Эти трансформаторы используют Z-образное соединение (или зигзагообразное соединение). В отличие от обычных трансформаторов, каждая фаза обмотки разделена на две группы, которые намотаны в противоположных направлениях на магнитном стержне. Преимущество такого соединения заключается в том, что нулевая последовательность магнитного потока может протекать вдоль магнитного стержня, тогда как в обычных трансформаторах нулевая последовательность магнитного потока проходит по пути рассеяния. Таким образом, нулевой импеданс Z-образного заземляющего трансформатора очень мал (около 10 Ом), в то время как у обычных трансформаторов он значительно выше.  

Согласно нормативным требованиям, при использовании обычного трансформатора с дугогасящей катушкой его мощность не должна превышать 20% мощности трансформатора. Z-образный трансформатор может работать с дугогасящей катушкой мощностью 90–100% от его номинальной мощности. Кроме того, заземляющие трансформаторы могут использоваться для питания вторичной нагрузки, заменяя станционные трансформаторы, что позволяет снизить затраты на оборудование.