双绕组变压器，后备保护一般只配置一套，装设于降压变压器的高压侧或升压变压器的低压侧，因为变压器都装有差动保护和本体保护，有一套主电源侧的后备保护足够了。对于多电源的双绕组变压器，后备保护一般配置两套，也有只在主电源侧配一套后备保护的。对于三绕组变压器，后备保护可以配置两套，也可以配置三套。

（二）高压变电站变压器的保护配置

1.主保护配置双重化（两套）

（1）差动保护∶一般都配置差动速断保护和比率制动的差动保护，零序差动保护。涌流制动一般采用不同原理的制动方法∶二次谐波制动、波形间断角原理制动、对称识别制动。

（2）本体保护∶一般指本体气体保护、有载调压气体保护和压力释放保护。

2.后备保护双重化（两套）

变压器的高中压侧后备保护一般按相同原则配置，后备保护与主保护之间的硬件和软件皆相互独立，高中压侧后备保护之间的硬件和软件一般也相互独立。

（1）变压器高中侧的后备保护配置。

1）相间阻抗保护和接地阻抗保护。

2）零序方向过电流保护。

3）过负载保护。

4）过励磁保护。

（2）变压器低压侧的后备保护配置。

1）两段式或三段式复合电压闭锁过电流保护。

2）零序过电压保护。

3）过负载保护。

220kV微机型变压器保护配置图如图6-1所示。

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