在电力系统中广泛地用变压器来升高或降低电压。变压器是电力系统不可缺少的重要气设备。它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响,同时大容量的电力变压器也是十分贵重的设备。因此应根据变压器容量等级和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。
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接地短路。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。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。对于变压器发生的各种故障,保护装置应能尽快地将变压器切除。
实践表明,变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式;而变压器油箱内发生相间短路的情况比较少。
变压器的不正常运行状态主要有: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。这些不正常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工况下会使变压器过励磁,引起铁芯和其他金属构件的过热。变压器处于不正常运行状态时,继电保护应根据其严重程度,发出告警信号,使运行人员及时发现并采取相应的措施,以确保变压器的安全。
一、变压器装设的保护
（1）瓦斯保护:防御油箱内故障及油面的降低。
（2）差动保护或电流速断保护:防御变压器绕组套管及引出线上的故障(电流速断保护般用于10000kVA以下的变压器）。
（3）过电流保护:防御外部相间短路(作为瓦斯保护和差动保护的后备保护)。
（4）零序电流保护防御外部接地短路引起的过电流(对中性点直接地的电网内）。
二、变压器差动保护的原理
为了更形象的了解变压器差动保护原理，就如同下图，当左F左≠F右时所受的力的和不为零，木块不平衡，当F左=右木块所受的力的合力为零，木块是平衡静止的。
差动保护是利用基尔霍夫电流定律中“在任意时刻，对电路中的任一节点，流经该节点的电流代数和恒为零”的原理工作的。差动保护把被保护的变压器看成是一个接点，在变压器的各侧均装设电流互感器，把变压器各侧电流互感器副边按差接线法接线，即各侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，将同极性端子相连，并联接入差动继电器。
在继电器线圈中流过的电流是各侧电流互感器的副边电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路的;从理论上讲，正常情况下或被保护区域外故障时，流入变压器的电流和流出的电流(折算后的电流)相等，差动回路中的电流为零。（要使主变高低压测电流互感器二次侧电流值一致，必须选择不同变比的电流互感。）但因各种因素流过差动回路中存在不平衡电流，所以差动保护动作启动电流值需计算整定。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护变压器的各侧断路器跳开，使故障变压器断开电源。
产生变压器不平衡电流有以下几个重要的原因：
1、由变压器励磁涌流Ily所产生的不平衡电流；
2、由于变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流；
3、由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流；
4、由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流；
5、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流。
