Като ключово оборудване в енергийната система, надеждността на работа на трансформатора е пряко свързана с безопасността и стабилността на електрическата мрежа. Трансформаторът обаче може да бъде изправен пред различни рискове от повреда, като вътрешно късо съединение, претоварване, удар от мълния и стареене на изолацията по време на дългосрочна-работа. За да се открият и отстранят навреме повреди и да се гарантира безопасността на оборудването и персонала, трансформаторът трябва да бъде оборудван с пълен комплект защитна система. Системата се състои от множество защитни устройства, които следят състоянието на работа на трансформатора от различни ъгли. След като бъде открита аномалия, тя ще задейства аларма или автоматично ще прекъсне захранването. Оборудването за защита на трансформатора може да бъде разделено най-общо на две категории: едната е не-оборудване за защита на количеството електричество, директно инсталирано върху тялото на трансформатора, а другото е оборудване за защита на количеството електричество, инсталирано в разпределителен шкаф или контролен панел.
Не{0}}защитата на неелектрическо количество е най-пряката и надеждна защитна линия на трансформатора. Той може да прецени повредата, като наблюдава промяната на физическото количество вътре в трансформатора. Критерият за този тип защита не е ток или напрежение, а не-електрическо количество, като скорост на маслото, температура и налягане, така че се нарича не-електрическо количество защита. Сред тях газовата защита е най-важната от всички не-електрически защити, известна като основната защита на вътрешни повреди на трансформатора. Основният елемент на газовата защита е газовото реле, което обикновено се монтира в свързващата тръба между резервоара на трансформатора и масления консерватор. Когато възникне лека повреда в трансформатора, газът, генериран от разлагането на трансформаторното масло поради нагряване, се натрупва в релето и контактът с лек газ се провежда, за да даде алармен сигнал; Когато възникне сериозна повреда, голямо количество газ и поток от масло се втурват към консерватора на маслото с висока скорост и контактът с тежък газ действа, за да задейства директно прекъсвача, за да изключи и извади трансформатора от електрическата мрежа. Уникалната стойност на газовата защита е, че тя може да открие ранни повреди, които са трудни за откриване от защитата на електрическото количество, като незначително късо съединение между витките или локално прегряване на желязната сърцевина, и тези повреди отразяват много слаби промени в първичния страничен ток, преди да се развият до сериозно късо съединение, така че устройствата за защита на електрическото количество като диференциалната защита може да не реагират навреме. Газовото реле обикновено се изисква за маслен{11}}трансформатор с номинален капацитет от 800 kVA и повече съгласно техническите стандарти на Китай.
В допълнение към газовата защита, защитата от налягане, температурата и нивото на маслото също са важни компоненти в не-електрическата система за защита. Защитата от налягане приема предпазния клапан или релето за налягане като задвижващ механизъм. В случай на сериозна повреда вътре в трансформатора, електрическата дъга бързо ще изпари трансформаторното масло и налягането в резервоара за масло ще се повиши рязко. Предпазният клапан автоматично ще се отвори, когато налягането превиши зададената стойност, за да освободи маслената-газова смес под високо-налягане и да предотврати спукване на масления резервоар; Релето за налягане директно ще задейства сигнала за изключване, когато се усети въздействието на налягането. Температурната защита се осъществява от масления термометър и термометъра за намотка, монтирани на трансформатора. Температурата на нивото на маслото може да се измери директно, докато температурата на намотката обикновено се получава индиректно чрез съпротивлението на нагряване на вторичния термометър за подаване на ток на втулката на токовия трансформатор. Когато температурата на маслото или температурата на намотката превиши определената граница, термометърът свързва контакта и изпраща алармен сигнал. Трябва да се отбележи, че за да се предотврати фалшиво задействане поради необичайно измерване на температурата, обикновено се уточнява, че контактът на температурния регулатор не е директно свързан към изключващата верига, а се използва само за аларма. Защитата за нивото на маслото отговаря за наблюдението на промяната на нивото на изолационното масло в резервоара за масло. Когато нивото на маслото на трансформатора е твърде ниско поради изтичане на масло или изтичане на масло, ще бъде изпратен алармен сигнал, за да подкани персонала за експлоатация и поддръжка да допълни или да се справи с точката на изтичане навреме. При големите трансформатори защитата от пълно спиране на охладителя също е важна не-електрическа защитна функция - когато охладителната система е напълно изключена, температурата на трансформатора ще продължи да се покачва, защитното устройство ще изпрати алармен сигнал и трансформаторът ще бъде прекъснат след забавяне, за да се предотврати повреда на изолацията поради прегряване.
