Transformatoriaus, kaip pagrindinės elektros sistemos įrangos, veikimo patikimumas yra tiesiogiai susijęs su elektros tinklo sauga ir stabilumu. Tačiau transformatorius gali susidurti su įvairiomis gedimų pavojais, pvz., vidinis trumpasis jungimas, perkrova, žaibo smūgis ir izoliacijos senėjimas ilgai veikiant{1}}. Norint laiku rasti ir pašalinti gedimus bei garantuoti įrangą ir asmeninį saugumą, transformatoriuje turi būti įrengta visa apsaugos sistema. Sistema sudaryta iš kelių apsaugos įtaisų, kurie skirtingais kampais stebi transformatoriaus veikimo būseną. Kai aptinkamas sutrikimas, jis suaktyvins aliarmą arba automatiškai išjungs maitinimą. Transformatorių apsaugos įranga paprastai gali būti suskirstyta į dvi kategorijas: viena yra ne-elektrinė kiekio apsaugos įranga, tiesiogiai sumontuota ant transformatoriaus korpuso, o kita yra elektros kiekio apsaugos įranga, sumontuota skirstomojoje spintoje arba valdymo skydelyje.
Ne{0}}elektrinio kiekio apsauga yra pati tiesiausia ir patikimiausia transformatoriaus gynybos linija. Jis gali įvertinti gedimą stebėdamas fizinio kiekio pokyčius transformatoriaus viduje. Šio tipo apsaugos kriterijus yra ne srovė ar įtampa, o ne-elektrinis kiekis, pvz., alyvos greitis, temperatūra ir slėgis, todėl ji vadinama ne-elektrinio kiekio apsauga. Apsauga nuo dujų yra pati svarbiausia ne-elektros apsauga, žinoma kaip pagrindinė apsauga nuo transformatoriaus vidinių gedimų. Pagrindinis dujų apsaugos elementas yra dujų relė, kuri paprastai įrengiama jungiamajame vamzdyje tarp transformatoriaus bako ir alyvos konservatoriaus. Įvykus nežymiam transformatoriaus gedimui, dujos, susidarančios irstant transformatoriaus alyvai dėl įkaitimo, kaupiasi relėje, o šviesos dujų kontaktas duoda pavojaus signalą; Įvykus rimtam gedimui, didelis dujų ir alyvos srautas dideliu greičiu plūsta į alyvos rezervuarą, o stiprus dujų kontaktas tiesiogiai suveikia grandinės pertraukiklį ir pašalina transformatorių iš elektros tinklo. Unikali apsaugos nuo dujų vertė yra ta, kad ji gali aptikti ankstyvus gedimus, kuriuos sunku aptikti naudojant elektros kiekio apsaugą, pvz., nedidelį trumpąjį jungimą arba vietinį geležies šerdies perkaitimą, ir šie gedimai atspindi labai silpnus pirminės pusės srovės pokyčius, kol jie neišnyksta iki rimto trumpojo jungimo, todėl elektros kiekio apsaugos įtaisai, tokie kaip diferencinė apsauga, gali nereaguoti laiku. Dujų relė paprastai reikalinga alyvos{11}transformatoriams, kurių vardinė galia yra 800 kVA ir didesnė pagal Kinijos techninius standartus.
Be apsaugos nuo dujų, apsauga nuo slėgio, temperatūros ir alyvos lygio taip pat yra svarbūs ne{0}}elektros apsaugos sistemos komponentai. Slėgio apsauga naudoja slėgio mažinimo vožtuvą arba slėgio relę kaip pavarą. Esant rimtam gedimui transformatoriaus viduje, elektros lankas greitai išgarins transformatoriaus alyvą ir slėgis alyvos bako viduje smarkiai pakils. Slėgio mažinimo vožtuvas automatiškai atsidarys, kai slėgis viršija nustatytą vertę, kad būtų išleistas aukšto -slėgio alyvos-dujų mišinys ir būtų išvengta alyvos bako sprogimo; Slėgio relė tiesiogiai suaktyvins suveikimo signalą, kai jaučiamas slėgio smūgis. Apsauga nuo temperatūros realizuojama ant transformatoriaus sumontuotu alyvos termometru ir apvijos termometru. Alyvos lygio temperatūrą galima išmatuoti tiesiogiai, o apvijos temperatūra paprastai gaunama netiesiogiai pagal įvorės srovės transformatoriaus antrinio srovės tiekimo termometro šildymo varžą. Kai alyvos arba apvijos temperatūra viršija nurodytą ribą, termometras sujungia kontaktą ir siunčia pavojaus signalą. Pažymėtina, kad norint išvengti klaidingo išjungimo dėl nenormalaus temperatūros matavimo, paprastai nurodoma, kad temperatūros reguliatoriaus kontaktas nėra tiesiogiai prijungtas prie išjungimo grandinės, o naudojamas tik aliarmui. Alyvos lygio apsauga yra atsakinga už izoliacinės alyvos lygio pasikeitimą alyvos bake. Kai transformatoriaus alyvos lygis yra per žemas dėl alyvos nuotėkio arba alyvos nuotėkio, bus siunčiamas pavojaus signalas, kad eksploatavimo ir techninės priežiūros personalas laiku papildytų arba sutvarkytų nuotėkio vietą. Dideliuose transformatoriuose aušintuvo visiško sustabdymo apsauga taip pat yra svarbi ne-elektrinė apsaugos funkcija -, kai aušinimo sistema visiškai išjungiama, transformatoriaus temperatūra toliau kils, apsaugos įtaisas siųs aliarmo signalą, o transformatorius po delsos bus išjungtas, kad būtų išvengta izoliacijos pažeidimo dėl perkaitimo.
