Дифференциaльнaя токовая защита основана на непосредственном сравнении токов по концам защищаемого участка (продольная дифференциальная защита) или токов параллельных цепей с мало отличающимися параметрами (поперечная защита). Продольную дифференциальную защиту используют для защиты генераторов, трансформаторов, электродвигателей, линий небольшой длины, а поперечную - для защиты параллельных линий электропередач и обмоток мощных синхронных генераторов, имеющих параллельные цепи.
Рассмотрим принцип действия, выбор параметров и схемы продольной дифференциальной токовой защиты на примере защиты силовых трансформаторов (рис. 12.1).
Для осуществления защиты на концах участка устанавливают два комплекта трансформаторов тока ТАI и ТАII,вторичные обмотки которых соединяют соединительными проводами последовательно, а реле тока подключают к ним параллельно.
Цепь, связывающую реле с соединительными проводами, называют дифференциальной (разностной), а каждый комплект трансформаторов тока с соответствующими соединительными проводами до места подключения реле – плечом защиты.
Трансформаторы тока защиты ТАI и ТАII подбирают и соединяют так, чтобы в нормальных условиях их вторичные токи 
и 
совпадали по фазе и по возможности были равны между собой.
Тогда в нормальном режиме работы, а также при внешних коротких замыканиях K1(вне защищаемого участка) через обмотку реле будет протекать ток, равный разности вторичных токов , и называемый током небаланса Iнб:
.
Чтобы защита при этом не сработала, ее ток срабатывания должен быть больше тока небаланса, т.е. 
. В идеальном случае ток в реле Ip = 0, а вторичные токи ТА циркулируют по соединительным проводам, поэтому такую схему называют схемой с циркулирующими токами.
При коротком замыкании K2в защищаемой зоне и одностороннем питании через реле будет протекать ток Ip = . Если при этом Ip > Iс.з, то защита срабатывает и отключает поврежденный элемент от источника питания. При коротком замыкании в защищаемой зоне и двухстороннем питании через реле защиты протекает ток, равный 
.
Участок, ограниченный трансформаторами тока, называют зоной действия дифференциальной защиты. Благодаря тому, что дифференциальная защита не реагирует на короткие замыкания за пределами своей зоны, т.е. обладает абсолютной селективностью, она может выполняться без выдержки времени.
Оценка дифференциальной токовой защиты.
Основное достоинство дифференциальной защиты - ее быстродействие. Поскольку защита не реагирует на внешние КЗ, она не может обеспечивать резервирования при повреждении на смежных участках. Поэтому ее установка в качестве единственной защиты недопустима. Недостаток защиты - наличие соединительных проводов (высокая стоимость как самого кабеля, так и работ по его прокладке; возможность ложной работы при повреждении соединительных проводов). В целом же дифференциальная защита сравнительно проста по исполнению, надежна и удовлетворяет требованиям чувствительности.
Принцип действия и виды поперечных дифференциальных защит параллельных линий.
Поперечные дифференциальные РЗ применяются на параллельных ЛЭП, имеющих одинаковое сопротивление, и основаны на сравнении значений и фаз токов, протекающих по обеим ЛЭП. Благодаря равенству сопротивлений ЛЭП в нормальном режиме и при внешнем К3 токи в них равны по значению и фазе (II = III) (рис. 12.2).
В случае К3 на одной из ЛЭП равенство токов нарушается. На питающем конце ЛЭП А токи II и III совпадают по фазе, но различаются по значению, а на приемном В - противоположны по фазе, что следует из токораспределения, приведенного на рис. 12.2,б. Таким образом, нарушение равенства токов в параллельных ЛЭП по значению или фазе является признаком повреждения одной из них. Поперечные дифференциальные РЗ применяются двух видов: на параллельных ЛЭП, включенных под один общий выключатель - токовая поперечная дифференциальная РЗ; на параллельных ЛЭП с самостоятельными выключателями - направленная поперечная дифференциальная РЗ.
