在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属挡板，两者都装在有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变
压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。
瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。其缺点则是不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。
3.3 配电变压器纵联差动保护
(1) 纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。对双绕组和三绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如图7－5所示。
图7-5 配电变压器纵联差动保护的原理接线 （a）双绕组变压器正常运行时的电流分布； （b）三绕组变压器区内部故障时的电流分布
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由于配电变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵联差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等。在保护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次值，保护动作。纵联差动保护动作后，跳开变压器两侧断路器。例如在图7－5（a）中，应使
''I1'I2 I?I? (3-1) ?nTA1nTA2'2''2nTA2I1'' ?'?nT (3-2)
nTA1I1由此可知，要实现变压器的纵差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比nT，这是与送电线路的纵差动保护不同的。这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。一般内部故障流入差回路中的电流值远大于差动保护的起动电流。因此纵联差动保护有较高的灵敏度。
(2) 配电变压器差动保护产生不平衡电流的原因
在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流Ibp。差动保护的动作电流应大于最大不平衡电流，以保证保护范
围外部短路时差动保护不动作。不平衡电流增大，将使保护的灵敏度降低。
1) 由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流。 2) 由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流。 3) 由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流。 4) 带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流。
3.4 配电变压器的电流速断保护原理
配电变压器的电流速断保护是反应电流增大而瞬时动作的保护。装于变压器的电源侧，对变压器及其引出线上各种型式的短路进行保护。为保证选择性，速断保护只能保护变压器的部分，一般能保护变压器的原绕组，它适用于容量在10MVA以下较小容量的变压器，当过电流保护时限大于0.5S时，可在电源侧装设电流速断保护，其原理接线如图7－4所示。
(1) 电流速断保护的整定计算
按躲开变压器负荷侧出口出点短路时的最大短路电流来整定，即
Idz?KhId?max （3-3）
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(2) 躲过励磁涌流
根据实际经验及实验数据，一般取
Idz?(3~4)Ie?T （3-4）
按上两式条件计算，选择其中较大值作为变压器电流速断保护的起动电流。
(3) 灵敏度校验
按变压器原边d2点短路时，流过保护的最小短路电流校验，即 Klm(2)Id?2?min?2 (3-5)
Idz 配电变压器电流速断保护的优点是接线简单，动作迅速。缺点是只保护变压器的
一部分。
3.5 配电变压器的过电流保护
反应相间短路电流增大而动作的过电流保护作为变压器的后备保护。为满足灵敏度要求、可装设过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护，负序过电流保护，甚至阻抗保护。
(1) 配电变压器相间短路过电流保护
简单过电流保护装置的起动电流按躲开变压器可能出现的最大负荷电流进行整定。具体问题应作如下考虑：
1) 对并列运行的变压器，应考虑切除一台变压器时所出现的过负荷。当各台变压器的容量相同时，可按下式计算
Idz?Kkn?Ie?T (3-6) Khn?12) 对降压变压器应考虑电动机的自起动电流。过电流保护的动作电流为
Idz?KkKzqKhIe?T (3-7)
保护装置的灵敏度校验
Klm?Id?min (3-8) Idz 过电流保护作为变压器的近后备保护，灵敏系数要求大于1.5，远后备保护的灵敏系数大于1.2。保护的动作时间比出线的第III段保护动作时限长1个时限阶段。过电流保护装置应装于变压器的电源侧，采用完全星形接线，其单相原理接线如图 7－22所示。保护动作后，跳开变压器两侧断路器。
(2) 低电压起动的过电流保护
当过电流保护不能满足灵敏度要求时可采用低压起动的过电流保护。只有电压测量元件和电流测量元件同时动作后才能起动时间继电器，经预定的延时发出跳闸脉冲。低压测量元件的作用是保证外部故障切除后电动机自起动时不动作，因而电流元
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件的起动电流按躲开变压器的额定电流整定，不再考虑自起动系数。
Idz?KkIe?T (3-9) Kh低电压元件的起动值应小于在正常运行情况下母线可能出现的最低工作电压。同时，在外部故障切除后电动机自起动过程中，保护必须返回。根据运行经验，低电压继电器的动作电压为
Udz?0.7Ue?T (3-10)
电压元件的灵敏度
Klm?Udz?1.2 (3-11) Ud?min对于升压变压器，如果低电压继电器只接在一侧电压互感器，当另一侧短路时，往往灵敏度不够，此时可采用两套低电压元件分别接在变压器两侧的电压互感器上。两级电压继电器的接点并联。为防止电压互感器二次断线低电压继电器误动，应加装电压互感器断线监视继电器发出断线信号。
(3) 复合电压起动的过电流保护
复合电压起动的过电流保护原理接线如图7－24所示，它由负序电压滤过器、过电压继电器及低电压继电器组成复合电压起动回路。当发生各种不对称短路时，出现负序电压，过压继电器动作，其常闭接点断开低电任继电器的电压线圈回路，使加于低电压继电器线圈上的电压变为零，低电压继电器动作，低压闭锁开放。若电流继电器也动作，则起动时间继电器，经预定延时发出跳闸脉冲。负序过电压继电器整定值较低，不对称短路时灵敏度较高。
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当发生三相短路时，也会短时出现负序电压。负序电压使继电器动作，起动低电压继电器。低电压继电器接点返回起动中间继电器，闭锁开放。由于低电压继电器返回电压较高。三相短路后，若母线电压低于低电压继电器的返回电压，则低电压继电器不会返回。由此可见，复合电压起动的过电流保护在不对称短路时低电压继电器闭锁灵敏度高，而在三相对称短路时，将其灵敏度提高几个低电压继电器的返回系数，一般为1.15～1.2倍。
复合电压起动的过电流保护的电流元件和低电压元件的整定同低压闭锁过电流保护。负序电压继电器的动作电压根据运行经验为
Udz?(0.06~0.12)Ue?T (3-12) 灵敏度校验与上述两种过电流保护相同。当采用低电压起动的过电流保护，电压元件不满足灵敏度要求时，采用复合电压起动的过电流保护。这种保护方式灵敏度高，接线简单，故应用比较广泛。
3.6 配电变压器的过负荷保护
配电变压器过负荷电流三相对称，过负荷保护装置只采用一个电流继电器接于一相电流回路中，经过较长的延时后发出信号。对于三绕组变压器，三侧都装有过负荷起动元件，对于双绕组变压器，过负荷保护应装于电源侧。原理接线图如右图所示。
过负荷保护的整定计算：过负荷保护的动作电流按躲过变压器的额定电流进行整定 Idz?KKIe?T (3-13) Kh 配电变压器过负荷保护原理接线图
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