為了提高設備運行的可靠性，保證設備的安全，大型電力變壓器均設置了電量和非電量保護。變壓器內部故障時如果這些保護能正確運作，及時切斷電源，便限制了電能轉化為熱能和化學能，也限制了油體積的劇烈膨脹及絕緣紙和絕緣油分解成氣體。這樣就可以將故障控制在允許的範圍內，有效保護主變，避免故障擴大，減少損失。由於電量保護本身固有的特點，當故障在電量保護的靈敏度或故障種類之外時，就必須依靠非電量保護來保證主變的安全。
一、瓦斯保護原理及設置原則 。
電力變壓器的電量型繼電保護，如差動保護、電流速斷保護、零序電流保護等對變壓器內部故障是不靈敏的，這主要是內部故障從匝間短路開始的，短路匝內部的故障電流雖然很大，但反映到線電流卻不大，只有故障發展到多匝短路或對地短路時才能切斷電源。
變壓器內部故障的主保護是瓦斯保護，它能瞬間切除故障設備，但氣體繼電器的靈敏度卻取決於整定值（流速）。
1、輕瓦斯保護 。
(1)保護原理
內部故障比較輕微或在故障的初期，油箱內的油被分解、汽化，產生少量氣體積聚在瓦斯繼電器的頂部，當氣體量超過整定值時，發出報警信號，提示維護人員進行檢查，防止故障的發展。
(2)設置原則
氣體容積動作整定值一般為250～300mL，其動作接點應接入報警信號。
2、重瓦斯保護
(1)保護原理
變壓器油箱內部發生故障時，油箱內的油被分解、汽化，產生大量氣體，油箱內壓力急劇升高，氣體及油流迅速向油枕流動，流速超過重瓦斯的整定值時，瞬間動作切除主變。
(2)設置原則
由於變壓器內部故障產生電弧時，故障點附近的油將被高溫分解，由液態的高分子電離分解為氣態的氫氣及烴類氣體。少量氣體首先溶於變壓器油中，當產氣速率大於溶解速率時，就在故障區域產生氣泡。分解的氣體佔了變壓器油的空間，必定有同體積的變壓器油被擠向儲油櫃。油流和氣體是同時發生的，一定的產氣速率必定有一定的油流速通過瓦斯繼電器，而產氣的速率則取決於燃弧功率：因此為把故障範圍限制在儘可能小的區域內，通過變壓器瓦斯繼電器油的流速整定值就應該小於最小故障功率的產氣速率。所以，瓦斯繼電器流速的整定應考慮最小的故障功率以及地震和強迫油循環變壓器油泵同時全部啟動的影響，並考慮壓力釋放閥保護與重瓦斯保護的配合。
二、壓力釋放閥的保護原理及設置原則
1、保護原理：
壓力釋放閥是用來保護油浸電氣設備的裝置，即在變壓器油箱內部發生故障時，油箱內的油被分解、氣化，產生大量氣體，油箱內壓力急劇升高，此壓力如不及時釋放，將造成變壓器油箱變形、甚至爆裂。
安裝壓力釋放閥可使變壓器在油箱內部發生故障、壓力升高至壓力釋放閥的開啟壓力時，壓力釋放閥在2ms內迅速開啟，使變壓器油箱內的壓力很快降低。當壓力降到關閉壓力值時，壓力釋放閥便可靠關閉，使變壓器油箱內永遠保持正壓，有效地防止外部空氣、水分及其他雜質進入油箱，且具有動作後無元件損壞，無需更換等優點，目前已被廣泛應用。
2、設置原則及運行要求：
由於大多數變壓器廠家規定壓力釋放閥接點作用於跳閘，曾發生過多次因壓力釋放閥的二次迴路絕緣降低引起跳閘停電事故。為此，變壓器運行規程(DL／T 572—95)規定“壓力釋放閥接點宜作用於信號” 。但當壓力釋放閥動作而變壓器不跳閘時，可能會引發變壓器的缺油運行而導致故障擴大。為此，可採用瓦斯繼電器與之相配合來保護變壓器：當壓力釋放閥動作導致油位過低時， 瓦斯繼電器的下部浮子下沉導通，發出跳閘信號。
