Ako kľúčové zariadenie v energetickom systéme prevádzková spoľahlivosť transformátora priamo súvisí s bezpečnosťou a stabilitou elektrickej siete. Transformátor však môže čeliť rôznym rizikám porúch, ako je vnútorný skrat, preťaženie, úder blesku a starnutie izolácie počas-dlhodobej prevádzky. Aby bolo možné včas nájsť a odstrániť poruchy a zaručiť vybavenie a osobnú bezpečnosť, musí byť transformátor vybavený kompletným ochranným systémom. Systém sa skladá z viacerých ochranných zariadení, ktoré monitorujú prevádzkový stav transformátora z rôznych uhlov. Po zistení abnormality spustí alarm alebo automaticky preruší napájanie. Zariadenia na ochranu transformátora možno vo všeobecnosti rozdeliť do dvoch kategórií: jednou je zariadenie na neelektrickú kvantitatívnu ochranu inštalované priamo na tele transformátora a druhou je elektrické zariadenie na ochranu množstva inštalované v rozvodnej skrini alebo ovládacom paneli.
Ne{0}}elektrická ochrana množstva je najpriamejšia a najspoľahlivejšia obranná línia transformátora. Dokáže posúdiť poruchu sledovaním zmeny fyzikálnej veličiny vo vnútri transformátora. Kritériom pre tento typ ochrany nie je prúd alebo napätie, ale ne-elektrická veličina, ako je rýchlosť oleja, teplota a tlak, preto sa nazýva ne-elektrická veličina ochrana. Spomedzi nich je ochrana pred plynom najdôležitejšou zo všetkých ne-elektrických ochrán, známych ako hlavná ochrana vnútorných porúch transformátora. Základným prvkom plynovej ochrany je plynové relé, ktoré je zvyčajne inštalované v spojovacom potrubí medzi nádržou transformátora a konzervátorom oleja. Keď sa v transformátore vyskytne mierna porucha, plyn generovaný rozkladom transformátorového oleja v dôsledku zahrievania sa hromadí v relé a kontakt ľahkého plynu je vedený tak, aby vydal poplachový signál; Keď dôjde k vážnej poruche, veľké množstvo plynu a oleja sa rúti do konzervátora oleja vysokou rýchlosťou a kontakt ťažkého plynu pôsobí tak, že priamo spustí istič, aby sa spustil a odstránil transformátor z elektrickej siete. Jedinečná hodnota plynovej ochrany je v tom, že dokáže odhaliť skoré poruchy, ktoré je ťažké odhaliť pomocou ochrany elektrickej veličiny, ako je napríklad malý skrat alebo lokálne prehriatie železného jadra, a tieto poruchy odrážajú veľmi slabé zmeny prúdu na primárnej strane predtým, než sa rozvinú do vážneho skratu, takže zariadenia na ochranu elektrickej veličiny, ako je diferenciálna ochrana, nemusia včas reagovať. Plynové relé sa vo všeobecnosti vyžaduje pre transformátory ponorené do oleja{11}}s menovitou kapacitou 800 kVA a vyššou podľa technických noriem Číny.
Okrem ochrany pred plynom sú dôležitými komponentmi v systéme inej ako -elektrickej ochrany aj tlaková ochrana, teplotná ochrana a ochrana hladiny oleja. Tlaková ochrana používa ako pohon poistný ventil alebo tlakové relé. V prípade vážnej poruchy vo vnútri transformátora elektrický oblúk rýchlo odparí transformátorový olej a tlak vo vnútri olejovej nádrže prudko stúpne. Pretlakový ventil sa automaticky otvorí, keď tlak prekročí nastavenú hodnotu, aby sa uvoľnila zmes vysokotlakového -olejového-plynu a zabránilo sa prasknutiu olejovej nádrže; Tlakové relé priamo spustí vypínací signál, keď pocítite tlakový náraz. Teplotnú ochranu zabezpečuje olejový teplomer a teplomer vinutia inštalovaný na transformátore. Teplotu hladiny oleja je možné merať priamo, zatiaľ čo teplota vinutia sa zvyčajne získava nepriamo zohrievacím odporom teplomera sekundárneho prúdu prechodového transformátora prúdu. Keď teplota oleja alebo vinutia prekročí špecifikovaný limit, teplomer spojí kontakt a vyšle alarmový signál. Treba poznamenať, že aby sa predišlo falošnému vypnutiu v dôsledku abnormálneho merania teploty, je všeobecne špecifikované, že kontakt regulátora teploty nie je priamo pripojený k vypínaciemu obvodu, ale používa sa iba na alarm. Ochrana hladiny oleja má na starosti sledovanie zmeny hladiny izolačného oleja v olejovej nádrži. Keď je hladina oleja v transformátore príliš nízka v dôsledku úniku oleja alebo úniku oleja, odošle sa výstražný signál, ktorý upozorní personál prevádzky a údržby na včasné doplnenie alebo zvládnutie bodu úniku. Vo veľkých transformátoroch je ochrana úplného zastavenia chladiča tiež dôležitou -funkciou elektrickej ochrany -, keď je chladiaci systém úplne vypnutý, teplota transformátora bude naďalej stúpať, ochranné zariadenie vyšle signál alarmu a transformátor sa po oneskorení vypne, aby sa predišlo poškodeniu izolácie v dôsledku prehriatia.
