變壓器的差動保護是利用比較被保護元件兩端電流的幅值和相位原理構成的。它在發電機、變壓器、母線及大容量電動機上獲得廣泛應用。被保護元件始端和末端的電流互感器二次回路採用環流法接線。在正常運行和外部發生短路故障時（即穿越性短路故障時，流過繼電器的電流為零，保護不動作。當保護元件內部故障時，繼電器中有很大的電流流過，繼電器將很靈敏的動作，起到保護作用。

必須指出的是，由於變壓器一、二次電流、電壓大小不同，相位不同，電流互感器特性差異，電源側有勵磁電流，都將造成不平衡電流流過繼電器，必須採用相應措施消除不平衡電流的影響。儘管差動保護是一種靈敏度、選擇性和速動性都較好的保護裝置，但由於二次線路較長，容易斷線和短路，都會造成差動保護的誤動作和拒動。

防止變壓器差動誤動作應注意：

（1）差動保護第一次投入運行，變壓器必須進行五次無負荷衝擊合閘試驗，以檢查差動保護不受勵磁湧流的影響；

（2）差動保護經過定期試驗、變動二次回路或新裝設，在正式投入使用前，必須測量負荷電流的向量圖和差電流，以檢查回路接線是否正確；

（3）差動保護電流回路斷線，導線或端子接觸不良等都會引起裝置誤動作，在回路中應盡量少使用接頭、插銷。

變壓器差動保護是指對變壓器內部短路故障的保護，就是檢測變壓器的上游側與下游側電流的差值，如果差值為零的話，表明不存在內部短路，如果差值不等於零的話，表明變壓器存在內部故障。變壓器差動保護與電動機差動及母線差動保護相類似。

差動保護是變壓器的主保護，是按循環電流原理裝設的。

主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發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，並在兩接線之間並聯接入電流繼電器。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只差，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。實際上由於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點流Iumb流過，此時流過繼電器的電流IK為

要求不平衡點流應盡量的小，以確保繼電器不會誤動。

當變壓器內部發生相間短路故障時，在差動回路中由於I2改變了方向或等於零（無電源側），這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即：能使繼電器可靠動作。

變壓器差動保護的範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。由於差動保護對保護區外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，所以在區內故障時，可以瞬時動作。