As falhas do transformador podem ser classificadas em tipos internos e externos. As falhas internas são ainda categorizadas em problemas-relacionados ao tanque e não-relacionados ao tanque-. As falhas-relacionadas ao tanque incluem curtos-circuitos fase-a{7}}fase, falhas à terra, curtos-circuitos entre-e{9}}espiras e queima do núcleo. Essas falhas representam riscos significativos para os transformadores, pois os arcos elétricos gerados durante as falhas nos tanques podem causar intensa vaporização dos materiais isolantes, podendo levar a explosões. Portanto, tais falhas devem ser corrigidas imediatamente. As falhas não-do tanque envolvem principalmente curtos-circuitos nas buchas e nas linhas-de saída. Além disso, curtos-circuitos externos de fase-a{17}}fase podem causar sobrecorrente, enquanto faltas externas à terra podem causar sobrecorrente e sobretensão do ponto neutro. A redução repentina de carga ou a operação sem{19}}carga de linhas longas também podem induzir a superexcitação-do transformador. As condições operacionais anormais dos transformadores normalmente incluem sobrecarga, níveis de óleo reduzidos e níveis de óleo excessivamente elevados.
Para evitar perdas desnecessárias causadas por vários tipos de falhas e operações anormais de transformadores e garantir a operação segura e contínua dos sistemas de energia, os transformadores geralmente devem ser equipados com os seguintes dispositivos de proteção de relé:
(1) Proteção de gás para evitar falhas-de curto-circuito e redução do nível de óleo dentro do tanque do transformador;
(2) Evitar curtos-circuitos fase-a{2}}fase em enrolamentos de transformadores e linhas de saída-de saída, faltas-à terra monofásicas nos enrolamentos laterais-do sistema e linhas-de saída de sistemas de aterramento de alta-corrente e curtos-circuitos entre{8}}espiras nos enrolamentos. Implementar proteção diferencial (série) ou proteção instantânea de corrente.
(3) Proteção contra sobrecorrente (ou proteção contra sobrecorrente ativada por tensão composta-ou proteção contra sobrecorrente de sequência negativa) para evitar curtos-circuitos de interfase externa em transformadores e servir como backup para proteção de gás e proteção diferencial (ou proteção de corrente instantânea);
(4) Proteção de corrente de-sequência zero para evitar curto-circuito-de aterramento externo do transformador em grandes sistemas de corrente de aterramento;
(5) Proteção contra sobrecarga para evitar sobrecarga simétrica do transformador;
(6) Proteção contra sobre-excitação para evitar sobre-excitação do transformador.
Na rede de ultra-alta tensão, devido ao alto preço do grande transformador e seu importante papel no sistema, a proteção do transformador deve ser duplicada para garantir o fornecimento de energia seguro e confiável do transformador.