变压器的保护装置有哪些

　　变压器的保护装置是保障其安全稳定运行的关键，能及时检测故障、发出警报并切断电源，避免设备损坏或事故扩大。以下按保护对象和功能分类，详细介绍常见的变压器保护装置：

　　一、针对内部故障的保护装置

　　主要检测变压器绕组、铁芯、油箱内部的短路、绝缘损坏等故障，是最核心的保护类型。

　　1.瓦斯保护（气体继电器保护）

　　适用场景：油浸式变压器（最核心的内部故障保护），利用油箱内故障产生的气体或油流动作。

　　工作原理：

　　变压器内部轻微故障（如局部过热、绝缘老化）时，绝缘材料分解产生少量气体，聚集在气体继电器上部，使继电器内油面下降，轻瓦斯触点闭合，发出告警信号；

　　内部严重故障（如绕组短路）时，瞬间产生大量气体和强烈油流，冲击继电器挡板，重瓦斯触点闭合，发出跳闸信号，切断变压器电源。

　　关键作用：灵敏检测绕组匝间短路、铁芯烧损、油面降低等内部故障，是油浸式变压器的“主保护”之一。

　　2.纵联差动保护

　　适用场景：各种容量的变压器，尤其大容量变压器（1000kVA以上），作为内部短路的主保护。

　　工作原理：

　　在变压器原、副线圈两侧分别安装电流互感器（CT），将两侧电流转换为小信号后接入差动继电器。正常运行或外部故障时，两侧电流大小相等、相位相反，差动继电器无电流；

　　当变压器内部发生短路时，两侧电流不平衡，差动继电器流入故障电流，达到整定值后动作，发出跳闸信号。

　　优势：反应迅速（动作时间0.05-0.1秒），能有效检测绕组相间短路、接地短路等严重故障，不受外部故障影响。

　　二、针对外部故障及异常运行的保护装置

　　主要应对变压器外部短路、过负荷、电压异常等非内部核心故障的情况。

　　1.过电流保护

　　适用场景：防御变压器外部短路（如线路短路）或内部故障引起的过电流，作为差动保护的后备保护。

　　工作原理：通过电流互感器监测绕组电流，当电流超过设定值（通常为额定电流的1.2-1.5倍）且持续一定时间后，继电器动作，先发出告警，若电流持续增大则跳闸。

　　特点：动作时限按“阶梯原则”整定，确保在外部故障时先跳故障线路，避免变压器误跳闸。

　　2.过负荷保护

　　适用场景：防止变压器长期过负荷运行导致绕组过热、绝缘老化。

　　工作原理：监测绕组电流，当电流超过额定值（通常为1.1-1.5倍额定电流）且持续一定时间（如10-60分钟），继电器发出告警信号，提醒运行人员减负，一般不直接跳闸（除非过负荷严重）。

　　应用：对无人值守或重要变压器，过负荷保护可联动自动减载装置。

　　3.零序电流保护

　　适用场景：防御变压器中性点接地侧的单相接地故障（如绕组对铁芯接地）。

　　工作原理：通过零序电流互感器检测中性点回路的零序电流（接地故障时零序电流显著增大），当电流超过整定值时动作，发出跳闸信号。

　　注意：仅适用于中性点直接接地或经消弧线圈接地的变压器。

　　4.过电压保护

　　适用场景：防止雷电过电压、操作过电压（如开关合闸/分闸）击穿变压器绝缘。

　　保护装置：

　　避雷器：并联在变压器高压侧，当电压超过阈值时击穿放电，将过电压引入大地，限制绕组电压；

　　过电压继电器：监测绕组电压，超过设定值（如1.2倍额定电压）时发出告警或跳闸。

　　三、针对特殊故障的保护装置

　　根据变压器类型或运行环境增设的专项保护。

　　1.温度保护

　　适用场景：油浸式或干式变压器的绕组、油温过高保护。

　　保护装置：

　　油温温度计：监测油箱顶层油温，超过85-95℃时告警，超过95-105℃时跳闸；

　　绕组温度计：通过埋入绕组的热电偶或电阻传感器直接监测绕组温度，响应更灵敏。

　　作用：弥补瓦斯保护对缓慢过热故障的不敏感性，防止绝缘因高温加速老化。

　　2.压力释放保护

　　适用场景：油浸式变压器，作为瓦斯保护的补充。

　　工作原理：变压器内部严重故障时，油箱内压力急剧升高，压力释放阀自动开启，释放油气降低压力，避免油箱爆炸；同时联动跳闸或告警信号。

　　3.冷却系统故障保护

　　适用场景：配备强迫冷却系统（如风扇、油泵）的大型变压器。

　　工作原理：监测冷却系统电源、风扇/油泵运行状态，若冷却失效，发出告警信号，同时限制变压器负荷（避免因散热不足导致过热）。

　　四、保护装置的配置原则

　　变压器保护装置的配置需根据容量、电压等级、重要性确定，核心原则如下：

　　小型变压器（<1000kVA）：配置瓦斯保护（油浸式）、过电流保护、过负荷保护；

　　中型变压器（1000-8000kVA）：增加纵联差动保护、零序电流保护；

　　大型变压器（>8000kVA）：全面配置上述保护，同时增设温度保护、压力释放保护、冷却系统保护等，形成“主保护+后备保护+异常保护”的多层防护体系。

　　总结

　　变压器的保护装置通过“检测故障-判断类型-执行动作”的逻辑，实现对内部短路、外部故障、异常运行状态的全方位防护。其中，瓦斯保护和纵联差动保护是内部故障的核心主保护，过电流、过负荷等是后备和异常保护，各类装置协同工作，确保变压器在电力系统中安全、高效运行。实际应用中，需根据变压器参数和运行环境优化保护配置，定期校验装置灵敏度，避免误动或拒动。