बिजली व्यवस्था में प्रमुख उपकरण के रूप में, ट्रांसफार्मर की संचालन विश्वसनीयता सीधे पावर ग्रिड की सुरक्षा और स्थिरता से संबंधित है। हालाँकि, लंबी अवधि के संचालन के दौरान ट्रांसफार्मर को आंतरिक शॉर्ट सर्किट, ओवरलोड, बिजली का झटका और इन्सुलेशन उम्र बढ़ने जैसे विभिन्न दोष जोखिमों का सामना करना पड़ सकता है। समय पर दोषों को खोजने और दूर करने और उपकरण और व्यक्तिगत सुरक्षा की गारंटी देने के लिए, ट्रांसफार्मर को सुरक्षा प्रणाली के एक पूरे सेट से सुसज्जित किया जाएगा। सिस्टम कई सुरक्षा उपकरणों से बना है, जो विभिन्न कोणों से ट्रांसफार्मर के संचालन की स्थिति की निगरानी करते हैं। एक बार असामान्यता का पता चलने पर, यह अलार्म चालू कर देगा या स्वचालित रूप से बिजली की आपूर्ति काट देगा। ट्रांसफार्मर सुरक्षा उपकरण को आम तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक गैर-बिजली मात्रा सुरक्षा उपकरण सीधे ट्रांसफार्मर बॉडी पर स्थापित होता है, और दूसरा स्विच कैबिनेट या नियंत्रण कक्ष में स्थापित विद्युत मात्रा सुरक्षा उपकरण होता है।
गैर-बिजली मात्रा संरक्षण ट्रांसफार्मर की सबसे सीधी और विश्वसनीय रक्षा पंक्ति है। यह ट्रांसफार्मर के अंदर भौतिक मात्रा के परिवर्तन की निगरानी करके दोष का अनुमान लगा सकता है। इस प्रकार की सुरक्षा का मानदंड वर्तमान या वोल्टेज नहीं है, बल्कि गैर-विद्युत मात्रा जैसे तेल की गति, तापमान और दबाव है, इसलिए इसे गैर-विद्युत मात्रा सुरक्षा कहा जाता है। उनमें से, गैस सुरक्षा सभी गैर-बिजली सुरक्षा में सबसे महत्वपूर्ण है, जिसे ट्रांसफार्मर के आंतरिक दोषों की मुख्य सुरक्षा के रूप में जाना जाता है। गैस सुरक्षा का मुख्य तत्व गैस रिले है, जो आमतौर पर ट्रांसफार्मर टैंक और तेल संरक्षक के बीच कनेक्टिंग पाइप में स्थापित किया जाता है। जब ट्रांसफार्मर में थोड़ी खराबी होती है, तो हीटिंग के कारण ट्रांसफार्मर तेल के अपघटन से उत्पन्न गैस रिले में जमा हो जाती है, और अलार्म सिग्नल देने के लिए प्रकाश गैस संपर्क आयोजित किया जाता है; जब कोई गंभीर खराबी होती है, तो बड़ी मात्रा में गैस और तेल का प्रवाह तेज गति से तेल संरक्षक की ओर बढ़ता है, और भारी गैस संपर्क सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करने और पावर ग्रिड से ट्रांसफार्मर को हटाने के लिए सीधे ट्रिगर करने का कार्य करता है। गैस सुरक्षा का अद्वितीय मूल्य यह है कि यह प्रारंभिक दोषों का पता लगा सकता है जिन्हें विद्युत मात्रा संरक्षण द्वारा पता लगाना मुश्किल होता है, जैसे कि मामूली इंटरटर्न शॉर्ट सर्किट या लौह कोर की स्थानीय ओवरहीटिंग, और ये दोष गंभीर शॉर्ट सर्किट में विकसित होने से पहले प्राथमिक पक्ष वर्तमान में बहुत कमजोर बदलावों को प्रतिबिंबित करते हैं, इसलिए अंतर सुरक्षा जैसे विद्युत मात्रा सुरक्षा उपकरण समय पर प्रतिक्रिया नहीं दे सकते हैं। चीन के तकनीकी मानकों के अनुसार 800kVA और उससे अधिक की रेटेड क्षमता वाले तेल में डूबे हुए ट्रांसफार्मर के लिए गैस रिले की आवश्यकता आम तौर पर होती है।
