變壓器充電保護是電力系統中非常重要的一種保護措施，它主要用于保護變壓器在充電過程中的安全。

一、變壓器充電保護的作用原理

1.1 變壓器充電的概念

變壓器充電是指將變壓器接入電網，使其開始工作的過程。在變壓器充電過程中，變壓器的磁通量會發生變化，從而產生勵磁電流。勵磁電流的大小與變壓器的容量、電壓等級、連接方式等因素有關。

1.2 變壓器充電過程中可能出現的問題

在變壓器充電過程中，可能會遇到以下問題：

（1）勵磁涌流：變壓器充電時，勵磁電流可能會產生很大的瞬時電流，稱為勵磁涌流。勵磁涌流的大小可以達到變壓器額定電流的幾倍甚至幾十倍，對變壓器的繞組、絕緣材料等造成很大的熱應力和機械應力，可能導致變壓器損壞。

（2）諧波：變壓器充電過程中，勵磁電流中含有大量的諧波成分，這些諧波會對電網造成干擾，影響電網的穩定性。

（3）過電壓：變壓器充電過程中，由于勵磁電流的變化，可能會在變壓器的繞組中產生過電壓，對變壓器的絕緣造成威脅。

1.3 變壓器充電保護的作用

變壓器充電保護的主要作用是保護變壓器在充電過程中的安全，避免因勵磁涌流、諧波、過電壓等問題導致變壓器損壞。具體來說，變壓器充電保護可以實現以下功能：

（1）限制勵磁涌流：通過設置適當的保護動作時間，可以限制勵磁涌流的大小，避免對變壓器造成過大的熱應力和機械應力。

（2）抑制諧波：通過設置諧波保護，可以檢測到變壓器充電過程中產生的諧波，并采取相應的措施，如調整變壓器的參數、增加濾波器等，以減小諧波對電網的影響。

（3）防止過電壓：通過設置過電壓保護，可以檢測到變壓器充電過程中產生的過電壓，并及時采取措施，如調整變壓器的參數、增加避雷器等，以保護變壓器的絕緣。

二、變壓器充電保護的設置原則

2.1 保護范圍的確定

變壓器充電保護的保護范圍應該包括變壓器的所有繞組，以及與變壓器連接的一次、二次側設備。在設置保護時，應該充分考慮變壓器的容量、電壓等級、連接方式等因素，以確保保護的全面性和有效性。

2.2 保護動作時間的設置

變壓器充電保護的動作時間應該根據勵磁涌流的大小、變壓器的容量、電網的穩定性等因素進行設置。一般來說，保護動作時間應該在幾十毫秒到幾百毫秒之間，以確保在勵磁涌流出現時能夠及時動作，同時避免誤動作。

2.3 保護定值的設置

變壓器充電保護的定值應該根據變壓器的額定電流、勵磁涌流的大小、電網的穩定性等因素進行設置。在設置定值時，應該充分考慮變壓器的運行條件，以確保保護的靈敏度和可靠性。

2.4 保護方式的選擇

變壓器充電保護的方式有多種，如差動保護、過電流保護、零序保護等。在選擇保護方式時，應該根據變壓器的結構、電網的運行條件等因素進行綜合考慮，以確保保護的有效性和可靠性。

變壓器的保護配置

1.主保護

變壓器的主保護主要由瓦斯保護和差動保護構成。

（1）變壓器差動保護

變壓器差動保護的原理基于 基爾霍夫第一定律 ，即變壓器各側電流的向量和為零。即變壓器正常運行時或外部故障時，若忽略勵磁電流損耗及其他損耗，則流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流，縱差保護不動作。當變壓器內部故障時，如忽略負荷電流不計，則只有流進變壓器的電流而沒有流出變壓器的電流，其縱差保護動作，切除變壓器。

對于變壓器引出線、套管及內部短路故障，應裝設縱聯差動保護。保護瞬時動作于斷開變壓器的各側斷路器。對6.3MVA及以上并列運行變壓器，10MVA及以上單獨運行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應裝設縱聯差動保護。10MVA以下變壓器可裝設電流速斷保護或過電流保護。

（2）瓦斯保護

瓦斯保護是變壓器油箱內繞組短路故障及異常的主要保護。當變壓器內部故障時，其故障點產生由電弧的短路電流，造成油箱內局部過熱并使變壓器油分解，產生氣體，進而造成噴油，沖擊氣體繼電器，瓦斯保護動作。

瓦斯保護主要反應變壓器油箱內的各種故障以及油面降低。通過瓦斯繼電器進行測量。輕瓦斯動作，一般只發告警信號。重瓦斯保護動作，發跳閘命令，跳開變壓器各側斷路器。0.8MVA及以上油浸式變壓器應裝設瓦斯保護。

2.后備保護

反應變壓器的不正常工作狀態，后備保護一般發告警信號，或延時跳閘。

高壓側（過流、失壓）；低壓側（過流）；零序；過負荷

（1）過電流保護

過電流保護作為變壓器外部相間短路并作瓦斯保護和縱聯差動保護（或電流速斷保護）的后備保護。包括過電流保護、低電壓啟動的過電流保護、復合電壓啟動的過電流保護、負序電流保護和阻抗保護，保護動作后應帶時限動作于跳閘。過電流保護宜用于降壓變壓器。復合電壓啟動的過電流保護，宜用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器和過電流保護不滿足靈敏性要求的降壓變壓器。

（2）零序保護

零序電流保護反應大接地電流系統中變壓器外部接地短路的零序電流保護。110KV及以上大接地電流系統中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側或三側電源的升壓變壓器或降壓變壓器應裝設零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。

對于不接地運行的變壓器，為防止接地故障時，故障點出息間隙電弧引起過電壓損壞變壓器，應設置零序電壓保護。

（3）過負荷保護

當臺數并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護裝置應裝能反應公共繞組及各側過負荷的情況。過負荷保護應接于一相電流上，帶時限動作于信號。

三、變壓器充電保護的方式

3.1 差動保護

差動保護是一種基于變壓器兩側電流差值的保護方式。當變壓器充電時，如果兩側電流的差值超過設定的定值，差動保護就會動作，切斷變壓器的電源，以保護變壓器的安全。

3.2 過電流保護

過電流保護是一種基于變壓器電流大小的保護方式。當變壓器充電時，如果電流超過設定的定值，過電流保護就會動作，切斷變壓器的電源，以保護變壓器的安全。

3.3 零序保護

零序保護是一種基于變壓器零序電流的保護方式。當變壓器充電時，如果零序電流超過設定的定值，零序保護就會動作，切斷變壓器的電源，以保護變壓器的安全。

3.4 諧波保護

諧波保護是一種基于變壓器諧波含量的保護方式。當變壓器充電時，如果諧波含量超過設定的定值，諧波保護就會動作，采取相應的措施，如調整變壓器的參數、增加濾波器等，以減小諧波對電網的影響。

3.5 過電壓保護

過電壓保護是一種基于變壓器電壓大小的保護方式。當變壓器充電時，如果電壓超過設定的定值，過電壓保護就會動作，采取相應的措施，如調整變壓器的參數、增加避雷器等，以保護變壓器的絕緣。

變壓器充電保護作用原理是通過多種保護措施的綜合運用，確保變壓器在充電過程中不會受到過電壓、過電流、過度充電和過熱等不利因素的影響。這些保護措施的實施不僅提高了變壓器的安全性和可靠性，還保障了電網的整體穩定性和安全性。因此，在電力系統中應高度重視變壓器充電保護的作用，并不斷完善和優化相關保護措施。