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變壓器（Transformer）是利用互感原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器是變換電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。它由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。
變壓器的組成
1、鐵芯材料
變壓器使用的鐵芯材料主要有鐵片、低硅片，高硅片，的鋼片中加入硅能降低鋼片的導電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系，硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來表示，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000，高硅片為12000-16000，
2、繞制變壓器通常用的材料
漆包線，紗包線，絲包線，最常用的漆包線。對于導線的要求，是導電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用QZ型號的高強度的聚脂漆包線。
3、絕緣材料
在繞制變壓器中，線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離，均要使用絕緣材料，一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作，層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離，繞阻間可用黃臘布作隔離。
4、浸漬材料
變壓器繞制好后，還要過最后一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命，一般情況下，可采用甲酚清漆作為浸漬材料。
變壓器的分類
按冷卻方式分 類： 干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。
按電源相數(shù)分類： 單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。
按 用途分類： 電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。
按防潮方式分類： 開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。
按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯、C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。
變壓器的故障及不正常運行方式
1 變壓器的故障
若以故障點的位置對故障分類，變壓器的故障，有油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障。
（1）油箱內(nèi)部的故障
變壓器油箱內(nèi)的故障，主要有各側(cè)的相間短路，大電流系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路及同相部分繞組之間的匝間短路。
（2）油箱外的故障
變壓器油箱外的故障，系指變壓器繞組引出端絕緣套管及引出短線上的故障。主要有相間短路（兩相短路及三相短路）故障，大電流側(cè)的接地故障、低壓側(cè)的接地故障。
2 變壓器的異常運行方式
大型超高壓變壓器的不正常運行方式主要有：由于系統(tǒng)故障或其他原因引起的過負荷，由于系統(tǒng)電壓的升高或頻率的降低引起的過激磁，不接地運行變壓器中性點電位升高，變壓器油箱油位異常，變壓器溫度過高及冷卻器全停等。
變壓器保護的配置
變壓器短路故障時，將產(chǎn)生很大的短路電流。很大的短路電流將使變壓器嚴重過熱，燒壞變壓器繞組或鐵芯。特別是變壓器油箱內(nèi)的短路故障，伴隨電弧的短路電流可能引起變壓器著火。另外短路電流產(chǎn)生電動力，可能造成變壓器本體變形而損壞。
變壓器的異常運行也會危及變壓器的安全，如果不能及時發(fā)現(xiàn)及處理，會造成變壓器故障及損壞變壓器。
為確保變壓器的安全經(jīng)濟運行，當變壓器發(fā)生短路故障時，應盡快切除變壓器；而當變壓器出現(xiàn)不正常運行方式時，應盡快發(fā)出告警信號及進行相應的處理。為此，對變壓器配置整套完善的保護裝置是必要的。
1 短路故障的主保護
變壓器本體故障的主保護，主要有縱差保護、重瓦斯保護、壓力釋放保護等非電量保護。另外，根據(jù)變壓器的容量、電壓等級及結(jié)構(gòu)特點，可配置零差保護或分側(cè)差動保護。
2 短路故障的后備保護