गैस सुरक्षा के अलावा, दबाव सुरक्षा, तापमान सुरक्षा और तेल स्तर सुरक्षा भी गैर-बिजली सुरक्षा प्रणाली में महत्वपूर्ण घटक हैं। दबाव सुरक्षा दबाव राहत वाल्व या दबाव रिले को एक्चुएटर के रूप में लेती है। ट्रांसफार्मर के अंदर गंभीर खराबी की स्थिति में, इलेक्ट्रिक आर्क तेजी से ट्रांसफार्मर के तेल को वाष्पीकृत कर देगा और तेल टैंक के अंदर दबाव तेजी से बढ़ जाएगा। जब दबाव निर्धारित मान से अधिक हो जाएगा तो दबाव राहत वाल्व स्वचालित रूप से खुल जाएगा, जिससे उच्च दबाव वाले तेल{{5}गैस मिश्रण को छोड़ा जा सके और तेल टैंक को फटने से बचाया जा सके; दबाव प्रभाव महसूस होने पर दबाव रिले सीधे ट्रिपिंग सिग्नल को ट्रिगर करेगा। ट्रांसफार्मर पर स्थापित तेल थर्मामीटर और वाइंडिंग थर्मामीटर द्वारा तापमान संरक्षण का एहसास होता है। तेल स्तर के तापमान को सीधे मापा जा सकता है, जबकि घुमावदार तापमान आमतौर पर बुशिंग वर्तमान ट्रांसफार्मर के माध्यमिक वर्तमान आपूर्ति थर्मामीटर के हीटिंग प्रतिरोध द्वारा अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त किया जाता है। जब तेल का तापमान या वाइंडिंग का तापमान निर्दिष्ट सीमा से अधिक हो जाता है, तो थर्मामीटर संपर्क को जोड़ता है और एक अलार्म सिग्नल भेजता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि असामान्य तापमान माप के कारण झूठी ट्रिपिंग को रोकने के लिए, आमतौर पर यह निर्दिष्ट किया जाता है कि तापमान नियंत्रक का संपर्क सीधे ट्रिपिंग सर्किट से जुड़ा नहीं है, बल्कि केवल अलार्म के लिए उपयोग किया जाता है। तेल स्तर सुरक्षा तेल टैंक में इन्सुलेट तेल स्तर के परिवर्तन की निगरानी के लिए जिम्मेदार है। जब तेल रिसाव या तेल रिसाव के कारण ट्रांसफार्मर का तेल स्तर बहुत कम हो जाता है, तो रिसाव बिंदु को समय पर पूरा करने या संभालने के लिए संचालन और रखरखाव कर्मियों को संकेत देने के लिए एक अलार्म सिग्नल भेजा जाएगा। बड़े ट्रांसफार्मरों में, कूलर फुल स्टॉप सुरक्षा भी एक महत्वपूर्ण गैर-विद्युत सुरक्षा फ़ंक्शन है - जब शीतलन प्रणाली पूरी तरह से बंद हो जाती है, तो ट्रांसफार्मर का तापमान बढ़ता रहेगा, सुरक्षा उपकरण एक अलार्म सिग्नल भेजेगा, और ओवरहीटिंग के कारण इन्सुलेशन क्षति को रोकने के लिए ट्रांसफार्मर को देरी के बाद काट दिया जाएगा।
शरीर की सुरक्षा के अनुरूप, यह ट्रांसफार्मर के बाहर स्थापित विद्युत सुरक्षा उपकरणों की एक श्रृंखला है, जो विद्युत सर्किट पर ट्रांसफार्मर की सुरक्षा करती है। उच्च वोल्टेज पक्ष पर, बिजली के ओवरवॉल्टेज और स्विचिंग ओवरवॉल्टेज को रोकने के लिए अवरोधक पहला अवरोधक है। लाइटनिंग अरेस्टर संरक्षित उपकरण के दोनों सिरों पर समानांतर में जुड़े हुए हैं, जो सामान्य ऑपरेशन के तहत उच्च प्रतिबाधा पेश करते हैं। जब बिजली की लहर या ऑपरेटिंग ओवरवॉल्टेज हमला होता है, तो ओवरवॉल्टेज ऊर्जा को जमीन पर छोड़ने के लिए उन्हें तुरंत चालू कर दिया जाता है, ताकि ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन पर लागू वोल्टेज को एक सुरक्षित सीमा के भीतर सीमित किया जा सके। रेटेड वोल्टेज और डिस्चार्ज करंट और अन्य मापदंडों को निर्धारित करने के लिए सिस्टम ग्राउंडिंग मोड और वोल्टेज क्लास के अनुसार लाइटनिंग अरेस्टर का चयन किया जाएगा। फ़्यूज़ एक अन्य प्रकार का सामान्य उच्च वोल्टेज साइड सुरक्षा तत्व है। जब ट्रांसफार्मर में शॉर्ट सर्किट फॉल्ट होता है, तो फॉल्ट सर्किट को काटने के लिए फॉल्ट करंट के थर्मल प्रभाव के तहत मेल्ट जल्दी से फ्यूज हो जाएगा। 10kV बिजली वितरण प्रणाली में, जब एचवी साइड स्विच के लिए लोड स्विच अपनाया जाता है, तो "फ्यूज प्लस लोड स्विच" का संयुक्त सुरक्षा मोड आम तौर पर अपनाया जाता है। मेल्ट की रेटेड धारा का चयन आमतौर पर ट्रांसफार्मर की अधिकतम कार्यशील धारा को एक निश्चित कारक से गुणा करके किया जाता है। कम वोल्टेज की ओर, एयर सर्किट ब्रेकर और लीकेज प्रोटेक्टर बिजली वितरण और ओवरकरंट सुरक्षा का कार्य करते हैं।
