在现代电力系统中，电压互感器（Voltage Transformer，简称VT或PT）是一种至关重要的设备，广泛应用于电力系统的监测、保护、计量与自动控制中。由于电力系统的电压等级通常非常高，直接测量既不安全也不现实，因此需要借助电压互感器将高电压按比例降低，供给测量仪表或继电保护装置使用。本文将全面介绍电压互感器的原理、类型、应用、选型以及未来发展方向。
电压互感器是一种电磁感应器件，其主要功能是将高电压按固定比例变换成低电压，并提供标准化、可测量的输出信号。电压互感器的结构类似于变压器，具有一次绕组、二次绕组和铁芯。其主要作用包括：
供测量仪表测量系统电压；
为继电保护装置提供信号；
与电流互感器配合实现电能计量；
检测系统是否存在接地或过压等故障。
干式电压互感器：主要采用环氧树脂或空气为绝缘介质，适用于10kV及以下系统，优点是体积小、安装方便、免维护。
油浸式电压互感器：利用变压器油作为绝缘介质，适用于35kV及以上的高压系统，具有良好的绝缘性能和热稳定性。
气体绝缘式电压互感器（GIS型）：常用于超高压系统（220kV及以上），通常与气体绝缘开关设备集成，体积小、绝缘强度高。
单相电压互感器：用于测量单相电压。
三相电压互感器：用于测量三相系统电压。
开口三角型接法电压互感器：用于检测零序电压，适合接地故障检测。
电容式电压互感器（CVT）：用于高压输电线路中电压信号提取和远距离通信（如载波通道）。
电压互感器的工作原理与普通变压器类似，基于电磁感应定律。一次侧与电力系统高压侧相连，二次侧通过磁通感应产生低电压供测量或保护设备使用。
基本关系为：
其中：
：一次侧电压；
：二次侧电压；
：一次、二次绕组匝数。
一般设计标准要求：
二次输出电压为100V或110V；
变比应稳定；
二次与一次之间要有足够绝缘，确保设备和人身安全。
通过电压互感器的输出电压可准确测量高压母线或输电线路的电压值。
为继电器提供准确的电压输入信号，应用于：
过压/欠压保护；
零序电压保护（检测接地故障）；
电压闭锁、跳闸等控制逻辑。
与电流互感器配合使用，为电能表提供电压信号，用于用电单位的结算和电力市场计量。
如电压调节系统、同步装置、远动终端设备（RTU）中均需电压互感器提供实时电压数据。
一次额定电压应匹配系统电压等级，如10kV系统应选用一次额定电压10kV的互感器。
根据用途选择不同精度等级：
测量用：0.5级、0.2级；
计量用：0.2S级或0.5S级；
保护用：3P或6P级。
二次侧负载（仪表、电缆等）总容量不得超过互感器额定负载，以免影响精度。
依据安装地点（室内/室外）、气候条件等选用干式或油浸型，考虑耐热、耐湿、防尘性能。
符合IEC或国家标准（如GB1207、GB/T20840），具备短路热稳定、过电压耐受能力等。
要求接地可靠，尤其是二次侧必须一端接地；
二次回路应避免开路，以防高压感应危险电压；
按照铭牌接线，避免接线错误引发测量或保护故障。
验证变比精度、极性；
绝缘电阻和介质耐压试验合格；
二次回路通断测试、负载校验。
| 故障类型 | 原因分析 | 处理方法 |
|---|---|---|
| 二次开路 | 二次回路断线或接触不良 | 立即切断电源并修复接线 |
| 准确度下降 | 铁芯饱和、过载或老化 | 更换互感器或校验重新调试 |
| 过热或击穿 | 绝缘老化、环境过热 | 更换同型号产品或优化环境 |
| 铁芯噪音过大 | 固定松动或交流谐波干扰 | 固定铁芯、更换更优产品 |
随着电力系统智能化、数字化进程推进，电压互感器也面临着技术革新：
集成通信接口（如IEC 61850）；
支持在线监测、电压波形记录；
数字输出替代传统模拟量。
采用光学原理感应电压；
具有体积小、精度高、绝缘性能优等优势；
适用于特高压和智能变电站。
更紧凑的结构设计；
适用于环网柜、箱变等小型开关设备。
