A senzor napona ili naponski pretvornik bitna je senzorska komponenta koja hvata električni potencijal i pretvara neobrađene visokonaponske signale u sigurne, standardizirane izlaze niske razine za mjerenje, relejnu zaštitu i kontrolu elektroenergetskog sustava. Služi kao 'naponsko oko' električne opreme, široko korištene u energetskim mrežama, energetskoj elektronici, industrijskim pogonima i novim energetskim stanicama, a radi prema različitim fizičkim pravilima ovisno o svom dizajnu.
Najosnovniji tip se oslanja na princip otpornog djelitelja napona. Dva precizna otpornika povezana su u seriju preko izmjerenog napona. Prema Ohmovom zakonu, napon se raspoređuje proporcionalno prema vrijednosti otpora. Senzor bilježi pad napona na manjem otporniku kako bi izračunao izvorni ulazni napon. Ova jednostavna struktura dobro funkcionira za niskonaponske sklopove i laboratorijska ispitivanja. Međutim, stvara kontinuirani gubitak toplinske energije i pati od temperaturnog pomaka, tako da nije primjenjiv za scenarije visokonaponskog prijenosa.
U tradicionalnim elektroenergetskim sustavima dominiraju induktivni naponski transformatori (VT/PT). Strukturno slični konvencionalnom transformatoru, koriste elektromagnetsku indukciju. Primarni namot spaja se na visokonaponski vod, a izmjenični napon stvara različiti magnetski tok unutar željezne jezgre. Tok zatim inducira smanjeni, standardizirani niski napon na sekundarnom namotu, obično 100 V za zaštitu mreže. Ova zrela tehnologija pruža stabilnu točnost pod navedenim uvjetima, ali ima očite slabosti: željezna jezgra može se zasititi pod udarima kvara, a rizici od feromagnetske rezonancije mogu se pojaviti u okruženjima ultra visokog napona. Također je glomazan i težak.
Kapacitivni naponski transformatori (CVT) još su jedno glavno visokonaponsko rješenje. Niz serijskih kondenzatora dijeli ulazni napon s kapacitivnom reaktancijom. Induktor za ugađanje kompenzira faznu pogrešku, proizvodeći upotrebljiv sekundarni signal. CVT su lakši od VT sa željeznom jezgrom i obično se postavljaju na visokonaponske nadzemne dalekovode.
Moderne digitalne trafostanice sve više prihvaćaju optičke senzore napona izgrađene oko Pockelsovog efekta. Kada se napon primijeni na elektrooptički kristal, kristal mijenja kut polarizacije laserskog svjetla koje prolazi kroz njega. Fotodetektor prevodi ovu promjenu polarizacije u električno očitanje. Ovaj optički dizajn eliminira metalne zavojnice i željezne jezgre, nudeći vrhunsku izolaciju i jaku otpornost na elektromagnetske smetnje.
Gotovo svi voltni senzori integriraju krugove za naknadno kondicioniranje za filtriranje, pojačanje i električnu izolaciju. Konačni izlaz mogu biti analogni signali poput 4–20 mA ili digitalni podaci za zaštitne releje i platforme za nadzor. Upareni sa strujnim senzorima poput Rogowskijevih zavojnica, voltni senzori daju temeljne podatke koji održavaju elektroenergetski sustav mjerljivim, kontroliranim i sigurnim.
