冯小涛
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摘要：随着电力工程的迅速发展，科技的不断提高，变压器故障受到更多人的关注。因此，其安全稳定的运行将直接影响电气控制系统，甚至是自动化设备使用的可靠性。随着我国经济建设的快速发展，人们的生活质量不断提升，对自动化设备的依赖程度也越来越高，对变压器保护的要求也随之提高，针对变压器故障类型以及继电保护设计与研究具有重要意义。
关键词：变压器故障;类型分析;继电保护;设计研究
引言
变压器作为电力系统中不可或缺的关键设备，一旦出现问题，就会使整个电力系统全盘崩溃，甚至可能出现相关的安全问题，造成很大的安全隐患，会使生产生活停滞，造成严重的后果。所以对变压器故障进行解决是相关专业人员必须具备的专业技能。
1继电保护技术的具体内涵
继电保护装置是指为了保护相关的电气元件，在变压器出现故障的时候较为快速和准确的切除出现的故障，由此达到不伤害元件，降低经济损失的目的。在变压器出现故障时，通过进行高压电测量来监控在配电、用电以及输电过程中的各个环节的相关的电气元件的使用状态，当相关的电气元件出现问题时，能够通过机电保护的可靠性，尽快发出报警信号，使相关的专业人员能够尽快发现电气元件出现了问题，并作出迅速的反应。继电保护技术能够在发现问题并迅速示警之后，通过相关的动作使得电气元件的断路器跳闸，从而能够迅速从保护电气元件的方面出发，来切除故障。在经过这样的保护机制之后，继电保护技术能够自动重合闸门，在使用电器元件的通路中自动投入备用电源，并自动减轻相关电气元件的负荷，通过遥控、监控等对变压器进行进行维护。
2变压器常见故障类型
2.1电性故障
在电应力作用下，变压器绝缘裂化所致故障，就被称电性故障。按照能量密度大小，可以将电性故障划分为低能放电、局部放电、高能放电等。对于局部放电，多位于变压器内腔空腔、绝缘介质空隙、电极等位置。由于能量密度比较小，极易恶化为高能放电故障。低能放电故障，主要是在阻抗分压作用下，变压器内部金属部件接触不良，在电压异电级间，会产生悬浮电位，能量密度较小，存在间歇性特点。高能放电故障的突发性较强，会导致绕组间、层间击穿故障等。在短时间内，会产生大量故障气体。
2.2变压器的绕组故障
众所周知，绕组作为整个变压器中的核心电气部件，其主要的功能是将电能进行传输与转换，是电气控制回路电压输入与输出的关键。变压器的绕组故障通常指发生在绕组中的某些故障，例如变压器线圈或者绝缘中的故障，线圈短路、断路、接线松动、位移或是线圈烧损都可能引起变压器绕组故障。变压器线圈导线表面如果没有进行光滑处理，在出厂后其表面仍带有毛刺，当变压器在电气控制运行过程中受到磁力作用时，导线上的毛刺损伤绝缘，从而导致线圈匝间发生短路；再者，如果变压器工作环境恶劣，当水分进入线圈绝缘层后，变压器在其运行过程中也极易发生线圈匝间短路；此外，线圈接头点焊质量不够牢靠，会导致线圈引出线与套管导电杆连接不稳定，如此一来，变压器在运行过程中会因为接头持续发热而引起局部绝缘迅速老化，当绝缘情况恶化到一定程度时，线圈被过大的电流熔断，绕组发生断路。变压器在正常工作状态时一旦发生较为严重的外部短路状况，在电磁力与机械力的双重作用下，绕组的结构会产生塑性变形，其形状会产生不可逆的变化，导致电路传输以及散热状况恶化，这通常也是变压器绕组发生变形的主要原因之一。
2.3运行性故障
