Измерительные трансформаторы напряжения применяются, как правило для контроля наличия и величины напряжения в высоковольтных (более 6 кВ) сетях и выполняют две основных функции:
Дополнительное преобразование измеряемой величины с помощью трансформатора напряжения неизменно приводит к появлению погрешности измерения по величине и фазе. Однако, этот недостаток с лихвой компенсируется предоставляющимися возможностями построения систем зашиты, и контроля на низковольтной стороне, что значительно упрощает построение схем, снижает требования к классу изоляции приборов измерения и защиты, соответственно многократно снижая их стоимость и габариты. К тому же, технологические и инженерные решения, применяемые при изготовлении измерительных трансформаторов напряжения, позволяют достичь необходимого для контроля и защиты класса точности.
При передаче сигналов из высоковольтных в низковольтные цепи особенно актуальным становится вопрос гальванической развязки высоковольтных цепей и элементов защиты, контроля и управления. Попадание высокого потенциала в эти цепи чревато, как выходом из строя системы в целом, так и возникновением поражения электрическим током штатного и обслуживающего персонала. Соответственно, для измерительных трансформаторов напряжения особую актуальность приобретают конструкторские решения надежной изоляции между обмотками и цепями с разным потенциалом, предусматривающие, в идеале, изоляцию даже в случае пробоя изоляции высоковольтной обмотки.
Принципиально, конструкция и работа измерительного трансформатора напряжения аналогичны силовым трансформаторам. В конструкции измерительных трансформаторов различают изолированные первичные и вторичные обмотки, объединенные магнитной цепью – сердечником из ферромагнитного материала. Переменное напряжение первичной обмотки (высоковольтной стороны) приводится к необходимой величине посредством выбора необходимого коэффициента трансформации. Единственным существенным отличием в их работе является тот факт, что для измерительного трансформатора не имеет места передача потока мощности. Таким образом, оптимальным режимом его работы можно считать режим холостого хода. В связи с этим для измерительных трансформаторов практически не имеет смысла понятие КПД. Еще одним отличием является наличие жестких требований по минимальным искажениям выходного сигнала и отсутствию (в идеале) фазового сдвига между напряжениями первичной и вторичной обмотки. Выполнение этих требований определяет режимы работы трансформатора (используются только линейные участки петли перемагничивания сердечника, компенсируются паразитные емкостные связи обмоток, принимаются меры по снижению величины индуктивностей рассеивания), и его конструктивные особенности.
Эти же требования определяют и предпочтительные схемы включения измерительных обмоток в многофазных системах, и необходимость возникновения паразитных явлений, таких как феррорезонанс. Об особенностях работы и правил эксплуатации измерительных трансформаторов напряжения говорит глава 1.5 Правил эксплуатации электроустановок. При выполнении всех указанных в Правилах требований, обеспечивается безопасность и точность измерений.