Как показывает опыт эксплоатации, наибольшее количество аварий на шинах 110 киловольтных подстанций связано с замыканиями на землю. Данное обстоятельство свидетельствует о необходимости защиты шин в первую очередь от замыканий на землю.
Исходя из этого, на одной из подстанций "Мосэнерго" уже осуществлена защита шин, основанная на диференциальном принципе и предназначенная для быстрого отклонения шин в случае замыкания на землю. Описание этой защиты дано в статьях инж. В.С. Кашталева ("Электрические станции" №8 за 1934 г.) и инж. В.Г. Экле ("Бюллетень Мосэнерго" №2 за 1934 г.).
Благодаря диференциальному принципу защиты обеспечивается быстрое и надежное отключение поврежденной системы шин при самых разнообразных режимах работы, как-то: при включенном или выключенном междушинном маслянике, питании со стороны одной или обех систем шин и т.д. При этом, схемой предусмотрена необходимость производства дежурным персоналом различных переключений токовых цепей защиты в зависимости от изменения схемы коммутации.
Была также разработана "Теплоэлектропроектом" схема диференциальной защиты шин от замыканий на землю, обеспечивающая автоматизацию процессов переключения токовых цепей (см. например, статью инж. А.Б. Чернина в журнале "Электрические станции" №7 за 1934 г.). Автоматизация достигается в данном случае помощью сигнальных контактов-разъединителей, через которые пропускаются нулевые провода трансформаторов тока.
Однако, как это обычно бывает на практике, всякая схема защиты, представляя известные, преимущества, оказывается вместе с тем не лишенной тех или иных недостатков.
Согласно указанию автора, достаточно в упомянутой схеме иметь случайный разрыв цепи нулевого провода на одном из сигнальных контактов, чтобы при внешнем коротком замыкании произошло неселективное отключение шин подстанции.
Подобное опасение тем более основательно, что при нормальных эксплоатационных условиях ток в нулевом проводе отсутствует и, следовательно, состояние цепи нулевого провода не контролируется. Между тем протекание через сигнальные контакты разъединителей токов большой величины при всяких коротких замыканиях в системе, связанных с повреждениями на землю, может представлять определенную угрозу сохранности самих сигнальных контактов, не рассчитанных на циркуляцию вторичных токов коротких замыканий.
Далее не обеспечивается правильное действие защиты в случае приключения одной из линий через разъединители одновременно к обеим системам шин.
Наконец, вопрос несколько осложняется в случае наличия междушинного масляника и связанных с ним операций.
В своем втором варианте диференциальной защиты шин от заземлений "Теплоэлектропроект" обходится без переключений нулевых проводов трансформаторов тока, причем выбор поврежденной системы шин производится вольтметровыми реле, питаемыми напряжениями нулевой последовательности одной и другой системы шин. Однако, на практике встречаются случаи, когда такая схема оказывается не совсем удобной. Не говоря уже о междушинном маслянике, следует иметь в виду, что правильное действие схемы возможно лишь в том случае, когда величины напряжений нулевой последовательности обеих систем шин заметно отличаются друг от друга. Между тем, практика эксплоатации сложных сетей показывает, что это условие не всегда выполняется.
При наличии электрической связи между системами шин (через линию и шины ближайшей подстанции или станции) напряжения нулевой последовательности обеих систем шин могут при известных уловиях мало отличаться друг от друга, что в случае применения упомянутой схемы привело бы к выключению всей подстанции.
Учитывая вышеизложенное, автор предлагает схему диференциальной защиты шин от замыкания на землю, приспособленную для работы в условиях сложных сетей при наличии двух систем шин и междушинного масляника, но без переключений цепей переменного тока.
Предлагаемое устройство основано на следующем принципе: если при коротком замыкании на одной из систем шин в разомкнутом междушинном маслянике разница между напряжениями нулевой последовательности обеих систем шин из-за электрической связи через соседнюю подстанцию относительно мала, то во всяком случае абсолютная величина разности этих напряжений отлична от нуля и достаточна для приведения в действие чувствительного реле направления. При этом в зависимости от того, на какой из систем шин произошла авария, разность напряжений нулевой последовательности представится в виде вектора, направленного либо в одну, либо в диаметрально противоположную сторону. В то время, как вектор разности напряжений меняет свое направление, суммарный ток нулевой последовательности всех 110 киловольтных фидеров (линейных и трансформаторных) при замыкании на землю любой системы шин сохраняет неизменно свое направление. Данное обстоятельство и позволяет произвести выбор поврежденной системы шин посредством направленного реле (одного двухконтактного или двух одноконтактных реле). При этом разность напряжений легко может быть получена с помощью особого промежуточного маломощного трансформатора.
На чертеже фиг. 1 изображает электрическую схему предлагаемого устройства и фиг. 2 - упомянутый промежуточный трансформатор для получения разности напряжений нулевой последовательности фаз контролируемых систем шин.
На чертеже I и II обозначают две системы шин, MB - междушинный масляный выключатель (масляник), А1 - грубое токовое реле, А2 - чувствительное токовое реле, РН - направленные реле, ПР - промежуточные реле, РВ - реле времени, Б - бленкеры, С - сигнал.
Два из направленных реле, именно РН, питаются от тех же фидерных трансформаторов тока, что и реле А1 и А2 а также разностью 
напряжений нулевой последовательности в контролируемых двух системах шин, как это показано на чертеже.
Два других направленных реле РН-2 питаются током нулевой последовательности, протекающим через междушинный масляник MB и напряжением Uo нулевой последовательности (любой системы шин).
Из эксплоатационных соображений целесообразно подводить напряжение 
через контакты промежуточного реле, работающего от диференциального реле (на чертеже не показанного).
При наличии электрической связи между шинами через междушинный масляник и при питании обех систем шин выбор поврежденной системы производится направленным реле, включенным в нулевой провод трансформаторов тока междушинного масляника и питаемым напряжением нулевой последовательности Uo, например от трансформа-тора по фиг. 2.
При этом желательно, чтобы на время протекания тока нулевой последовательности через междушинный масляник направленное реле, регулирующее на разность напряжений нулевой последовательности, блокировалось. Такая блокировка может, быть легко достигнута помощью токового реле (на чертеже не показанного), включенного в нулевой провод трансформаторов тока междушинного масляника.
Здесь следует отметить, что момент kIo
получаемый в результате вычитания напряжений посредством промежуточного трансформатора, может быть при желании достигнут и иным способом, как разность моментов 
. Для этого необходимо иметь направленное реле с двумя самостоятельными идентичными катушками напряжения, насаженными на общую ось (подобно реле RW-5).
В последнем случае направленное реле междушинного масляника должно питаться напряжением нулевой последовательности одной из систем шин (т.е. 
).
Необходимо иметь в виду, что последний способ может быть применен только при условии полной идентичности обеих катушек направленного реле, работающего на разности моментов, в виду чего предпочтение следует отдать первому способу.
На случай короткого замыкания на шинах при включенном междушинном маслянике и отсутствии питания со стороны неповрежденных шин, предусматривается отключение междушинного масляника спустя, примерно, 0,3 сек. после действия диференциального реле А1 (выдержка времени необходима для обеспечения действия направленного реле междушинного масляника в предыдущем случае).
Далее, на случай электрического соединения между шинами через разъединители одного из фидеров предусматривается простая блокировка на постоянном токе через сигнальные, контакты разъединителей, дающая мгновенное отключение всех фидеров при коротком замыкании на одной из систем шин с помощью двухконтактного промежуточного реле ПР.
Наконец, в качестве страхующей защиты на случай отказа основной защиты предусматривается установка реле времени с выдержкой порядка 1,5 сек., действующего на выключение всех масляников от диференциального реле А1.
В целях своевременного обнаружения обрыва какой-либо цепи трансформаторов тока предусматривается диференциальное реле А2, имеющее более чувствительную регулировку, нежели A1 и действующее на сигнал.
Следует иметь в виду, что в случае запетления и отключения одного из масляников с переводом защиты данного фидера на междушинный масляник, трансформаторы тока междушинного масляника, соединенные по схеме Хольмгрина, должны быть подключены к общей нулевой цепи трансформаторов тока.
Как и во всех других схемах диференциальной защиты шин, при неодинаковых коэфициентах трансформации трансформаторов тока приходится вводить промежуточные трансформаторы тока, компенсирующие разницу в коэфициенте трансформации.
Резюмируя вышеизложенное, можно сделать следующий вывод: схема диференциальной защиты шин, примененная Мосэнерго, так же как и предлагаемая новая схема диференциальной защиты шин, обладает известными достоинствами и недостатками.
К числу достоинств первой схемы относится выдержанный в ней чисто диференциальный принцип работы защиты, минусом схемы является необходимость производства ручных переключений токовых цепей при всех изменениях схемы коммутации.
К числу достоинств предлагаемой схемы защиты шин относится отсутствие переключательных, устройству к минусам - несоблюдение чисто диференциального принципа благодаря введению элемента направления.
Устройство для диференциальной защиты двойной системы шин от замыканий на землю, отличающееся тем, что для управления цепью выключения применены направленные реле РН 1, питаемые разностью напряжений нулевой последовательности в контролируемых двух системах шин, и направленные реле РН 2, питаемые током нулевой последовательности, протекающим через междушинный масляный выключатель MB, и напряжением нулевой последовательности любой системы шин, с той целью, чтобы реле РН 1 производили селективное выключение поврежденных шин при разомкнутом выключателе MB, а реле РН 2 производили такое же выключение при замкнутом выключателе МН.
