Las fallas de transformadores se pueden clasificar en tipos internos y externos. Las fallas internas se clasifican además en problemas-relacionados con el tanque y no relacionados-con el tanque-. Las fallas-relacionadas con el tanque incluyen cortocircuitos de fase-a-fase, fallas a tierra, cortocircuitos-a-vueltas y quemado del núcleo. Estas fallas plantean riesgos importantes para los transformadores, ya que los arcos eléctricos generados durante las fallas del tanque pueden causar una intensa vaporización de los materiales aislantes, lo que podría provocar explosiones. Por lo tanto, tales fallas deben abordarse con prontitud. Las fallas no-del tanque involucran principalmente cortocircuitos en casquillos y-líneas de salida. Además, los cortocircuitos externos-a-fases pueden provocar sobrecorriente, mientras que las fallas a tierra externas pueden provocar sobrecorriente y sobretensión en el punto neutro. La caída repentina de carga o el funcionamiento sin-carga de líneas largas también pueden inducir una sobreexcitación del transformador. Las condiciones operativas anormales de los transformadores generalmente incluyen sobrecarga, niveles reducidos de aceite y niveles de aceite excesivamente altos.
Para evitar pérdidas innecesarias causadas por diversos tipos de fallas y operaciones anormales de los transformadores y garantizar el funcionamiento seguro y continuo de los sistemas de energía, los transformadores generalmente deben estar equipados con los siguientes dispositivos de protección de relés:
(1) Protección de gas para evitar fallas de cortocircuito-y reducción del nivel de aceite dentro del tanque del transformador;
(2) Prevenir cortocircuitos entre fases-a-fases en los devanados y líneas-de salida del transformador, fallas a tierra monofásicas-en los devanados laterales del sistema-y líneas-de salida de sistemas de puesta a tierra de alta-corriente y cortocircuitos entre-vueltas en los devanados. Implementar (serie) protección diferencial o protección instantánea de corriente.
(3) Protección contra sobrecorriente (o protección contra sobrecorriente activada por voltaje compuesto-, o protección contra sobrecorriente de secuencia negativa) para evitar cortocircuitos de interfaz externa en transformadores y servir como respaldo para la protección de gas y la protección diferencial (o protección de corriente instantánea);
(4) Protección de corriente de secuencia cero-para evitar cortocircuitos-a tierra externos del transformador en un sistema de corriente de puesta a tierra de gran tamaño;
(5) Protección contra sobrecarga para evitar que el transformador se sobrecargue simétricamente;
(6) Protección contra sobreexcitación-para evitar la sobreexcitación-del transformador.
En la red de voltaje ultra-alto, debido al alto precio del transformador grande y su importante papel en el sistema, la protección del transformador debe duplicarse para garantizar el suministro de energía seguro y confiable del transformador.