系统的正常运行带来严重的影响。因此，我们必须研究变压器有哪些故障和不正常运行状态，以便采取相应的保护措施。
变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路以及中性点直接接地侧的接地短路。这些故障的发生会危害电力系统的安全连续供电。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。
变压器外部短路引起的过电流、负荷长时间超过额定容量引起的过负荷、风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等，这些运行状态会使绕组和铁芯过热。此外，对于中性点不接地运行的星形接线方式变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式下会发生变压器的过励磁，引起铁芯和其它金属构件的过热。
主保护：电流差动保护、瓦斯保护
后备保护：过电流保护/低压闭锁过电流保护/复合电压闭锁过流保护/阻抗保护/零序过电流保护/零序过电压保护/过负荷保护/过激磁保护。
两种配置模式：
（1）主保护、后备保护分开设置
（2）成套保护装置，重要变压器双重化配置
2.3.2纵联差动保护
以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图5所示。 ?1′ ?2′ nl 1 nB nl 2 ?2′′ ?1′′
?2′- ?2′′ I- I
图5变压器纵差动保护的原理接线
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵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，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。例如在图5中，应使
I1I''1'''Inl1=nl2 I 2=2=
''nl2I?1nI'1=nB 或l1'
式中nl1—高压侧电流互感器的变比；
nl2—低压侧电流互感器的变比；
nB—变压器的变比（即高、低压侧额定电 压之比）。
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
nB，这是与前述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。 本次设计所采用的变压器型号为：SZ-25000/110。对于这种大型变压器而言，它都必需装设单独的变压器差动保护，这是因为变压器差动保护通常采用两侧电流差动，其中高电压侧电流引自高压侧电流互感器，低压侧电流引自变压器低压侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为二组电流互感器所限定的区域，从而可以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。所以我们用纵联差动保护作为变压器的主保护，其接线原理图如图5所示。正常情况下,I'2=I''2即：
'I1''''n2I1I1??????nT（变压器变比）
'n1n1n2I1所以这时Ir=0，实际上，由于电流继电器接线方式，变压器励磁电流，变比误差等影响导致不平衡电流的产生，故Ir不等于0 ，针对不平衡电流产生的原因不同可以采取相应的措施来减小。
尽管纵联差动保护有很多其它保护不具备的优点，但当大型变压器内部产生严重漏油或匝数很少的匝间短路故障以及绕组断线故障时，纵联差动保护不能动作，这时我们还需对变压器装设另外一个主保护——瓦斯保护。
图6纵联差动保护原理示意图
2.3.3瓦斯保护
瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到优势互补，效果更佳。
瓦斯保护的工作原理：
当变压器内部发生轻微故障时，有轻瓦斯产生，瓦斯继电器KG的上触点闭合，作用于预告信号；当发生严重故障时，重瓦斯冲出，瓦斯继电器的下触点闭合，经中间继电器KC作用于信号继电器KS，发出警报信号，同时断路器跳闸。瓦斯继电器的下触点闭合，也可利用切换片XB切换位置，只给出报警信号。
瓦斯保护的整定：
瓦斯保护有重瓦斯和轻瓦斯之分，它们装设于油箱与油枕之间的连接导管上。其中轻瓦斯按气体容积进行整定，整定范围为：250～300cm3,一般整定在250cm3 。重瓦斯按油流速度进行整定，整定范围为：0.6～1.5m/s,一般整定在1m/s 。瓦斯保护原理如图7所示。
图7瓦斯保护原理示意图
2.3.4保护配置的整定
对于本次设计来说，变压器的主保护有纵联差动保护和瓦斯保护，其中瓦斯保护一般不需要进行整定计算，所以仅对纵联差动保护进行整定如下： (1)避越变压器的励磁涌流： Idz?krel?Ie?1.3?165?214?A?
其中krel为可靠系数，取1.3，而
Ie?se3ue?31500?165?A?为变压器的额定电流。
3?110Idz?krel?ktxkfzqfi??u110??fza?Idz.max(2)避越外部短路时的最大不平衡电流：
(3)?1.3?1?1?0.1?0.1?0.05??995?323.38
?1.3?1?1?0.1?0.1?0.05??995?323.38
其中Ktx为电流互感器同型系数，型号相同时取0.5，型号不同时取1，这里为避免以后更换设备的方便故取1；kfzq为非周期分量引起的误差，取1；?fza建议采用中间值0.05；?u110取0.1； Idz.max(3)为变压器外部最大运行方式下的三相短路电流，由前面的计算结果知Idz.max(3)=995。
(3)躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流：
Idz?1.3Ie?1.3?165?214?A?
而保护基本侧的动作电流取：Idz.js?1296?A?
(4)确定差动继电器的动作电流和基本侧差动线圈的匝数：
差动继电器的动作电流：Idz.j.jb.js?Ie2.jb?Idz.jb.js?2.38?1296?18.7?A?
Ie.jb165其中Ie.jb?Ie?165?A?为电流互感器的一次侧额定电流；
Ie2.jb?3Ie3?165??2.38?A?为电流互感器的二次额定电流。 60060055Aw0Idz.j,jb.js?120?6.4?t? 18.7差动线圈匝数： wcd.js?实际整定匝数选用： wcd.z?6?t?
所以继电器的实际动作电流为： Idz.j.jb?120?20?A?
wcd.z保护装置的实际动作电流为： Idz.jb?Ie.jb?Idz.j.jbIez.jb?20?165?1389?A? 2.38变压器差动保护参数计算结果如下表7-1：
变压器 额定电压/kV
B1
110
B2
11
B3
110
B4
110
额定电流 Ie/A
31500?165
3?110D
31500?165
3?110d
2000?185
3?115
y
2000?1853?115y
互感器接线方式 互感器计算变比
3?16558 ?553?16558 ?553?185320 ?55
3?185320?55互感器选择变比 电流互感器二 次额定电流
100/5 58/20=2.9
100/5 58/20=2.9
400/5
320/8=4
400/5
320/80=4
(5) 校验保护的灵敏系数: