变压器故障分内部故障和外部故障两种。常见内部故障包括：线圈的相间短路、匝间或层间短路、单相接地短路以及烧坏铁芯等。这些故障都伴随有电弧产生，电弧将会引起绝缘油的剧烈气化，从而可能导致油箱爆炸等更严重的事故。
常见的外部故障包括：套管及引出线上的短路和接地。最容易发生的外部故障是由于绝缘套管损坏而引起引出线的相间短路和碰壳后的接地短路。
变压器常见的不正常工作状态是：过负荷、温升过高以及油面下降超过了允许程度等。变压器的过负荷和温度的升高将使绝缘材料迅速老化，绝缘强度降低，除影响变压器的使用寿命外，还会进一步引起其它故障。
变压器的保护装置
高压侧为6～10kV的车间变电所主变压器：
带时限的过电流保护：反应变压器外部的短路故障，并作为变压器速断保护的后备保护。一般变压器均应装设。
电流速断保护：反应变压器内外部故障。如果带时限的过电流保护动作时间大于0.5～0.7均应装设。
瓦斯保护：反应变压器内部故障和油面降低时的保护装置。对于800kV.A及以上的油浸式变压器以及400kV.A及以上的车间内油浸式变压器均应装设。通常轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。
过负荷保护：反应因过负荷引起的过电流。应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护，一般过负荷保护动作于信号。
温度保护装置：反应变压器上层油温超过规定值（一般为95℃）的保护装置。一般动作于信号。
一 变压器的过电流保护
二 变压器的电流速断保护
灵敏度按保护装置安装处（高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流值来校验。
电流速断保护的不足之处是保护范围受到限制，一般只能保护到变压器电源侧的部分线圈。因此，电流速断保护必须和瓦斯保护以及过电流保护互相配合，才能可靠的对中小容量的变压器起到保护作用。
变压器在空载投入或突然恢复电压时将出现一个冲击性的励磁电流，为了避免电流速断保护误动作，可在速断电流整定后，将变压器空载试投若干次，以检查速断保护是否误动作。
三 变压器的过负荷保护
变压器过负荷保护的组成、工作原理与线路过负荷保护的组成、工作原理完全相同，动作电流整定计算公式与线路过负荷保护基本相同，只是式中的应为变压器一次侧的额定电流。动作时间取10~15s。
运行中的变压器发出过负荷信号时，当班人员应检查变压器各侧电流是否超过规定值，并即时报告，然后检查变压器的油温、油位是否正常，同时将冷却器全部投入运行，及时掌握过负荷情况，并按规定巡视检查。
四 变压器的瓦斯保护
瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式变压器内部故障的保护装置，是变压器的主保护之一。
对于800kVA及以上的油浸式变压器以及400kVA及以上的车间内油浸式变压器均应装设瓦斯保护。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断路器跳闸。
优点是：动作快、灵敏度高、结构简单，并能反应变压器油箱内的各种故障。
缺点是：不能反应变压器油箱外、套管及联接线上的故障，且由于继电器结构的不完善等造成误动作较多。
运行经验证明，只要加强试验及运行维护工作，瓦斯保护误动作是可以防止
五 变压器的差动保护
变压器的差动保护，主要是用来保护变压器线圈及其引出线和绝缘套管的相间保护，还可以保护变压器的匝间短路。保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。
10000kVA及以上的单独运行的变压器和6300kVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护；6300kVA及以下单独运行的重要变压器，也可装设纵联差动保护。当速断保护灵敏度不满足要求时，也应装设纵联差动保护。差动保护利用故障时产生的不平衡电流来动作，保护灵敏度很高，而且动作迅速。它与瓦斯保护都是变压器的主保护。在工厂企业的35kV的变电所常使用，10kV变电所一般不用。
变压器的差动保护，由变压器两侧的电流互感器和继电器等构成。
差动保护是反映被保护元件两侧电流差而动作的保护装置。
六 变压器的单相保护
变压器低压侧单相短路时，可采取下列措施之一：
在变压器低压侧装设三相都带过流脱扣器的低压断路器，这一低压断路器，既作低压主开关，又可用来保护低压侧的相间短路和单相短路，操作方便。
在变压器低压侧装设熔断器，同样可用来保护低压侧的相间短路和单相短路，但熔断器不能作开关用，而且它熔断后需更换容体才能恢复供电，因此它只能适用于不重要负荷的变压器。（http://www.ippipp.com版权所有）采用两相三继电器或三相三继电器的接线，提高其保护灵敏度。
七 变压器的零序电流保护
零序电流保护的动作电流按躲过变压器低压侧最大不平衡电流来整定，即：
零序电流保护的动作时间一般取0.5～0.7s。灵敏度按低压干线末端发生单相短路来校验。采用此种保护，灵敏度较高，但投资较大。