差动保护是防止变压器内部故障的主保护，在35kV及以上变电站中普遍采用，大多数都用在保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可拿来保护变压器单相匝间短路故障。差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备和连接这些设备的导线。简单地讲，就是输入的两端TA之间的设备。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，发生区内故障时，可以整定为瞬时动作；差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，所以用于变压器做主保护。
差动保护是利用基尔霍夫电流定律中“在任意时刻，对电路中的任一节点，流经该节点的电流代数和恒为零”的原理工作的。差动保护把被保护的变压器看成是一个接点，在变压器的各侧均装设电流互感器，把变压器各侧电流互感器副边按差接线法接线，即各侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，将同极性端子相连，并联接入差动继电器。在继电器线圈中流过的电流是各侧电流互感器的副边电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路的；从理论上讲，一般的情况下或外部故障时，流入变压器的电流和流出的电流（折算后的电流）相等，差回路中的电流为零。当变压器正常运行或区外故障（流过穿越性电流）时，各侧电流互感器的副边电流流入保护设施，通过程序的运行，各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正，自动计算出各侧电流IH-（IM- IL）接近为零（IH为高压侧电流，IM为中压侧电流，IL为低压侧电流），则保护不动作。当变压器内部发生相间或匝间短路故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，在差动回路中由于IM或IL改变了方向或等于零，流入差动继电器的电流IH-（IM- IL）不再接近于零；当差动电流大于差动保护设施的整定值时，保护动作，将被保护变压器的各侧断路器跳开，使故障变压器断开电源。
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