三、壓力突變保護原理及設置原則
1、保護原理
感應特定故障下油箱內部壓力的瞬時升高，根據油箱內由於事故造成的動態壓力增長來動作的。當變壓器內部發生故障，油室內壓力突然上升，當上升速度超過一定數值，壓力達到動作值時，壓力開關動作，發出信號報警或切斷電源使變壓器退出運行。該保護比壓力釋放閥動作速度更快，但不釋放內部壓力。
2、設置原則
其動作接點應接入主變的報警或跳閘信號，動作值應根據變壓器廠家提供的值進行整定和校驗。
四、溫控器保護原理及設置原則
為保護變壓器的安全運行，其冷卻介質及繞組的溫度要控制在規定的範圍內，這就需要溫度控制器來提供溫度的測量、冷卻控制等功能。當溫度超過允許範圍時，提供報警或跳閘信號，確保設備的壽命。
溫度控制器包括油麵溫度控制器和繞組溫度控制器。
1、測溫原理
（1）油麵溫控器的測溫原理：
溫控器主要由彈性元件、毛細管和溫包組成，在這三個部分組成的密閉系統內充滿了感溫液體，當被測溫度變化時，由於液體的“熱脹冷縮”效應，溫包內的感溫液體的體積也隨之線性變化，這一體積變化量通過毛細管遠傳至表內的彈性元件，使之發生相應位移，該位移經齒輪機構放大後便可指示該被測溫度，同時觸發微動開關，輸出電信號驅動冷卻系統，達到控制變壓器溫升的目的。
（2）繞組溫度控制器的測溫原理。
變壓器油麵溫度是可以直接測量出來的，但繞組由於處於高壓下而無法直接測量其溫度，其溫度的測量是通過間接測量和模擬而成的。繞組和冷卻介質之間的溫差是繞組實際電流的函數，電流互感器的二次電流(一般用套管的電流互感器)和變壓器繞組電流成正比。電流互感器二次電流供給溫度計的加熱電阻，產生一個顯示變壓器負載的讀數，它相當於實測的銅一油溫差(溫度增量)。這種間接測量方法提供一個平均或最大繞組溫度的顯示即所謂的熱像。
（3）測量值的遠程顯示原理
為了將測量值傳送到控制室作遠程指示，溫度控制器將銅或鉑電阻傳感器阻值的變化或溫度變化產生的機械位移變為滑線變阻的阻值變化，模擬輸出為4～20mA電信號，在遠方轉化為數字或模擬顯示。使用滑線變阻的形式，其優點是接線比較簡單，對於較長的傳輸途徑不需要補償線路，電流信號對雜散磁場和溫度干擾不敏感。
2、設置原則
大型電力變壓器應配備油麵溫度控制器及繞組溫度控制器，並有溫度遠傳的功能，為能全面反映變壓器的溫度變化情況，一般還將油麵溫度控制器配置雙重化，即在主變的兩側均設置油麵溫度控制器。
要發揮溫度控制器對變壓器的保護作用，關鍵在於保證控制器的準確性。某220kV變電站因將油溫啟動冷卻器接點與跳閘接點的迴路對調，導致變壓器運行中油溫升高，達到啟動冷卻器的溫度值時引起變壓器誤跳閘。所以溫度控制器必須按規程進行定期校驗，並保證接點回路接線的正確，防止因接線錯誤導致變壓器的誤跳閘。
五、油位計的保護原理及設置原則
1、油位計原理：
指針式油位表通過連桿將油麵的上下線位移變成角位移信號使指針轉動，間接顯示油位。
2、設置原則
油位是反映油箱內油位異常的保護。運行時，因變壓器漏油或其他原因使油位降低時動作，發出告警信號。
只有充分了解了電力變壓器的非電量保護，才能有效的配合變壓器的電量保護（前面文章發過）共同保護變壓器的安全穩健的運行。
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