运行性故障是指相关的电器元件在运行过程中出现了故障，本文以电流互感器和低压侧短路故障为例。低压侧的母线电流增加，导致电压下降，感应到这一故障之后，继电保护技术会在很短的延迟之内完成断开低压侧断路器的操作，这一操作能够使得低压侧的母线电压及时恢复，电流得到恢复，以此来保护主变压器。但由于发生故障的部分并没有得到隔离，短路的电流仍旧在从主变压器发生故障的部位输送，所以高压一侧的故障电流仍旧存在。
但由于相关的限制，高压一侧的电流电压并不能得到释放，因而电压并不能得到可靠的开放性动作，所以故障部位不能得到及时有效的切断，所以形成了保护盲区。
2.4过热故障
在热应力作用下，变压器绝缘部件老化所致过热现象，就被称为过热故障。故障产生的温度高低，会细化为低温过热、中温过热、高温过热等类型。不同温度的过热故障划分标准为300℃、700℃。按照标准统计显示，大部分变压器过热故障，是由于分接开关接触不良所致。所以，铁芯多点接地故障、漏磁环流、局部短路等故障，也是由于变压器过热故障所致。
3继电保护设计与研究
3.1差动保护设计要点
差动保护设计是变压器保护中一种最常见也是最有效的方法之一。差动保护设计的主要原则是按照正常运行时的环流接线安装变压器两侧的电流互感器二次侧。在变压器正常运行情况下，差动继电器内的电流与两侧电流互感器二次电流非常接近，两者之间的差值几乎等于零，这种情况下，变压器处于正常运行状态，差动保护机制也不会启动。随着现代技术的不断发展和改革，差动保护设计的功能也越来越完善，尤其是高性能微型计算机处理芯片引入到差动保护机制的设计中，从而为进行继电保护装置的研究和应用带来了质的飞跃。基于高性能微型计算机处理芯片，目前已经研制出了一套包括主保护、后备保护两套微机保护的装置，大大提高了差动保护对变压器的保护，这种保护技术也得到了业内广泛的认可和普及应用。包括主保护、后备保护两套微机保护的装置针对变压器套管、引出线以及内部短路等故障可以实现全面和充分的保护和反映，尤其是针对高压侧电压在及以上的变压器，两套微机保护的装置显得尤为重要，不可或缺。两套微机保护的装置在高压侧电压在及以上的变压器故障保护上功能强大。一旦故障发生后，两套微机保护的装置可以实现瞬时动作断开各侧断路器的目的，这种瞬时动作断开也大大降低了故障对整个变压器的损坏，降低故障的发生几率和危害程度。针对双重差动保护装置，可以通过如下的方法进行设计：依次将第一套保护电流回路和第二套保护装置与原差动保护电流互感器的二次绕组和原后备保护电流互感器的二次绕组相连接，这两步必须按照依次按照顺序进行，由此可以实现在旁代时便无需进行切换操作。将第二套保护与原后备保护电流互感器的二次绕组相连接，虽然保护范围有所减少，但是可以实现保障旁代时两套保护全部处于运行状态。
3.2过载保护的设计要点
在通常情况下，变压器的过载保护都是三相对称的，也正如此保护装置仅仅需要将一个电流继电器连接到一相上且针对信号预设一定的延时动作即可实现。而对于双绕组的变压器而言，过载保护则应该放置于主电源单侧电源三相绕组降压型变压器内，如果绕组的容量相同，则可以将过载保护装置安装在电源侧，如果容量不同，则可以在电源侧与绕组容量最小的一侧加装过载保护装置。
结语
电力用户的发展带动了电力行业的发展，因此，社会对于电力变压器的需求量每年正呈现上升的趋势，以此为人们提供正常的电力运行系统，同时还能保证电力的稳定运行。但是在实际的运行期间，很多电力变压器在运行的期间会出现故障，为此，只有充分了解故障产生的原因，这样才能根据相关的实验数据以及规范化的标准，去制定合适的解决方案。通过综合电力变压器各方面的内容，加强设备的了解，以此进行必要的技术，对故障进行准确的判断，提出相应的检修策略，从而排除故障问题。
参考文献
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