電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，它的故障將對電力系統(tǒng)的安全連續(xù)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(shè)備。因此，必須根據(jù)電力變壓器的容量和重要程度裝設(shè)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(nèi)故障和油箱外故障。油箱內(nèi)故障包括高壓側(cè)或低壓側(cè)繞組的相間短路、匝間短路，中性點直接接地側(cè)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(nèi)短路故障產(chǎn)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，可能引起油箱的爆炸。所以，繼電保護應(yīng)盡可能快地切除這些故障。

油箱外常見的故障，主要是變壓器套管和引出線上發(fā)生的相間與接地短路。

根據(jù)《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護裝置：

(1)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種故障和油面降低的瓦斯保護。0.8MVA及以上油浸式變壓器和0.4MVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，應(yīng)瞬時動作于信號;當產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。

(2)反應(yīng)變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護。這些保護要瞬時動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。

什么是瓦斯保護?瓦斯保護的工作原理

瓦斯保護是變壓器內(nèi)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(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時，由于電弧作用使變壓器油及絕緣材料分解并產(chǎn)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(xiàn)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(nèi)的氣體都要通過氣體繼電器流向油枕。變壓器頂蓋沿氣體繼電器方向與水平面應(yīng)具有1%～1.5%的坡度，導(dǎo)油管應(yīng)有2%～4%的坡度，這樣有利于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)

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(jié)構(gòu)。

變壓器正常運行時，氣體繼電器充滿油，開口杯浸在油內(nèi)，處于上浮位置。觸點斷開。

變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，產(chǎn)生的氣體逐漸匯集在氣體繼電器的上部，迫使繼電器內(nèi)油面下降。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，接通干簧觸點5-6，發(fā)出"輕瓦斯動作"信號。值得注意的是，變壓器漏油時，由于油面下降，氣體繼電器也將發(fā)出"輕瓦斯動作"信號。

變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，強烈油流沖擊氣體繼電器擋板，當油流速度達到或者超過氣體繼電器整定值時，擋板被沖動，永久磁鐵8靠近干簧觸點9-10，觸點閉合后發(fā)出“重瓦斯跳閘”脈沖，跳開變壓器各側(cè)的斷路器。(動作示意圖見圖3)

瓦斯保護裝置原理接線。

氣體繼電器KG的上觸點(輕瓦斯觸點)閉合，發(fā)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(jīng)信號繼電器KS、切換片，起動出口中間繼電器KOM，跳開變壓器兩側(cè)的斷路器。為了防止變壓器內(nèi)部故障時，沖擊氣體繼電器擋板的油流速不穩(wěn)，造成觸點的抖動，致使斷路器不能可靠跳閘，出口中間繼電器采用具有保持特性的中間繼電器。即重瓦斯觸點一經(jīng)閉合，出口中間繼電器將起動并自保持到斷路器跳開。