首先，从变压器的内部说起，左边原理图中灰色部分为变压器内部，而右边是变压器内部绕组的图片。变压器的第一个常见故障就是内部绕组相见短路，如图所示。其次是，内部绕组的匝间短路，如图所示。然后是内部绕组的接地短路，如图所示。

以上是变压器内部常见故障，接着说变压器外部故障。变压器外部的常见故障是外部套管的相间短路，或者接地。

其次是外部引出线的相间短路，或者接地。

变压器常见的异常有过负荷、油温高、漏油等。

刚才我们解了变压器的常见故障和异常，接下来讲解一下相应的保护配置。变压器一般配置的保护有电量保护和非电量保护，如大家所知，电量保护又分为主保护和后备保护。主保护一般配置有比率差动保护和差动速断保护。而后备保护则比较多，有复压方向过流、零序方向过流、零序过压、间隙保护、过负荷保护。

而非电量保护则有本体和有载的瓦斯保护，按照故障轻重分为轻瓦斯和重瓦斯，还有压力释放保护、冷却器全停保护、本体和有载的油位保护。

首先讲解一下主保护中的差动速断保护，当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器各侧开关。如右图所示，变压器三侧TA差接接入差动继电器。当差动范围内发生故障，差动继电器动作，瞬时跳开变压器三侧断路器，消除故障。

稳态比率差动，则是利用变压器的穿越电流作为制动电流，使保护动作电流随制动电流而变化，当外部短路穿越电流增大，制动电流随之增加，增强了外部故障时的制动作用，有效地防止了不平衡电流引起的误动，同时提高了内部故障时的灵敏度。

我个人觉得稳态比率差动类似打太极，借力打力。利用穿越电流来制动，防止误动。

虽然，稳态比率差动能利用外部穿越电流作为制动电流，增强了可靠性。但是有一种内部情况，也会很大程度上影响差动保护的可靠性。这就是励磁涌流。当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，使变压器铁心中的磁通急剧增大，使变压器铁心瞬时饱和，出现数值很大的励磁涌流。励磁涌流可达变压器额定电流的 6～8 倍，如不采取措施变压器差动保护将会误动。

为了消除励磁涌流带来的影响，首先，我们得先要识别出励磁涌流，从励磁涌流的特征入手。图中是励磁涌流的波形，从波形中可以看出，励磁涌流的波形已经不是正常的工频正弦波形，而是一种尖顶波，偏向时间轴的上侧。这种波形经过分解，可以得到很多谐波，特别是二次谐波。因此，励磁涌流的第一个特点就是有很大的谐波分量。其次，从图中可以看出励磁涌流相邻波形之间存在间断角。这就是励磁涌流的两个主要特征。

从励磁涌流的这两个特征入手，我们可以为稳态比率差动增加两个闭锁条件。当识别出励磁涌流后闭锁比率差动，避免引起误动。利用利用励磁涌流含有大量谐波分量的特征，通过计算差动电流中的二次谐波电流分量与基波电流分量的幅值之比来判别励磁涌流。这是谐波制动。

其次，根据励磁涌流波形发生畸变，间断，不对称的特点，利用算法识别出这种畸变，即可识别出励磁涌流。这是，波形制动。

-电量保护中另一个重要的保护就是复合电压闭锁方向过流保护。它仍是过电流保护的一种。当电流达到整定值，必须经过复合电压元件的判定才能出口。从保护名称中可以知道，它有过电流元件、低电压元件、负序电压元件和方向元件。其中低电压元件和负序电压元件就是复合电压闭锁。

-过流元件的电流取本侧电流互感器电流任一相电流大于定值则动作。   低电压元件的电压取本侧或各侧电压互感器电压，电压小于定值则动作。  负序电压元件的电压取本侧或各侧电压互感器负序电压负序电压大于定值则动作。    方向元件则根据软压板设置，一般高压侧由母线指向主变中低压侧由主变指向母线。

-当过流元件动作，并且低电压元件或者负序电压元件动作，方向正确，那么保护就出口跳闸。

零序方向过流保护，主要作为变压器中性点接地运行时接地故障后备保护。通过整定控制字可控制各段零序过流是否经方向闭锁，是否经零序电压闭锁等。和复合电压闭锁方向过流类似，零序方向过流保护 有零序电流元件、零序电压闭锁元件和方向元件。

除了电量保护，变压器保护还有另外一种重要的保护，非电量保护。而瓦斯继电器则是非电量保护中的一个重要感应元件。它位于变压器油枕和本体油箱连接管上靠近油枕的地方。并且有本体瓦斯继电器和有载调压瓦斯继电器。

为了说明瓦斯继电器的动作原理，我用简单的图片向大家动态的展示一下瓦斯继电器的动作过程。  如图所示，这是一个瓦斯继电器，比较抽象。左边向下连接到主变本体，右边向上连接到油枕。天蓝色部分充满变压器油。上面是一个类似翘翘板的连杆，一段连接一个小锤，一段连接一个开口杯，类似于酒杯。变压器正常运行时，瓦斯继电器里面充满了油，小锤比开口杯重，于是一端向下，一端向上。当主变内部出现轻微的放电，产生了少量的气体，顺着油管流向油枕，经过瓦斯继电器时，流向上方的集气盒，使得油面下降。但是开口杯中装满了油，没有了油的浮力作用，开口杯和里面的油在重力作用下把小锤翘起来，这个过程便触发了轻瓦斯信号。有本体轻瓦斯和有载轻瓦斯。

而当主变内部发生了严重故障，比如相间短路，变压器油在短路电弧的作用下迅速分解出大量气体，这些气体以很快的流速流向油枕，经过瓦斯继电器时推动了瓦斯继电器下部的挡板，挡板转动，接通重瓦斯接点，发出重瓦斯信号，并出口跳闸。

变压器油箱内部发生故障时，油箱内的油被分解、气化，产生大量气体，油箱内压力急剧升高。此压力如不及时释放，将造成变压器油箱变形、甚至爆裂。压力升高至压力释放阀的开启压力时，压力释放阀迅速开启，使变压器油箱内的压力快速降低。