随着我国电力系统的发展，10kV配电网越来越多的采用消弧线圈或电阻接地，而主变压器低压线圈(10kV)一般采用三角形接线，中性点未引出，接地变压器产生一个中性点便于消弧线圈的接入。接地变压器采用特殊的Z型接线形式，并可接二次线圈代替所用变。由于接地变压器直接接在母线上并作为站用电源，保证其安全、可靠运行至关重要。然而，目前国内外关于接地变压器的故障理论和保护装置的研究资料甚少，因此论文针对接地变压器的故障理论和保护配置进行了专门的分析和深入的研究。论文首先根据接地变压器的特殊接线方式，分析了其特殊结构原理及电磁关系，深入研究了其工作原理，对接地变压器常见的外部故障、内部故障及励磁涌流进行了理论分析；在MATLAB仿真平台中建立了由三个单相五绕组变压器构成的接地变压器故障仿真模型，可以进行接地变压器各种内部故障及外部引出线故障的仿真；分析了接地变压器带二次负载不对称运行情况，并利用故障仿真模型进行了相应的仿真分析及动模实验验证；本文还指出了现有的接地变压器保护配置的缺陷，提出了改进措施，并为其设计了差动保护方案，以带比率制动和二次谐波制动的纵差动保护为主保护，零序差动保护作为后备保护；通过MATLAB仿真平台，利用S函数来实现差动保护判据，仿真验证了该保护方案的可靠性和灵敏性。论文对接地变压器的故障理论进行了深入分析，所提出的接地变压器保护方案将有利于保证接地变压器的安全稳定运行，为进一步研究接地变压器的保护装置提供了理论依据，从而提高变电站站用电和整个配电网的可靠性，具有广阔的应用前景。