V súlade s ochranou tela je to séria elektrických ochranných zariadení inštalovaných mimo transformátora, ktoré chránia transformátor na elektrickom obvode. Na strane vysokého napätia je zvodič prvou bariérou, ktorá zabraňuje bleskovému prepätiu a spínaciemu prepätiu. Na oboch koncoch chráneného zariadenia sú paralelne zapojené bleskojistky, ktoré majú pri bežnej prevádzke vysokú impedanciu. Keď udrie blesk alebo prevádzkové prepätie, rýchlo sa zapnú, aby uvoľnili prepäťovú energiu do zeme, aby sa obmedzilo napätie aplikované na izoláciu transformátora v bezpečnom rozsahu. Zvodič blesku sa vyberie podľa režimu uzemnenia systému a triedy napätia, aby sa určilo menovité napätie a výbojový prúd a ďalšie parametre. Poistka je ďalším typom bežného- vysokonapäťového bočného ochranného prvku. Keď má transformátor poruchu skratu, tavenina sa rýchlo roztaví pod tepelným účinkom poruchového prúdu, aby sa prerušil poruchový obvod. V systéme distribúcie energie 10 kV, keď je spínač záťaže prijatý pre bočný spínač HV, je všeobecne prijatý kombinovaný ochranný režim "poistka plus spínač záťaže". Menovitý prúd taveniny sa vo všeobecnosti volí vynásobením maximálneho pracovného prúdu transformátora určitým faktorom. Na strane nízkeho napätia vzduchový istič a ochrana proti úniku preberajú úlohy distribúcie energie a nadprúdovej ochrany.
Pre stredné a veľké výkonové transformátory je potrebný kompletnejší systém ochrany relé, v ktorom je diferenciálna ochrana najčastejšie používanou a najcitlivejšou hlavnou ochranou. Diferenciálna ochrana je založená na Kirchhoffovom prúdovom zákone a môže posúdiť, či došlo k poruche vo vnútri transformátora, porovnaním veľkosti prúdu a fázy nameranej prúdovým transformátorom na primárnej a sekundárnej strane transformátora. Počas normálnej prevádzky alebo vonkajšej poruchy sa prúdy na oboch stranách navzájom kompenzujú a v diferenciálnom obvode nie je takmer žiadny prúd; Keď v transformátore dôjde k medzifázovému skratu alebo vážnemu medzizávitovému skratu, prúd na oboch stranách už nie je vyvážený a diferenciálne relé pôsobí na rýchle odstránenie transformátora. Aby sa predišlo nesprávnemu fungovaniu diferenciálnej ochrany spôsobenému budiacim nárazovým prúdom, moderné zariadenie diferenciálnej ochrany mikropočítača zvyčajne používa na identifikáciu princíp blokovania druhej harmonickej. Okrem diferenciálnej ochrany sú v ochrannom zariadení transformátora často nakonfigurované aj záložné ochrany, ako je nadprúdová ochrana, nulová sekvencia ochrany, ochrana proti preťaženiu a prepäťová ochrana, aby vytvorili viacúrovňový ochranný systém. Moderné transformátorové ochranné zariadenie bolo vyvinuté do mikropočítačového integrovaného ochranného zariadenia integrujúceho ochranné, monitorovacie, riadiace, komunikačné a ďalšie funkcie. Zabudované sú desiatky štandardných ochranných programov, ku ktorým je možné pristupovať do integrovaného automatizačného systému rozvodne prostredníctvom komunikačného modulu na realizáciu vzdialeného monitorovania a bezobslužnej prevádzky.
Pri exportnom obchode sa vyžaduje, aby ochranné zariadenia transformátorov spĺňali aj technické normy platné pre cieľový trh. Norma IEC 60076-22-1 vydaná Medzinárodnou elektrotechnickou komisiou špeciálne špecifikuje technické predpisy pre ochranné zariadenia výkonových transformátorov a reaktorov, ktoré zahŕňajú požiadavky na výkon a skúšobné metódy pre rôzne neelektrické ochranné prvky, ako sú plynové relé, tlakový poistný ventil, merač hladiny oleja a regulátor teploty. Okrem toho sú normy série IEC 60255 použiteľné pre meracie relé a ochranné zariadenia. Produkty vstupujúce na severoamerický trh musia spĺňať príslušné predpisy štandardného systému IEEE a ANSI; Výrobky vstupujúce na trh EÚ musia spĺňať požiadavky certifikácie CE a smernice o ekologickom dizajne. Pochopenie a dodržiavanie týchto noriem je základným predpokladom na zabezpečenie hladkého exportu zariadení na ochranu transformátorov a bezpečnej a spoľahlivej prevádzky v zámorskej elektrickej sieti.
