赵发航
山东金科电气股份有限公司 山东省 济宁市 272204
摘要：作为变电站的主要设备之一的变压器，它的平稳安全的运行直接影响着[去掉“文”]供电的可靠性。伴随着国家电网的规模持续拓展，同时提高了针对变压器的保护要求，尤其是开展变压器继电器保护工作的研究具有极为重要的意义。基于此，本文主要对变压器故障类型分析与其继电保护设计进行了探讨，希望为相关的研究人员和行业工作人员提供参考。
关键词：变压器；故障类型；继电保护
前言
因为各种因素的类型不同，所以给变压器造成各种各样类型的故障，可以分为两种因素，即维护因素与制造因素。本文通过对变压器的几种故障的类型进行了分析，探究其故障出现的原因，列举了变压器保护的相关配置，分析研究了变压器的继电保护功能的设计。
一、变压器故障常见类型
（一）变压器绕组出现的故障
在变压器的生产过程中，如果变压器的绕组的结构使用的是纠结式或者纠连式，做单纠结线接着和连线之间的存在着不良接触，会发生局部过热，匝绝缘造成破坏，从而致使段间或者匝间出现短路故障。绕组导线的质量存在差异极易使邻的匝出现直接接触的现象，从而发生短路。变压器在运行中，外部出现短路故障，造成电流短路冲击，尤其是附近区域的出口短路冲击，绕组中的某段导线也许出现了错位。此类错位或许不会立即导致出现故障，但在变压器的运行中，变压器会出现持续的振动、相邻错位的线匝之间的绝缘出现磨损等现象极容易导致被击穿。采用绝缘垫隔开变压器绕组的线段，假如变压器绕组轴的向压紧力裕度不足，从而降低了绝缘垫的弹性，在运行的过程中变压器发生振动，极易导致变压器的绕组导线发生错位，从而出现匝间的短路现象。由于变压器的运行长时间的处于过负荷的状态，导致变压器的运行温度太高，促使变压器内部绝缘加速恶化，匝降低了绝缘性进而使[改为“使”]匝之间发生短路。变压器在分接切换的过程中存在失误发生错位或者调整不到位，出现变压器绕组对地短路，致使绕组匝之间出现故障。假如变压器的套管、油泵或者储油柜的密封性不好，吸湿器的硅胶丧失了效果，变压器绕组绝缘中被水分侵入，也极易造成变压器匝间出现短路[1]。
（二）变压器铁芯出现故障
铁芯是变压器中绕组以外的重要部件之一，铁芯和绕组协同负责传递与交换电磁能量，若保障变压器的运行平稳，不仅需要保障变压器绕组的质量，同时变压器铁芯的质量也具有决定性。变压器铁芯出现故障通常在磁路部分，这种故障表现在下列几个主要方面：其一，铁芯在生产的过程中，假如铁芯的叠片发生细小的弯折或者是叠片的边缘部分存在着比较大的毛刺等，都极易引发铁芯的局部发生变形短路，因此，出现的涡流会造成变压器的损坏；其二，假如铁芯叠片之间的绝缘损坏，那么会导致较大循环电流的形成，随着产生的此类电流，所产生的热量是极其可观的，如此使铁芯与线圈的绝缘受到威胁。与此同时，还可能增加变压器的铁耗；其三，处于正常运行状态的变压器，必须确保变压器的铁芯处在一点接地的状态，假如，存在多点接地的现象，那么会引发变压器的局部发热，甚至严重的会导致变压器跳闸或损坏。
（三）变压器油渗漏故障
在生产变压器的过程中，存在着焊接缺陷、密封不好的现象极易致使变压器漏油。当变压器运行时，受到包括变压器振动、高潮环境影响与材料热膨胀系数不同，都会致使变压器油的渗漏。
（四）变压器绝缘故障
大型变压器的绝缘存在着薄弱部分，所使用的绝缘材料中有气泡或在变压器运行的过程中受潮，容易产生围屏的树枝状的放电故障，致使变压器受损。在变压器的生产过程中，绝缘体的表面存在气泡或者被污染。在变压器的运行过程中，表面存在的气泡游离可以促使介质过热，极易造成绝缘被击穿；而绝缘表面存在着污染，极易致使表面放电，表面绝缘发生破坏。假如变压器的运行长期处于过负荷状态，加之绝缘油缺乏维护，从而加速了固体绝缘与绝缘油的老化，进而发生电气击穿[2]。
二、变压器的继电保护设计
变压器的继电保护通常包括以下几种保护类型，即：其一，瓦斯保护，其主要针对的是变压器内部发生的短路故障和降低油面故障；其二，纵联差动保护，其主要针对的是变压器的故障[改为“故障”]短路、绕组匝间短路与单相接地短路；其三，复合电压启动时的过电流保护，属于后备保护；其四，过励磁保护；其五，过负荷保护；其六，零序电流保护，其主要针对的是大电流接地系统中变压器的外部接地短路。
（一）变压器的本体保护
变压器的本体保护就是非电量保护，其是变压器油箱内部温度、气体和油位等故障的重要反映，其涵盖了瓦斯保护、有载调压瓦斯保护和压力释放保护。当变压器出现油渗漏故障或者变压器匝间短路，通常情况下差动保护不会运作，而非电量保护可以通过检测瓦斯运作。根据实际情况可知，大多数变压器的油箱内的故障是由瓦斯保护运作出口的。瓦斯保护的运作原理为，当变压器的油箱内部产生故障时，因为短路电弧或者电流的作用，变压器绝缘材料或者油会发生分解而产生瓦斯，但这些气体上浮至油枕的顶部，气体的量比较大时从而导致瓦斯继电器启动；当气体量较小的进修会导致轻瓦斯警告信号启动，当气体较多时[改为“至”]重瓦斯保护运作切开主变每侧开关被启动。
（二）变压器[改为“差动”]差动保护
比率制动差动保护和差动速断保护都属于变压器差动保护。通常情况下，比率制动差动保护可以解决变压器故障，但是在变压器出现内部严重故障时短路电流过大，高次[改为“高次”]谐波分量过大与电流互感器饱和等等情况时启动差动速断保护，当差动电流太大时没有制动量瞬时运作，运作的时间比较短暂，这时电流互感器还没有达到严重饱和，所以可以准确的切除故障。差动速断保护整定值需躲过最大不平衡电流与励磁[改为“涌”]涌流，当变压器处于正常运行时可靠而不运作[3]。
（三）变压器的后备保护
变压器的后备保护中的一种为复合电压起动过流保护，变压器在过负荷状态下运行时，不会立刻致使变压器受损，通常情况下只是发出过负荷的信号。为了当变压器外部故障时避免其过负荷误发，变压器的过负荷运作的时间大于变压器过流保护运作的时间，通常在九到十秒之间。
结论
作为国家电网系统内最主要的设备之一的变压器，其使国家电网稳定运行产生直接的影响。由于存在着多种因素，致使变压器会出现各种故障，继电保护的主要作用为保护设备的安全与电力系统的运行稳定，探究变压器的故障类型分析与其继电保护设计具有极其重要的意义。
参考文献：
[1]张又文,冯斌,陈页,廖伟涵,郭创新.基于遗传算法优化XGBoost的油浸式变压器故障诊断方法[J].电力自动化设备,2021,41(02):200-206.
[2]陈华,王强,刘晓坤.基于BAS-BP模型的变压器故障诊断[J].信阳师范学院学报(自然科学版),2020,33(04):635-639.
[3]吴春年,潘生华.智能诊断方法在电力变压器故障识别中的应用研究[J].信息通信,2020(08):124-125.