變壓器的差動保護是變壓器的主保護，是按循環(huán)電流原理裝設的。 主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。 在繞組變壓器的兩側均裝設電流互感器，其二次側按循環(huán)電流法接線，即如果兩側電流互感器的同級性端都朝向母線側，則將同級性端子相連，并在兩接線之間并聯(lián)接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的二次電流差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的。 從理論上講，正常運行及外部故障時，差動回路電流為零。實際上由于兩側電流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常運行和外部短路時，差動回路中仍有不平衡電流Iumb流過，此時流過繼電器的電流IK為 Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡點流應盡量的小，以確保繼電器不會誤動。 當變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路故障時，在差動回路中由于I2改變了方向或等于零(無電源側)，這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即 Ik=I1+I2=Iumb 能使繼電器可靠動作。 變壓器差動保護的范圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備、以及連接這些設備的導線。由于差動保護對保護區(qū)外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區(qū)外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，所以在區(qū)內(nèi)故障時，可以瞬時動作。
差動保護是利用基爾霍夫電流定律中“在任意時刻，對電路中的任一節(jié)點，流經(jīng)該節(jié)點的電流代數(shù)和恒為零”的原理工作的。差動保護把被保護的變壓器看成是一個接點，在變壓器的各側均裝設電流互感器，把變壓器各側電流互感器副邊按差接線法接線，即各側電流互感器的同極性端都朝向母線側，將同極性端子相連，并聯(lián)接入差動繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是各側電流互感器的副邊電流之差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的;從理論上講，正常情況下或外部故障時，流入變壓器的電流和流出的電流(折算后的電流)相等，差回路中的電流為零。
當變壓器正常運行或區(qū)外故障(流過穿越性電流)時，各側電流互感器的副邊電流流入保護裝置，通過程序的運行，各側電流存在的相位差由軟件自動進行校正，自動計算出各側電流IH-(IM- IL)接近為零(IH 為高壓側電流，IM 為中壓側電流，IL 為低壓側電流)，則保護不動作。當變壓器內(nèi)部發(fā)生相間或匝間短路故障時，兩側(或三側)向故障點提供短路電流，在差動回路中由于IM 或IL 改變了方向或等于零，流入差動繼電器的電流I觶H-(IM- IL)不再接近于零;當差動電流大于差動保護裝置的整定值時，保護動作，將被保護變壓器的各側斷路器跳開，使故障變壓器斷開電源。
