变压器保护一、变压器可能发生的故障和异常情况(一)变压器的内部故障：指变压器油箱里面发生的各种故障。
(1)主要故障类型：各相绕组之间的相间短路油箱内部故障单相绕组部分线匝之间的匝间短路单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障(2)内部故障的危害：因为短路电流产生的高温电弧不仅会烧毁绕组绝缘和铁芯，而且会使绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量气体，有可能使变压器外壳局部变形破裂，甚至发生油箱爆炸事故。
因此，当变压器内部发生严重故障时，必须迅速将变压器切除。
(二)变压器的外部故障：系指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障。
(1)主要故障类型：引出线之间发生的相间短路油箱外部故障绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路(三)变压器的异常情况：由于外部短路或过负荷而引起的过电流、油箱漏油而造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。
二、变压器保护的配置(一)瓦斯保护:防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低重瓦斯跳闸轻瓦斯信号(二)差动保护或电流速断保护:防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路(三)相间短路的后备保护：防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）的后备。
(四)零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路。
(五)过负荷保护：防御变压器对称过负荷(六)过励磁保护：防御变压器过励磁三、变压器纵差动保护(一)变压器纵差动保护的作用及保护范围变压器纵差动保护作为变压器的主保护，其保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分。
包括变压器本身、电流互感器与变压器之间的引出线。
(二)变压器纵联差动保护的原理内部故障时，差动继电器中的电流等于各侧电流互感器的二次电流之和，足以使继电器动作。
正常运行和外部故障时，差动继电器中的电流等于各侧电流互感器的二次电流之差。
理论上，当各侧电流互感器的变比等于变压器的变比时，流入差动继电器中的电流为零。
实际上，由于变压器的励磁涌流、接线方式和电流互感器误差等因素，差动继电器中会流过不平衡电流。
(三)不平衡电流产生的原因和消除方法：(1)由变压器各侧绕组接线方式不同而产生的不平衡电流：如经常采用的Υ/Δ-11型接线方式，两侧电流的相位差30°，幅值相差3倍。
消除方法：相位校正。
a.通过电流互感器的接线校正：变压器Y侧CT采用Y/Δ-11接线，变压器Δ侧CT采用Y/Y-12接线。
b.通过软件的算法进行校正。
(2)由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流:消除方法:a.利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿。
Ibp=Δfzd·Id.max/ nl1其中: Δfzd=(Wph.js-Wph.zd)/ (Wph.js+Wph.zd)Id.max ―外部故障时,流过变压器高压侧的最大短路电流。
b.采用自耦变流器。
在变压器一侧的电流互感器（三绕组变压器需在两侧）的二次侧，装设自耦变流器，改变其变比，使各侧二次电流相等。
c.通过软件中的不平衡系数进行校正。
(3)由电流互感器误差不同而产生的不平衡电流:此不平衡电流在整定计算中予以考虑。
(4)由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流:此不平衡电流在整定计算中应予以考虑。
(5)暂态情况下的不平衡电流:a.非周期分量的影响:此不平衡电流在整定计算中应予以考虑。
b.励磁涌流的影响:当空载变压器投入电网或变压器外部故障切除后电压恢复时，励磁电流大大增加，其值有可能达到变压器额定电流的6～8倍，该电流称为励磁涌流。
特点:①有很大的直流分量。
(80%基波)②有很大的谐波分量,尤以二次谐波为主。
(20%基波)③波形间出现间断。
措施:①采用具有速饱和铁芯的差动继电器;②间断角原理的差动保护;③利用二次谐波制动;④利用波形对称原理的差动保护。
四、微机变压器纵差动保护的整定计算方法：(一)变压器参数计算以一台具体的变压器为例进行计算：型号：SFSZ10-50000/110 三相容量比：100/100/50额定电压：110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5kV短路阻抗：X110*=2.1196X35*=0X10*=1.3646名称各侧参数额定电压（kV）110 38.5 10.5变压器一次额定电流（A）262.43 749.81 2749.29变压器各侧接线Y N Y N d11电流互感器接线方式星型星型星型电流互感器变比300/5 600/5 3000/5说明：(1)由于各装置厂家采用的算法不同，基本侧的选取、平衡系数的计算应按照具体装置的说明书进行计算。
(2)对低压侧容量为50%的变压器,计算低压侧额定电流时必须取额定容量；(3)各侧的Un必须取变压器铭牌上的额定电压。
(二)比率制动差动元件整定图纵差保护动作特性图(1)启动电流Iop.min：a.整定原则：应能可靠躲过变压器额定负载时的最大不平衡电流。