目前，電力變壓器上采用較多的短路故障后備保護種類主要有：復合電壓閉鎖過流保護；零序過電流或零序方向過電流保護；負序過電流或負序方向過電流保護；復壓閉鎖功率方向保護；低阻抗保護等。
3 異常運行保護
變壓器異常運行保護主要有：過負荷保護，過激保護，變壓器中性點間隙保護，輕瓦斯保護，溫度、油位保護及冷卻器全停保護等。
實現(xiàn)變壓器縱差保護的技術(shù)難點
實現(xiàn)發(fā)電機、電動機及母線的縱差保護比較容易。這是因為這些主設(shè)備在正常工況下或外部故障時其流進電流等于流出電流，能滿足的條件。而變壓器卻不同。變壓器在正常運行、外部故障、變壓器空投及外部故障切除后的暫態(tài)過程中，其流入電流與流出電流分別相差較大或很大。
為此，要實現(xiàn)變壓器的縱差保護，需要解決幾個技術(shù)難點。
1 變壓器兩側(cè)電流的大小及相位不同
變壓器正常運行時，若不計傳輸損耗，則流入功率應等于流出功率。但由于兩側(cè)的電壓不同，其兩側(cè)的電流不會相同。
超高壓、大容量變壓器的接線方式，均采用Y0/△方式。因此，流入變壓器電流與流出變壓器電流的相位不可能相同。當接線組別為Y0/△-11（或Y0/△-1）時，變壓器兩側(cè)電流的相位相差300。（根據(jù)負荷情況，變壓器為三圈變壓器時，相角可能不同，但電壓始終滿足上條件）
流入變壓器的電流大小和相位與流出電流大小和相位不同，則就不可能等于零或很小。
2 穩(wěn)態(tài)不平衡電流大
與發(fā)電機、電動機及母線的縱差保護相比，即使不考慮正常運行時某種工況下變壓器兩側(cè)電流大小與相位的不同，在正常運行時，變壓器縱差保護兩側(cè)的不平衡電流也大。其原因是：
（1）變壓器有勵磁電流
變壓器鐵芯中的主磁通是由勵磁電流產(chǎn)生的，而勵磁電流只流過電源側(cè)，在實現(xiàn)的縱差保護中將產(chǎn)生不平衡電流。
勵磁電流的大小和波形，受磁路飽和、磁滯及渦流的影響，并由變壓器鐵芯材料及鐵芯的幾何尺寸決定，一般為變壓器額定電流的3[%]～8[%]。大型變壓器的勵磁電流相對較小。
（2）變壓器帶負荷調(diào)壓
為滿足電力系統(tǒng)及用戶對電壓質(zhì)量的要求，在運行中，根據(jù)系統(tǒng)的運行方式及負荷工況，要不斷改變變壓器的分接頭。變壓器分接頭的改變，相當于變壓器兩側(cè)之間的變比發(fā)生了變化，將使兩側(cè)之間電流的差值發(fā)生了變化，從而增大了其縱差保護中的不平衡電流。
根據(jù)運行實際情況，變壓器帶負荷調(diào)壓范圍一般為±5[%]。因此，由于帶負荷調(diào)壓，在縱差保護產(chǎn)生的不平衡電流可達5[%]的變壓器額定電流。
（3）兩側(cè)差動TA的變比與計算變比不同
變壓器兩側(cè)差動TA的名牌變比，與實際計算值不同，將在縱差保護產(chǎn)生不平衡電流。另外，兩側(cè)TA的型號及變比不一，也將使差動保護中的不平衡電流增大。由于兩側(cè)TA變比誤差在差動保護中產(chǎn)生的不平衡電流可取6[%]。
3 暫態(tài)不平衡電流大
（1）兩側(cè)差動TA型號、變比及二次負載不同
與發(fā)電機縱差保護不同，變壓器兩側(cè)差動TA的變比不同、型號不同；由各側(cè)TA端子箱引至保護盤TA二次電纜的長度相差很大，即各側(cè)差動TA的二次負載相差較大。
差動TA型號及變比不同，其暫態(tài)特性就不同；差動TA二次負載不同，二次回路的暫態(tài)過程就不同。這樣，在外部故障或外部故障切除后的暫態(tài)過程中，由于兩側(cè)電流中的自由分量相差很大，可能使兩側(cè)差動TA二次電流之間的相位發(fā)生變化，從而可能在縱差保護中產(chǎn)生很大的不平衡電流。
（2）空投變壓器的勵磁涌流
空投變壓器時產(chǎn)生的勵磁涌流的大小，與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)，與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關(guān)，與合閘角有關(guān)；此外，尚與變壓器的容量、距大電源的距離（即變壓器與電源之間的聯(lián)系阻抗）有關(guān)。
多次測量表明：空投變壓器時的勵磁涌流通常為其額定電流的2～6倍，最大可達8倍以上。
由于勵磁涌流只由充電側(cè)流入變壓器，對變壓器縱差保護而言是一很大的不平衡電流。
（3）變壓器過激磁
在運行中，由于電源電壓的升高或頻率的降低，可能使變壓器過激磁。變壓器過激磁后，其勵磁電流大大增加。使變壓器縱差保護中的不平衡電流大大增加。
（4）大電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時變壓器的零序電流
當變壓器高壓側(cè)（大電流系統(tǒng)側(cè)）發(fā)生接地故障時，流入變壓器的零序電流因低壓側(cè)為小電流系統(tǒng)而不流出變壓器。因此，對于變壓器縱差保護而言，上述零序電流為一很大的不平衡電流。