मध्यम और बड़े पावर ट्रांसफार्मर के लिए, एक अधिक संपूर्ण रिले सुरक्षा प्रणाली की आवश्यकता होती है, जिसमें अंतर सुरक्षा सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली और सबसे संवेदनशील मुख्य सुरक्षा है। विभेदक सुरक्षा किरचॉफ के वर्तमान कानून पर आधारित है, और यह ट्रांसफार्मर के प्राथमिक पक्ष और द्वितीयक पक्ष पर वर्तमान ट्रांसफार्मर द्वारा मापा गया वर्तमान परिमाण और चरण की तुलना करके यह निर्धारित कर सकता है कि ट्रांसफार्मर के अंदर गलती है या नहीं। सामान्य ऑपरेशन या बाहरी खराबी के दौरान, दोनों तरफ की धाराएं एक-दूसरे को ऑफसेट करती हैं, और अंतर सर्किट में लगभग कोई धारा नहीं होती है; जब ट्रांसफार्मर में इंटरफेज़ शॉर्ट सर्किट या गंभीर इंटरटर्न शॉर्ट सर्किट होता है, तो दोनों तरफ का करंट संतुलित नहीं रह जाता है, और डिफरेंशियल रिले ट्रांसफार्मर को जल्दी से हटाने का काम करता है। उत्तेजना प्रवाह धारा के कारण होने वाली विभेदक सुरक्षा के दुरुपयोग को रोकने के लिए, आधुनिक माइक्रो कंप्यूटर विभेदक सुरक्षा उपकरण आमतौर पर पहचान के लिए दूसरे हार्मोनिक अवरोधन के सिद्धांत को अपनाता है। विभेदक सुरक्षा के अलावा, ओवरकरंट सुरक्षा, शून्य अनुक्रम सुरक्षा, अधिभार सुरक्षा और ओवरवॉल्टेज सुरक्षा जैसे बैकअप सुरक्षा को अक्सर बहु-स्तरीय सुरक्षा प्रणाली बनाने के लिए ट्रांसफार्मर सुरक्षा उपकरण में कॉन्फ़िगर किया जाता है। आधुनिक ट्रांसफार्मर सुरक्षा उपकरण को सुरक्षा, निगरानी, नियंत्रण, संचार और अन्य कार्यों को एकीकृत करते हुए एक माइक्रो कंप्यूटर एकीकृत सुरक्षा उपकरण के रूप में विकसित किया गया है। इसमें दर्जनों मानक सुरक्षा कार्यक्रम बनाए गए हैं, जिन्हें दूरस्थ निगरानी और अप्राप्य संचालन का एहसास करने के लिए संचार मॉड्यूल के माध्यम से सबस्टेशन के एकीकृत स्वचालन प्रणाली तक पहुँचा जा सकता है।
निर्यात व्यापार में, लक्ष्य बाजार पर लागू तकनीकी मानकों को पूरा करने के लिए ट्रांसफार्मर सुरक्षा उपकरण की भी आवश्यकता होती है। अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन द्वारा जारी आईईसी 60076 - 22-1 मानक विशेष रूप से बिजली ट्रांसफार्मर और रिएक्टरों के सुरक्षा उपकरणों के लिए तकनीकी नियमों को निर्दिष्ट करता है, जिसमें गैस रिले, दबाव राहत वाल्व, तेल स्तर गेज और तापमान नियंत्रक जैसे विभिन्न गैर-इलेक्ट्रिक सुरक्षा तत्वों के लिए प्रदर्शन आवश्यकताओं और परीक्षण विधियों को शामिल किया गया है। इसके अलावा, IEC 60255 श्रृंखला मानक रिले और सुरक्षा उपकरणों को मापने पर लागू होते हैं। उत्तरी अमेरिकी बाजार में प्रवेश करने वाले उत्पाद आईईईई और एएनएसआई मानक प्रणाली के प्रासंगिक नियमों का अनुपालन करेंगे; यूरोपीय संघ के बाजार में प्रवेश करने वाले उत्पादों को सीई प्रमाणीकरण और पारिस्थितिक डिजाइन निर्देश की आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। इन मानकों को समझना और अनुपालन ट्रांसफॉर्मर सुरक्षा उपकरणों के सुचारू निर्यात और विदेशी पावर ग्रिड में सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने का मूल आधार है।