最大不平衡电流主要考虑正常运行时电流互感器比误差、调压、各侧电流互感器型号不一致等产生的不平衡电流。
Iop.min＝Krel（Ker＋△U＋△m）Ie式中： Ie—变压器的额定电流二次值；Krel—可靠系数，取1.3～1.5；Ker—电流互感器的比误差，10P型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2△U—变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值）△m—由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05。
在工程实用整定计算中可选取Iop.min=（0.2～0.5）Ie。
一般工程宜采用不小于0.3 Ie的整定值。
b.具体计算：Iop.min＝Krel（Ker＋△U＋△m）Ie＝1.5×(0.03×2＋0.1＋0.05) Ie＝0.315 Ie根据工程使用整定计算，取0.35 Ie。
(2)起始制动电流Ires.0：对折线型的比率制动差动元件，拐点电流即开始起制动作用时的电流，一般按照高压侧额定电流的0.8～1倍考虑。
另外，为躲过区外故障切除后的暂态过程对变压器差动保护的影响，可使保护的制动作用提早产生，也可取为0.6～0.8倍的额定电流。
(3)比率制动系数Kz:a.整定原则：应当能可靠躲过外部短路引起的最大不平衡电流。
①计算最大不平衡电流：双绕组变压器：Iunb.max＝（Kap·Kcc·Ker＋△U＋△m）Ik.max式中: Ik.max—外部短路时，最大穿越短路电流周期分量；Kap—非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0，两侧同为P级电流互感器取1.5～2；Kcc—电流互感器的同型系数，取1.0；Ker—电流互感器的比误差，取0.1△U—变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值）△m—由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05。
三绕组变压器：Iunb.max＝Kap·Kcc·Ker·Ik.max＋△Uh·Ik.h.max＋△Um·Ik.m.max＋△m I·Ik.I.max＋△m II·Ik.II.max式中: Kap、Kcc、Ker含意同上。
Ik.max—外部短路时，最大穿越短路电流周期分量；△Uh、△Um—变压器高、中压侧调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值）Ik.h.max 、Ik.m.max—在所计算的外部短路时，流过高、中压侧电流互感器的周期分量；Ik.I.max 、Ik.II.max—在所计算的外部短路时，相应的流过非靠近故障点两侧电流互感器的周期分量；△m I、△m II—由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05。
② 计算差动保护的动作电流Iop.max ：Iop.max ＝Krel ·Iunb.max式中: Krel —可靠系数，取1.3～1.5。
③ 确定最大制动电流Ires.max:根据具体装置的制动电流的算法确定。
④ 计算比率制动系数Kz ： Kz=oIres Ires Iop Iop .max .min .max .-- b. 具体计算：① 10kV 母线故障时的最大短路电流：三相短路：0.2246*。
折合至变压器额定电流的倍数：43.26252492246.0⨯=4.49Ie ② 计算最大不平衡电流：Iunb.max ＝Kap ·Kcc ·Ker ·Ik.max ＋△Uh ·Ik.h.max ＋△Um ·Ik.m.max＋△m I ·Ik.I .max ＋△m II ·Ik.II .max＝2.0×1.0×0.1×4.49Ie ＋0.1×4.49Ie ＋0＋0.05×4.49Ie ＋＝1.57Ie③ 计算差动保护的动作电流：Iop.max ＝Krel ·Iunb.max＝1.5×1.57 Ie＝2.36 Ie④ 确定最大制动电流：根据说明书：动作电流：Id=︱·1I +·2I +·3I ︱制动电流：Ir=0.5（︱·1I ︱+︱·2I ︱+︱·3I ︱）10kV 没有电源，当35kV 母线短路时，高压侧电流等于中压侧电流，低压侧电流为零。
因此制动电流Ires.max=6.83 Ie(4) 计算最大制动电流时的比率制动系数Kz ： Kz=o Ires Ires Iop Iop .max .min .max .--=Ie Ie Ie Ie 5.049.435.036.2--=0.50 (5) 灵敏系数的计算：按最小方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算。
根据最小短路电流对应的制动电流，在动作特性曲线上查的对应的Iop ，则灵敏系数为： Ksen=IopI m in .k 具体计算：两相短路：0.1664*折合至变压器额定电流的倍数：43.26252491664.0⨯=3.328Ie 此时的制动电流：Ir=0.5×3.328Ie=1.664 Ie根据Kz=o Ires Ires Iop Iop .max .min .max .--=Ie5.0Ie 664.1Ie 35.0max .Iop --=0.50 求得：Iop.max=0.932 Ie Ksen=Iop I m in .k =Ie932.0Ie 328.3=3.57>2 灵敏度满足要求。
(三) 二次谐波制动比：指差动电流中的二次谐波制动分量与基波分量的比值，通常整定为15%～20%。