Korpuso apsaugą atitinkanti, tai transformatoriaus išorėje sumontuota elektros apsaugos įranga, apsauganti transformatorių elektros grandinėje. Aukštos įtampos pusėje iškroviklis yra pirmoji kliūtis, apsauganti nuo žaibo viršįtampių ir perjungimo viršįtampių. Žaibo iškrovikliai yra sujungti lygiagrečiai abiejuose saugomos įrangos galuose, todėl normaliai veikiant susidaro didelė varža. Kai žaibo banga arba veikia viršįtampis, jie greitai įjungiami, kad būtų išleista viršįtampio energija į žemę, kad būtų apribota įtampa, taikoma transformatoriaus izoliacijai saugiame diapazone. Žaibo iškroviklis parenkamas pagal sistemos įžeminimo režimą ir įtampos klasę vardinei įtampai ir iškrovos srovei bei kitiems parametrams nustatyti. Saugiklis yra dar vienas įprastas aukštos{5} įtampos šoninės apsaugos elementas. Kai transformatoriuje yra trumpojo jungimo gedimas, lydalas greitai susilieja veikiant gedimo srovės terminiam poveikiui, kad nutrauktų gedimo grandinę. 10 kV elektros paskirstymo sistemoje, kai HV šoniniam jungikliui naudojamas apkrovos jungiklis, paprastai naudojamas kombinuotas apsaugos režimas „saugiklis ir apkrovos jungiklis“. Vardinė lydalo srovė paprastai parenkama padauginus didžiausią transformatoriaus darbinę srovę iš tam tikro koeficiento. Žemos įtampos pusėje oro grandinės pertraukiklis ir apsauga nuo nuotėkio atlieka elektros paskirstymo ir apsaugos nuo viršsrovių užduotis.
Vidutiniams ir dideliems galios transformatoriams reikalinga pilnesnė relinės apsaugos sistema, kurioje diferencinė apsauga yra dažniausiai naudojama ir jautriausia pagrindinė apsauga. Diferencinė apsauga pagrįsta dabartiniu Kirchhoff dėsniu ir gali nuspręsti, ar transformatoriaus viduje yra gedimas, lyginant srovės dydį ir fazę, išmatuotą srovės transformatoriaus pirminėje ir antrinėje transformatoriaus pusėse. Įprasto veikimo ar išorinio gedimo metu srovės iš abiejų pusių atsveria viena kitą, o diferencialinėje grandinėje srovės beveik nėra; Kai transformatoriuje įvyksta tarpfazinis trumpasis jungimas arba rimtas trumpasis jungimas, srovė iš abiejų pusių nebesubalansuojama, o diferencialinė relė veikia greitai pašalindama transformatorių. Siekiant išvengti netinkamo diferencinės apsaugos veikimo, kurį sukelia sužadinimo įjungimo srovė, šiuolaikinis mikrokompiuterio diferencinės apsaugos įtaisas paprastai identifikuoja antrosios harmonikos blokavimo principą. Be diferencinės apsaugos, transformatoriaus apsaugos įrenginyje dažnai sukonfigūruojamos atsarginės apsaugos priemonės, tokios kaip apsauga nuo viršsrovių, nulinės sekos apsauga, apsauga nuo perkrovos ir apsauga nuo viršįtampių, kad sudarytų kelių lygių apsaugos sistemą. Šiuolaikinis transformatoriaus apsaugos įrenginys buvo sukurtas į mikrokompiuterių integruotą apsaugos įrenginį, integruojantį apsaugos, stebėjimo, valdymo, ryšio ir kitas funkcijas. Yra įdiegta dešimtys standartinių apsaugos programų, kurias per komunikacijos modulį galima pasiekti integruotoje pastotės automatizavimo sistemoje, kad būtų galima atlikti nuotolinį stebėjimą ir be priežiūros.
Eksporto prekyboje transformatorių apsaugos įranga taip pat turi atitikti tikslinei rinkai taikomus techninius standartus. IEC 60076-22-1 standartas, išleistas Tarptautinės elektrotechnikos komisijos, specialiai apibrėžia galios transformatorių ir reaktorių apsaugos įtaisų techninius reglamentus, apimančius įvairių neelektrinių apsaugos elementų, tokių kaip dujų relė, slėgio mažinimo vožtuvas, alyvos lygio matuoklis ir temperatūros reguliatorius, veikimo reikalavimus ir bandymo metodus. Be to, IEC 60255 serijos standartai taikomi matavimo relėms ir apsaugos įrangai. Produktai, patenkantys į Šiaurės Amerikos rinką, turi atitikti atitinkamus IEEE ir ANSI standartų sistemos reglamentus; Į ES rinką patenkantys gaminiai turi atitikti CE sertifikavimo ir ekologiško dizaino direktyvos reikalavimus. Šių standartų supratimas ir laikymasis yra pagrindinė prielaida užtikrinti sklandų transformatorių apsaugos įrangos eksportą ir saugų bei patikimą veikimą užsienio elektros tinkle.
