電力變壓器是電力系統中重要的電氣設備，它的故障將對電力系統的安全連續運行帶來嚴重影響，同時大容量的變壓器也是非常貴重的設備。因此，必須根據電力變壓器的容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的繼電保護裝置。
電力變壓器故障通常分為油箱內故障和油箱外故障。油箱內故障包括高壓側或低壓側繞組的相間短路、匝間短路，中性點直接接地側的單相接地短路。這些故障對變壓器來說是非常嚴重的，因為油箱內短路故障產生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣，燒壞鐵芯，而且還會因為絕緣材料和變壓器油的氣化，可能引起油箱的變形破裂。所以，繼電保護應儘可能快地切除這些故障。
油箱外最常見的故障，主要是變壓器套管和引出線上發生的相間與接地短路。
根據《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的規定，變壓器一般裝設下列繼電保護裝置：
（1）反應變壓器油箱內部各種故障和油麵降低的瓦斯保護。0.8MVA及以上油浸式變壓器和0.4MVA及以上車間內油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。當油箱內故障產生輕微瓦斯或油麵下降時，應瞬時動作於信號；當產生大量瓦斯時，應動作於斷開變壓器各側斷路器。
（2）反應變壓器引出線、套管及內部短路故障的縱聯差動保護或電流速斷保護。這些保護要瞬時動作於斷開變壓器各側斷路器。
什麼是瓦斯保護？瓦斯保護的工作原理
瓦斯保護是變壓器內部故障的主保護。對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油麵下降等故障均能可靠動作。當油浸式變壓器的內部發生故障時，由於電弧作用使變壓器油及絕緣材料分解併產生大量的氣體，從油箱向油枕流動，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同。利用這種氣體或液體流動而實現的保護稱為瓦斯保護，也叫氣體保護。這種繼電器就稱為氣體繼電器。
氣體繼電器安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中，這樣油箱內的氣體都要通過氣體繼電器流向油枕，如圖1所示。變壓器頂蓋沿氣體繼電器方向與水平面應具有1%～1.5%的坡度，導油管應有2%～4%的坡度，這樣有利於氣體通過氣體繼電器。（圖中1—氣體繼電器、2—油枕、3—變壓器頂蓋、4—連接管道）
圖 1
氣體繼電器有浮筒擋板式和開口杯擋板式兩種型式，均有兩對觸點引出，這兩對觸點分別為輕瓦斯和重瓦斯。開口杯擋板式氣體繼電器的結構如圖2所示。
圖 2
變壓器正常運行時，氣體繼電器充滿油，開口杯浸在油內，處於上浮位置。觸點斷開。
變壓器內部發生輕微故障時，產生的氣體逐漸彙集在氣體繼電器的上部，迫使繼電器內油麵下降。開口杯在重力作用下隨著油而降低而下沉，永久磁鐵4隨之落下，接通幹簧觸點5-6，發出"輕瓦斯動作"信號。值得注意的是，變壓器漏油時，由於油麵下降，氣體繼電器也將發出"輕瓦斯動作"信號。
變壓器內部發生嚴重故障時，油箱內產生大量的氣體，強烈油流衝擊氣體繼電器擋板，當油流速度達到或者超過氣體繼電器整定值時，擋板被衝動，永久磁鐵8靠近幹簧觸點9-10，觸點閉合後發出“重瓦斯跳閘”脈衝，跳開變壓器各側的斷路器。（動作示意圖見圖3）
圖 3
瓦斯保護裝置原理接線如圖4所示。
氣體繼電器KG的上觸點（輕瓦斯觸點）閉合，發出“輕瓦斯動作”信號。氣體繼電器的下觸點(重瓦斯觸點)閉合，經信號繼電器KS、切換片（XS），起動出口中間繼電器KOM，跳開變壓器兩側的斷路器。為了防止變壓器內部故障時，衝擊氣體繼電器擋板的油流速不穩，造成觸點的抖動，致使斷路器不能可靠跳閘，出口中間繼電器採用具有保持特性的中間繼電器。即重瓦斯觸點一經閉合，出口中間繼電器將起動並自保持到斷路器跳開。
圖 4
下一講介紹變壓器的差動保護，敬請關注！
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