电压互感器（Voltage Transformer，简称 VT），也称为 仪表用变压器，是一种特殊的变压器。其工作原理和作用如下：

一、 工作原理：基于电磁感应

1. 基本结构： 它的核心结构类似于一个普通变压器，主要由铁芯、一次绕组（高压绕组）和二次绕组（低压绕组）组成。
2. 电压变换： 当一次绕组（匝数为 N₁）接入被测的高电压系统（U₁）时，在一次绕组中产生交变电流，进而在铁芯中产生交变的磁通（磁通量变化率与一次电压成正比）。
3. 感应产生低压： 根据法拉第电磁感应定律，交变的磁通会贯穿耦合到二次绕组（匝数为 N₂），在二次绕组两端感应出成比例降低的低电压（U₂）。
4. 变压比（变比）： 电压互感器的关键参数是其变压比 Ku，由一次绕组和二次绕组的匝数比决定： Ku = U₁ / U₂ ≈ N₁ / N₂ 因此：U₁ ≈ Ku * U₂ 标准二次侧额定电压设计为 100V（或 100/√3 ≈ 57.7V 用于线电压测量）。所以，已知变比 Ku 和实测的二次电压 U₂，就可以推算出一次高电压 U₁。
5. 运行状态与要求：
   • 接近空载运行： 二次侧通常接入电压表、功率表、功率因数表、继电保护装置的电压线圈等高阻抗负载。因此，流过二次绕组的电流非常小，互感器本身消耗的功率很小，运行状态非常接近理想变压器（空载状态）。
   • 高精度： 为了准确反映一次电压，电压互感器被设计成具有很高的测量精度（根据用途分为不同的精度等级，如 0.1, 0.2, 0.5, 1, 3 级）。
   • 避免短路： 绝对禁止二次侧短路！ 因为短路时阻抗接近于零，二次电流会急剧增大（接近开路电压除以很小的短路阻抗），导致绕组严重发热甚至烧毁。

二、 主要作用

电压互感器在电力系统中发挥着至关重要的作用，主要有以下几个方面：

1. 高/低压变换与隔离：

   • 安全隔离： 将电力系统中的高电压（如10kV, 35kV, 110kV, 220kV等）安全地、成比例地转换为标准的低电压（100V或57.7V）。这使得测量、监控和保护等二次设备能在低电压等级下运行，有效保障了运行维护人员的人身安全和二次设备的安全，实现了高压一次回路与低压二次回路之间的电气隔离。
   • 设备安全： 低电压的测量仪表和保护装置可以使用成本更低、体积更小、安全性更高的标准器件。

2. 电压测量（接入仪表）：

   • 为接在二次侧的电压表、频率表等提供电压信号。运行人员或监控系统可以通过监测二次侧电压值，直接计算出或直接读取（仪表通常按一次侧刻度标注）高压系统的实际运行电压。

3. 提供保护装置用电压：

   • 为各种继电保护装置和自动装置（如过电压保护、低电压保护、距离保护、方向保护、重合闸装置等）提供反映系统电压状态和故障特征的电压信号。保护装置根据这些信号判断系统是否正常运行，并在故障时发出跳闸命令，切除故障部分，保障系统的安全稳定运行。

4. 电能量计量：

   • 为接在二次侧的电能表提供电压输入。结合电流互感器提供的电流信号，电能表才能准确计量电能消耗量。

5. 系统监控：

   • 为电压监控系统、数据采集与监控系统（SCADA）等提供系统电压信号，用于实时监控电网状态、分析潮流等。

总结： 电压互感器的核心工作原理是电磁感应，它利用特殊的绕组匝数比（变比），将高压系统的电压等比例地转换为安全的、标准的低电压（通常是100V或57.7V）。其核心作用在于：实现高压与低压回路的电气隔离，保障人员和设备安全，并为测量仪表、继电保护装置、自动装置、电能计量装置以及监控系统提供精确反映高压系统电压状况的低压信号源。它是现代电力系统不可或缺的关键测量与保护元件。切记二次侧严禁短路。