主变压器是风电场升压站中最重要设备，它的主要作用是将风电场集电线路的35kV电压升压到110/220kV，然后经送出线路将风电场所发电能并入电网。

主变压器是连续运行的静止设备，运行比较可靠，故障机会较少。但是为保证主要设备在故障初期就快速、安全的退出，在异常出现时发出报警，因此我们需要给主变压器配置相应的保护测控装置。

1、主变压器的常见故障和异常情况

主变压器的故障可分为内部故障和外部故障。

内部故障指的是箱壳内部发生的故障，有绕组的相间短路故障、一相绕组的匝间短路故障、绕组与铁芯间的短路故障、绕组的断线故障等。

外部故障指的是主变压器外部引出线间的各种相间短路故障、引出线绝缘套管闪络通过箱壳发生的单相接地故障。

主变压器的异常情况主要有过负荷、油面降低、外部短路引起的过电流，运行中的主变压器油温过高、绕组温度过高、主变压器压力过高、以及冷却系统故障等。当主变压器处于异常运行状态时，应给出告警信号。

2、变压器二次设备配置

1）保护种类

短路故障的主保护：主要有差动保护、重瓦斯保护等。

短路故障的后备保护：主要有复合电压闭锁过流保护、零序（方向）过流保护等。

异常运行保护：主要有过负荷保护、过励磁保护、轻瓦斯保护、中性点间隙保护、温度油位及冷却系统故障保护等。

针对主变压器所需要的保护我们以一个50MVA风电场升压站（有1台50MVA）为例，分析一下主变压器的二次配置及相应的保护情况。具体保护配置如图。

2）微机保护测控装置的配置情况：

主变压器的保护测控装置组屏方案为1面保护屏1面测控屏，保护屏组屏方案：1台差动保护装置、1台高后备保护装置、1台低后备保护装置、1台本体保护装置。测控屏组屏方案：1台高压侧测控装置、1台低压侧测控装置、1台本体测控装置、1台高压侧操作箱、1台低压侧操作箱。

具体的每个保护装置都有哪些保护呢？为什么这么多个保护装置不能整合成一台装置实现所有的保护和测控功能呢？

3、每个保护装置都有哪些保护

1）差动保护装置（取高低压电流差为电气保护中的主保护）：主要包含比率差动保护和差动速断保护。

2）高后备保护装置（变压器高压侧的后备保护称为高后备）：相间后备保护-高压侧复合电压启动的过电流保护；接地后备保护-①接地零序保护-零序（方向）电流保护和②不接地零序保护-零序电压保护、中性点间隙零序过流保护；报警有过负荷启动通风等。

3）低后备保护装置（变压器低压侧的后备保护称为低后备）：相间后备保护-低压侧复合电压启动的过电流保护、电流限时速断保护；接地后备保护-零序电压保护；与低压侧母线相联保护：母线充电保护；报警有过负荷等。

4）本体保护装置（非电量保护）：利用变压器的油、气、温度等非电气量构成的变压器保护称为非电量保护，主要是通过变压器内部继电器动作给本体保护装置一个开入信号，然后本体保护动作。主要有瓦斯保护、压力保护、温度保护、油位保护及冷却器全停保护。

5）高压侧测控装置：①测量主变压器高压侧电流和电压，通过输入的电流、电压计算出高压侧的有功、无功、功率因数等；②检测高压侧的一次设备位置情况，如隔离刀、断路器处于分还是合位。③遥控高压侧断路器以及隔离刀的分合。

5）低压侧测控装置：①测量主变压器低压侧电流和电压，通过输入的电流、电压计算出高压侧的有功、无功、功率因数等；②检测低压侧的一次设备位置情况，如手车位置、断路器处于分还是合位。③遥控低压侧断路器的分合。

6）本体测控装置：①测量主变压器的油温输入、档位输入以及相关开入量信号，②遥控主变压器的档位分接开关。

7）高压侧操作箱：操作高压侧断路器。

8）低压侧操作箱：操作低压侧断路器。

4、是否可以整合多个保护或者测控装置

现在中国微机继电保护装置已经做的非常成熟。确实厂家也能做到了一台装置集成了主变压器所有的保护种类和测控功能，但是继电保护的四要素中的最主要的一条是可靠性，所以为了保证主变压器在实际运行中，单台保护或测控装置出现故障的时，主变压器也能可靠的运行。我们一般采取如下配置原则①保护和测控分开配置；②保护装置采取主保护和后备保护分开配置，③测控采取高低压本体分开配置，④110kV以上主变压器的操作箱与测控装置分开设置。这样就保证了实际运行中如果某一台保护装置坏了退出，而我们的主变压器也能够安全有保证的运行。要知道一台主变压器的价格和几台保护装置的价格相差太远。