כציוד המפתח במערכת החשמל, אמינות הפעולה של השנאי קשורה ישירות לבטיחות ויציבות רשת החשמל. עם זאת, השנאי עלול לעמוד בפני סיכוני תקלות שונים כגון קצר חשמלי פנימי, עומס יתר, מכת ברק והזדקנות בידוד במהלך פעולה-ת לטווח ארוך. על מנת לאתר ולהסיר תקלות בזמן ולהבטיח ציוד ובטיחות אישית, השנאי יצויד במערך שלם של מערכת הגנה. המערכת מורכבת ממספר התקני הגנה, המנטרים את מצב הפעולה של השנאי מזוויות שונות. ברגע שמתגלה חריגה, היא תפעיל אזעקה או תנתק אוטומטית את אספקת החשמל. ניתן לחלק באופן כללי את ציוד ההגנה על השנאים לשתי קטגוריות: האחת היא ציוד ההגנה על כמות שאינה-חשמלית המותקן ישירות על גוף השנאי, והשנייה היא ציוד הגנת הכמות החשמלית המותקן בארון המתגים או בלוח הבקרה.
הגנת כמות לא-חשמלית היא קו ההגנה הישיר והאמין ביותר של שנאי. זה יכול לשפוט את התקלה על ידי ניטור השינוי של הכמות הפיזית בתוך השנאי. הקריטריון לסוג זה של הגנה אינו זרם או מתח, אלא כמות לא-חשמלית כגון מהירות שמן, טמפרטורה ולחץ, ולכן היא נקראת הגנת כמות לא-חשמלית. ביניהם, הגנת גז היא הליבה ביותר מכל ההגנה שאינה-מחשמל, הידועה כהגנה העיקרית על תקלות פנימיות בשנאי. אלמנט הליבה של הגנת הגז הוא ממסר הגז, המותקן בדרך כלל בצינור המחבר בין מיכל השנאי לשומר השמן. כאשר מתרחשת תקלה קלה בשנאי, הגז שנוצר מפירוק שמן שנאי עקב חימום מצטבר בממסר, ומגע הגז הקל מתנהל כדי לתת אות אזעקה; כאשר מתרחשת תקלה חמורה, כמות גדולה של זרימת גז ושמן ממהרת אל משמר השמן במהירות גבוהה, ומגע הגז הכבד פועל להפעיל ישירות את המפסק להכשיל ולהוציא את השנאי מרשת החשמל. הערך הייחודי של הגנת גז הוא בכך שהיא יכולה לזהות תקלות מוקדמות שקשה לגלותן על ידי הגנת הכמות החשמלית, כגון קצר חשמלי קטן או התחממות יתר מקומית של ליבת ברזל, ותקלות אלו משקפות שינויים חלשים מאוד בזרם הצד הראשוני לפני שהן מתפתחות לקצר חשמלי חמור, כך שהתקני ההגנה על כמות חשמלית כגון הגנה דיפרנציאלית לא יגיבו בזמן. ממסר גז נדרש בדרך כלל עבור שנאי טבול-בנפט עם קיבולת מדורגת של 800kVA ומעלה בהתאם לסטנדרטים הטכניים של סין.
בנוסף להגנה על גז, הגנת לחץ, הגנת טמפרטורה והגנה על מפלס השמן הם גם מרכיבים חשובים במערכת ההגנה שאינה-מחשמל. הגנת הלחץ לוקחת את שסתום שחרור הלחץ או ממסר הלחץ בתור המפעיל. במקרה של תקלה חמורה בתוך השנאי, הקשת החשמלית תאדה במהירות את שמן השנאי והלחץ בתוך מיכל השמן יעלה בחדות. שסתום שחרור הלחץ ייפתח אוטומטית כאשר הלחץ חורג מהערך שנקבע כדי לשחרר את תערובת הגז-בלחץ גבוה- ולמנוע את התפוצצות מיכל השמן; ממסר הלחץ יפעיל ישירות את אות המעידה כאשר מורגשת השפעת הלחץ. הגנת הטמפרטורה מתבצעת על ידי מדחום השמן ומדחום המתפתל המותקנים על השנאי. ניתן למדוד ישירות את טמפרטורת מפלס השמן, בעוד שטמפרטורת הפיתול מתקבלת בדרך כלל בעקיפין על ידי התנגדות החימום של מדחום אספקת הזרם המשני של שנאי זרם התותב. כאשר טמפרטורת השמן או טמפרטורת הפיתול עולים על הגבול שצוין, המדחום מחבר את המגע ושולח אות אזעקה. יצוין כי על מנת למנוע מעידה כוזבת עקב מדידת טמפרטורה חריגה, מצויין בדרך כלל כי המגע של בקר הטמפרטורה אינו מחובר ישירות למעגל הכמיהה, אלא משמש רק לאזעקה. הגנת מפלס השמן אחראית על מעקב אחר שינוי מפלס שמן הבידוד במיכל השמן. כאשר מפלס השמן של השנאי נמוך מדי עקב דליפת שמן או דליפת שמן, יישלח אות אזעקה שינחה את אנשי התפעול והתחזוקה להשלים או לטפל בנקודת הדליפה בזמן. בשנאים גדולים, הגנת עצירה מלאה של הקירור היא גם פונקציית הגנה בלתי-חשובה להגנה חשמלית - כאשר מערכת הקירור מושבתת לחלוטין, טמפרטורת השנאי תמשיך לעלות, התקן ההגנה ישלח אות אזעקה, והשנאי ינותק לאחר עיכוב כדי למנוע את נזקי הבידוד עקב התחממות יתר.
