К измерительным органам релейной защиты напряжение подводится от первичных измерительных преобразователей напряжения. Они, как и первичные измерительные преобразователи тока, обеспечивают изоляцию цепей напряжения измерительных органов релейной защиты от высокого напряжения и позволяют независимо от номинального первичного напряжения получить стандартное значение номинального вторичного напряжения 
100 В. Распространенный вид первичного измерительного преобразователя напряжения - измерительный трансформатор напряжения (ТН).
Особенностью измерительного ТН является режим близкий к холостому ходу его вторичной цепи (рис. 2.3,а). Первичная обмотка ТН с числом витков 
включается на напряжение сети 
. Под воздействием напряжения по обмотке проходит намагничивающий ток 
, создающий в магнитопроводе магнитный поток 
. Магнитный поток, в свою очередь, наводит в первичной и вторичной 
обмотках ЭДС с действующими значениями соответственно 
и 
.
Откуда получаем следующее отношение: 
.
Отношение 
называется коэффициентом трансформации ТН и обозначается 
. В режиме холостого хода ток 
, а ток в первичной обмотке 
. При этом 
и напряжение незначительно отличается от ЭДС 
. Следовательно, 
.
Работа ТН с нагрузкой 
(в виде, например, реле напряжения KV ) сопровождается прохождением тока 
и увеличением (по сравнению с холостым ходом) тока 
(рис. 2.3,б). Эти токи создают падение напряжения 
в первичной и вторичной обмотках, вследствие чего 
. Из векторной диаграммы (рис. 2.3,в) следует, что вторичное напряжение 
отличается от приведенного первичного 
по значению на 
и по фазе на угол d. Поэтому ТН имеет две погрешности: погрешность напряжения в %
,
или вследствие незначительного значения угла d
,
| Рис. 2.3. Однофазный измерительный трансформатор напряжения (а), схема замещения (б) и векторная диаграмма (в) |
и угловую погрешность, которая определяется углом d между векторами напряжений 
и .
Значения погрешностей ТН определяются падением напряжения , которое увеличивается с ростом вторичной нагрузки (тока ), поэтому, как уже отмечалось, нормальным режимом работы ТН является режим, близкий к холостому ходу.
В условиях эксплуатации ТН может работать с различными погрешностями. В зависимости от погрешностей установлены четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1;3, которые соответствуют погрешностям напряжения 
в процентах. Номинальная мощность ТН отнесена к определенному классу точности. Однако по условию нагрева он может допускать перегрузки в несколько раз, выходя при этом из заданного класса точности. Начала и концы обмоток ТН маркируются в соответствии с правилом, изложенным при рассмотрении ТТ. При этом напряжения 
и , направленные одинаково от одноименных концов обмоток (см. рис. 2.3,а и б), совпадают по фазе, если пренебречь падениями напряжения в обмотках ТН. Принято обозначать: А - начало первичной обмотки, а - начало вторичной обмотки; X - конец первичной обмотки, х - конец вторичной обмотки.
