Трансформатор напряжения: определение и принцип

27.05.2026
Инженерные термины и определения

Трансформатор напряжения (ТН) — измерительный трансформатор, преобразующий высокое первичное напряжение электроустановки в стандартизованное вторичное (обычно 100 В) для питания измерительных приборов, цепей релейной защиты, автоматики и сигнализации. ТН обеспечивает гальваническую развязку первичной цепи от вторичной и защищает персонал от высокого потенциала.

Что такое трансформатор напряжения

По ГОСТ 1983-2015 «Трансформаторы напряжения. Общие технические условия» под ТН понимают электромагнитный или ёмкостной измерительный аппарат для электрических цепей частотой 50 или 60 Гц с номинальными напряжениями от 0,23 до 750 кВ. Назначение — передача сигнала измерительной информации приборам измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления.

В отличие от силового трансформатора, передающего мощность для электроснабжения, измерительный трансформатор напряжения работает практически в режиме холостого хода — нагрузка вторичной обмотки невелика (единицы — сотни ВА) и сохраняется примерно постоянной.

Отличие от трансформатора тока

ТН включается параллельно контролируемой цепи, ТТ — последовательно. Первичная обмотка ТН рассчитана на полное напряжение сети, вторичная нормируется на 100 В (междуфазное), 100/√3 В (фазное) или 100/3 В для дополнительных обмоток разомкнутого треугольника в сетях с изолированной нейтралью.

Принцип работы трансформатора напряжения

Принцип действия основан на электромагнитной индукции. Переменный ток в первичной обмотке создаёт в магнитопроводе переменный поток, индуцирующий ЭДС во вторичной обмотке. Отношение чисел витков обмоток задаёт коэффициент трансформации.

Номинальный коэффициент трансформации К_тн = U₁ном / U₂ном, где U₁ном — номинальное первичное напряжение, U₂ном — номинальное вторичное. Пример: ТН 10 000/100 имеет К_тн = 100, и при первичном 10 кВ на вторичной обмотке получают 100 В.

На шкале подключённых приборов градуировка выполняется по первичному напряжению, что упрощает чтение показаний.

Виды и типы трансформаторов напряжения

По принципу действия

ГОСТ 1983-2015 различает два типа: электромагнитные (на основе магнитопровода с обмотками) и ёмкостные (с ёмкостным делителем напряжения и промежуточным электромагнитным трансформатором, применяются от 110 кВ и выше).

По числу фаз и заземлению

Однофазные — наиболее распространённые; объединяются в трёхфазные группы;
Трёхфазные — выполняются как одно изделие на общем магнитопроводе;
Заземляемые — один вывод первичной обмотки наглухо заземлён (ЗНОЛ, ЗНОМ);
Незаземляемые — все части первичной обмотки изолированы от земли до уровня, соответствующего классу напряжения.

По типу изоляции

По исполнению различают масляные, литые с твердой изоляцией (эпоксидной смолой), элегазовые (с SF6) и сухие с воздушным охлаждением. Литые ТН компактны, пожаробезопасны, не требуют обслуживания и устанавливаются в распредустройствах среднего напряжения.

Классы точности и параметры

По ГОСТ 1983-2015 трансформаторам, предназначенным для измерения, присваивают классы точности из ряда 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0. Для цепей релейной защиты — 3P или 6P. Класс точности нормирует погрешность напряжения и угловую погрешность.

Класс	Назначение	Типовая область
0,1; 0,2	Эталонные и прецизионные измерения	Лаборатории, поверка приборов
0,5	Коммерческий учёт электроэнергии	Расчётные счётчики (по ПУЭ, гл. 1.5)
1,0	Технический учёт, щитовые приборы	Подстанции, электрощиты
3,0	Менее точные измерения, сигнализация	Индикаторные приборы
3P; 6P	Релейная защита, автоматика, управление	Цепи РЗА

Применение в энергосистемах

Измерительный трансформатор напряжения применяется на электростанциях, подстанциях, в распределительных устройствах и комплектных КРУ. Основные функции:

Подключение вольтметров, ваттметров, счётчиков активной и реактивной энергии;
Питание цепей релейной защиты от междуфазных коротких замыканий и замыканий на землю;
Контроль изоляции в сетях с изолированной нейтралью (трёхобмоточные ТН типа НТМИ, НАМИ);
Синхронизация генераторов с сетью;
Питание устройств АСКУЭ, систем телемеханики и регистраторов событий.

Типовые обозначения

В отечественной маркировке буквы означают: Н — трансформатор напряжения; О — однофазный; Т — трёхфазный; М — масляный; Л — с литой изоляцией; К — каскадный; Ф — фарфоровая покрышка; З — с заземляемым выводом; И — с дополнительной обмоткой для контроля изоляции; А — антирезонансный. Цифра указывает класс напряжения, кВ.

Преимущества и недостатки

Гальваническая развязка цепей измерения от высокого напряжения сети;
Безопасность персонала при обслуживании измерительной аппаратуры;
Стандартизация вторичной цепи — 100 В позволяет применять серийные приборы;
Гибкость защит и возможность многоканального подключения нагрузки.

Ограничения: возможны феррорезонансные явления в сетях с изолированной нейтралью при коммутациях (компенсируются антирезонансными ТН типа НАМИ); требуется учёт нагрузки вторичной цепи для сохранения класса точности; недопустимо короткое замыкание вторичной обмотки.

Частые вопросы

Чем трансформатор напряжения отличается от силового?

Силовой передаёт мощность для электроснабжения нагрузки, ТН — преобразует напряжение для приборов и защиты. ТН работает при малой нагрузке вторичной обмотки (десятки–сотни ВА).

Чем ТН отличается от трансформатора тока (ТТ)?

ТН включается параллельно цепи и преобразует напряжение; ТТ включается последовательно и преобразует ток. Замыкание вторичной обмотки ТН недопустимо, а у ТТ — рабочий режим.

Что значит класс точности 0,5 у ТН?

Это нормированная погрешность напряжения и угловая погрешность для класса точности по ГОСТ 1983-2015. Применяется для коммерческого учёта электроэнергии расчётными счётчиками.

Зачем у ТН вторичная обмотка на 100 В?

Стандартизация позволяет применять серийные измерительные приборы и реле, рассчитанные на единое номинальное вторичное напряжение, независимо от класса напряжения сети.

Что такое антирезонансный трансформатор напряжения?

ТН специальной конструкции (например, НАМИ), исключающий феррорезонансные явления в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью при коммутациях и однофазных замыканиях на землю.

Заключение

Трансформатор напряжения — ключевой элемент систем измерения, релейной защиты и учёта электроэнергии. По ГОСТ 1983-2015 ТН применяются в сетях от 0,23 до 750 кВ. Классы точности (0,1–3,0; 3P, 6P) определяют область использования: от прецизионных лабораторных измерений до цепей сигнализации и РЗА. Правильный выбор типа, класса точности и схемы заземления обеспечивает достоверность измерений, надёжность защит и безопасность обслуживающего персонала.

Статья носит ознакомительный и образовательный характер. Изложенные сведения не заменяют действующих нормативных документов и не являются руководством к проектированию или электромонтажным работам. Технические решения должны приниматься квалифицированным специалистом с учётом конкретных условий объекта и актуальной редакции применимых стандартов. Автор не несёт ответственности за последствия применения материала в практической деятельности.

Появились вопросы?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.

Задать вопрос

Подшипники SKF -15%!

Bosh Rexroth