Съответстващо на защитата на тялото, това е серия от електрическо защитно оборудване, инсталирано извън трансформатора, което защитава трансформатора в електрическата верига. От страната на високото напрежение разрядникът е първата бариера за предотвратяване на пренапрежение от мълния и пренапрежение при превключване. Мълниеотводите са свързани паралелно в двата края на защитеното оборудване, като представят висок импеданс при нормална работа. Когато удари светкавична вълна или работно пренапрежение, те бързо се включват, за да освободят енергията от пренапрежение към земята, така че да ограничат напрежението, приложено към изолацията на трансформатора, в безопасен диапазон. Мълниеотводът трябва да бъде избран според режима на заземяване на системата и класа на напрежение, за да се определи номиналното напрежение и разрядния ток и други параметри. Предпазителят е друг вид често срещан страничен защитен елемент за високо{5}}напрежение. Когато трансформаторът има повреда при късо съединение, стопилката бързо ще се стопи под топлинния ефект на тока на повреда, за да прекъсне веригата за повреда. В 10kV електроразпределителна система, когато превключвателят на товара е приет за превключвател на HV страна, комбинираният режим на защита на "предпазител плюс превключвател на натоварване" обикновено се приема. Номиналният ток на стопилка обикновено се избира чрез умножаване на максималния работен ток на трансформатора по определен коефициент. От страна на ниското напрежение въздушният прекъсвач и предпазителят срещу течове поемат задачите за разпределение на мощността и защита от свръхток.
За средни и големи силови трансформатори е необходима по-пълна система за релейна защита, при която диференциалната защита е най-често използваната и най-чувствителна основна защита. Диференциалната защита се основава на текущия закон на Кирхоф и може да прецени дали има повреда вътре в трансформатора чрез сравняване на големината на тока и фазата, измерени от токовия трансформатор на първичната и вторичната страна на трансформатора. По време на нормална работа или външна повреда, токовете от двете страни се компенсират взаимно и почти няма ток в диференциалната верига; Когато в трансформатора възникне междуфазно късо съединение или сериозно междузавивково късо съединение, токът от двете страни вече не е балансиран и диференциалното реле действа за бързо отстраняване на трансформатора. За да се предотврати неправилното функциониране на диференциалната защита, причинено от пусковия ток на възбуждане, съвременното микрокомпютърно устройство за диференциална защита обикновено приема принципа на блокиране на втора хармоника за идентификация. В допълнение към диференциалната защита, резервни защити като защита от свръхток, защита от нулева последователност, защита от претоварване и защита от пренапрежение често се конфигурират в защитното устройство на трансформатора, за да образуват система за много-защита. Модерното устройство за защита на трансформатора е разработено в микрокомпютърно интегрирано защитно устройство, интегриращо защита, наблюдение, контрол, комуникация и други функции. Има вградени десетки стандартни програми за защита, които могат да бъдат достъпни в интегрираната система за автоматизация на подстанцията чрез комуникационния модул за реализиране на дистанционно наблюдение и работа без надзор.
В експортната търговия оборудването за защита на трансформаторите също се изисква да отговаря на техническите стандарти, приложими за целевия пазар. Стандартът IEC 60076-22-1, издаден от Международната електротехническа комисия, специфицира специално техническите разпоредби за защитни устройства на силови трансформатори и реактори, обхващащи изисквания за производителност и методи за изпитване на различни неелектрически защитни елементи като газово реле, предпазен клапан, манометър за ниво на маслото и регулатор на температурата. В допълнение стандартите от серията IEC 60255 са приложими за измервателни релета и защитно оборудване. Продуктите, навлизащи на северноамериканския пазар, трябва да отговарят на съответните разпоредби на стандартната система IEEE и ANSI; Продуктите, навлизащи на пазара на ЕС, трябва да отговарят на изискванията на CE сертификацията и директивата за екологичен дизайн. Разбирането и спазването на тези стандарти е основната предпоставка за осигуряване на плавен износ на оборудване за защита на трансформатори и безопасна и надеждна работа в чуждестранна електрическа мрежа.