בהתאמה למיגון הגוף, מדובר בסדרת ציוד מיגון חשמלי המותקן מחוץ לשנאי, המגן על השנאי במעגל החשמלי. בצד המתח הגבוה, המעצר הוא המחסום הראשון למניעת מתח יתר ברק ומתח יתר מיתוג. מעכבי ברקים מחוברים במקביל בשני הקצוות של הציוד המוגן, ומציגים עכבה גבוהה בפעולה רגילה. כאשר גל ברק או מתח יתר תפעול פוגעים, הם מופעלים במהירות כדי לשחרר אנרגיית מתח יתר לקרקע, כדי להגביל את המתח המופעל על בידוד השנאי בטווח בטוח. מעכב ברקים ייבחר בהתאם למצב הארקת המערכת ודרגת המתח כדי לקבוע את המתח הנקוב וזרם הפריקה ופרמטרים אחרים. הפתיל הוא סוג נוסף של אלמנט הגנה צדדי של מתח גבוה-. כאשר לשנאי יש תקלה קצרה, ההיתוך יתמזג במהירות תחת ההשפעה התרמית של זרם התקלה כדי לנתק את מעגל התקלה. במערכת חלוקת חשמל 10kV, כאשר מתג עומס מאומץ עבור מתג צד HV, מאומץ בדרך כלל מצב ההגנה המשולב של "מתג נתיך פלוס עומס". הזרם המדורג של נמס נבחר בדרך כלל על ידי הכפלת זרם העבודה המרבי של השנאי בגורם מסוים. בצד המתח הנמוך, מפסק האוויר ומגן הדליפה לוקחים על עצמם את המשימות של חלוקת כוח והגנה מפני זרם יתר.
עבור שנאי כוח בינוניים וגדולים נדרשת מערכת הגנה ממסרת מלאה יותר, בה הגנת דיפרנציאלית היא ההגנה הראשית הנפוצה והרגישה ביותר. הגנה דיפרנציאלית מבוססת על החוק הנוכחי של קירכהוף, והיא יכולה לשפוט אם יש תקלה בתוך השנאי על ידי השוואת גודל הזרם והפאזה שנמדדו על ידי שנאי הזרם בצד הראשוני ובצד המשני של השנאי. במהלך פעולה רגילה או תקלה חיצונית, הזרמים משני הצדדים מקזזים זה את זה, וכמעט אין זרם במעגל הדיפרנציאלי; כאשר מתרחשים בשנאי קצר חשמלי בין-פאזי או קצר ביניים רציני, הזרם משני הצדדים אינו מאוזן עוד, והממסר ההפרש פועל להסרה מהירה של השנאי. על מנת למנוע הפעלה שגויה של הגנה דיפרנציאלית הנגרמת על ידי זרם כניסת עירור, התקן הגנה דיפרנציאלי מודרני של מיקרו מחשבים מאמץ בדרך כלל את העיקרון של חסימה הרמונית שנייה לזיהוי. בנוסף להגנה דיפרנציאלית, הגנות גיבוי כגון הגנת זרם יתר, הגנה על רצף אפס, הגנת עומס יתר והגנת מתח יתר מוגדרות לעתים קרובות בהתקן ההגנה על השנאי ליצירת מערכת הגנה רב--ת. התקן הגנת שנאי מודרני פותח להתקן הגנה משולב של מיקרו-מחשב המשלב הגנה, ניטור, בקרה, תקשורת ופונקציות אחרות. ישנן עשרות תוכניות הגנה סטנדרטיות מובנות, אשר ניתן לגשת למערכת האוטומציה המשולבת של תחנת המשנה דרך מודול התקשורת כדי לממש ניטור מרחוק והפעלה ללא השגחה.
בסחר יצוא, ציוד הגנת שנאים נדרש גם לעמוד בתקנים הטכניים החלים על שוק היעד. תקן IEC 60076-22-1 שהוצא על ידי הנציבות האלקטרוטכנית הבינלאומית מפרט במיוחד תקנות טכניות להתקני הגנה של שנאי כוח וכורים, המכסים דרישות ביצועים ושיטות בדיקה עבור רכיבי הגנה שונים שאינם חשמליים כגון ממסר גז, שסתום שחרור לחץ, מד מפלס שמן ובקר טמפרטורה. בנוסף, תקני סדרת IEC 60255 חלים על מדידת ממסרים וציוד הגנה. מוצרים הנכנסים לשוק צפון אמריקה יתאימו לתקנות הרלוונטיות של מערכת התקן IEEE ו-ANSI; מוצרים הנכנסים לשוק האיחוד האירופי חייבים לעמוד בדרישות של אישור CE והנחיית עיצוב אקולוגי. הבנה ועמידה בתקנים אלה היא הנחת היסוד להבטיח ייצוא חלק של ציוד הגנת שנאים והפעלה בטוחה ואמינה ברשת החשמל בחו"ל.
