一、高压计量的必要性 在6-10千伏高压配电网络中，线路损耗由两部分构成：导线损耗和变压器损耗。一般而言，导线损耗由供电部门负担，变压器损耗由用户负担，为了计量用户总用电量及配电变压器本身损耗电量，最好的办法是在配电变压器（以下简称配变）的高压侧装设高压计量箱。但高压计量箱价格昂贵，只能在容量较大的配变上使用，而为数众多的小容量变压器则只能在低压侧进行电能计量，这样就少计了变压器损耗，为了挽回损失，供电部门只有按变压器单位容量平均向用户收取变压器损耗电费。但这也不是一个好办法，因为用户变压器品种繁多，有的是节能变压器，有的老式高损耗变压器仍在使用，同等容量的新旧变压器铁损相差几乎达一倍，这样，采用节能变压器的用户要多付电费，而采用高损耗变压器的用户则占了便宜，这种收费办法，不利于淘汰高耗能变压器，不利于变压器的技术进步。
当前各地偷电现象相当严重。采用变压器低压侧计量电能，因电压低，给偷电者有可乘之机，而采用高压计量，由于电压级别高，偷电者一般不敢轻举妄动，有望杜绝偷电现象，使供电部门避免损失。
二、高压计量的现状
10千伏高压计量箱的结构一般如图1所示，主要由电流互感器1、电压互感器2、电能表3构成，高压计量箱接在配电变压器的高压电源进线端。由于电流互感器、电压互感器处于10千伏高压下，因此必须采用10千伏这个电压级别的绝缘。由于高压互感器的造价高，高压计量箱的价格也相当高，当前价格在4700元/台左右，并且还在不断上涨。以一个县的供电部门计算，一般每县至少有数百上千台配电变压器，如果每台变压器都配一套高压计量箱，需投资250-500万元以上，这是不合算地，也是不现实的，所以只能在重点用户装设高压计量箱。
同时，目前的高压计量箱电流互感器最小变比为5∶5，而80KVA及以下的配电变压器高压侧电流是小于5A的，如30KVA时高压电流约1.73A，由于电流小，电流互感器的误差大，计量精度低，所以目前的高压计量箱也不适用于100KVA以下的变压器，而小容量变压器数量是很多的。
因此，研制一种既满足电能计量精度，又价格低廉、可与各种容量变压器配套的高压计量装置，就是本发明的目的。
三、无高压互感器计量装置的技术可行性
前已说明，普通高压计量装置成本高，其实是高在高压电压互感器和高压电流互感器上，电能表本身的价格并不高。可以设想，如果取消高压互感器，成本不就可以降下来了吗？按照一般电气常识，这是不可能的，而本发明却独辟蹊径，使这一幻想成为现实。
其实，为了保证计量精度，电能计量原理是不可改变的，要取消高压电压互感器，必须有能取代电压互感器的设备;要取消高压电流互感器，则必须解决三相电流之间的10千伏电位差问题。本发明为了达到目的，与一般高压计量装置均接在变压器始端的接法相反，采用将高压计量装置接在变压器高压线圈的中性点处的方法，从而圆满地解决了上述问题。
为了说明本发明的技术可行性，先简述图2所示的10千伏高压配电网络的一些与本发明有关的特点：
1、10千伏高压配电网属于小电流接地系统，整个系统对地绝缘;
2、单相接地时可允许继续运行2小时;
3、配电变压器绕组绝大部分为Y，yno接法;
4、配电变压器高压绕组中性点有-5%、0%、+5%三档可调节的分接头，用以调节输出电压。
由于10千伏配电线路的中性点对地绝缘，线路通过对地电容与地发生关系，图2中的Ca、Cb、Cc为三相线路各相对地电容，这三个电容呈星形接法，是系统对地的负载。由于这三个电容基本相等，因此其“中性点”即地与变压器高压绕组的中性点在理论上为等电位，也就是说，变压器外壳（外壳接地）与变压器高压绕组中性点之间在正常情况下是没有电压的（实际上有1-5%UM不平衡电压），这一结论为本发明的实际应用提供了基础。
配电变压器高压绕组的中性点分接开关接线如图3所示，当分接开关处于Ⅲ位置时，变压器设计电压为9500V;当处于Ⅱ位置时，设计电压为10000V;处于Ⅰ时，设计电压为10500V。由图3可见，如果不考虑低压线圈，这三个高压线圈与铁芯组成了三相自耦变压器。
根据以上所述，可以设想，如果我们将计量装置的电流回路串接在各相的中性点上，由于各相的中性点是连在一起的，它们之间没有电位差，不就可以解决相间绝缘了吗？这样，就可以用一般低压电流互感器测量高压电流了。对于数百千伏安以下容量的变压器，由于高压电流很小（约6A/100KVA），甚至可以取消电流互感器，直接将电能表的电流回路串到各相中性点上。根据电学理论，同一线段中的电流其大小处处相等，相位相同，因此在变压器绕组的始端与在末端测其电流是完全等效的。
分接开关各档之间电压差值为500V，这是线电压，其相电压只有500V/l，732＝290V，这个电压比较低，与普通相电压为230V的低压系统属同一电压等级。因此，我们可以将电能表的电压回路直接接到分接点上，从而取消了高压电压互感器，其实，在这里变压器绕组本身就构成了一个自耦电压互感器。
每台电力变压器出厂前都要经过严格的技术检验，按规定各个分接头的变化误差不超过±0.5%（实际一般为±0.2%），这个变比误差所造成的电压误差在电能表的允许范围之内，因此，采用分接头对配变的端电压进行取样完全能满足电能计量精度。
分接开关处于不同位置时，其电压变比不同，当分接开关处于：
Ⅲ位置时，电压变比为 9500V/500V＝19（倍）;
Ⅱ位置时，电压变比为 10000V/500V＝20（倍）;
Ⅰ位置时，电压变比为 10500V/500V＝21（倍）。
由于分压线圈与主线圈为同一结构，因此分接电压与变压器端电压具有相同的相位。实验也证明，自耦变压器各处电压相位完全一致。
由上所述可见，在变压器中性点侧取电压、电流作电能计量之用，不但在技术上是完全可行的，而且由于取消了高压互感器，减少了互感器所造成的变比误差、相角误差，大大提高了电能计量的精度和准确度，还减少了高压互感器本身的功耗。
以上阐述了无高压互感器的高压计量装置的技术可行性，现在分析计量装置在各种不同情况下对地电压问题。前已述及，在正常情况下，变压器中性点对地电压在理论上为零。但在异常情况下，如图2中，当线路在K点发生单相接地故障时，C相导线接地，变压器中性点对地电压上升到UM/√3，即相电压。另外，配电变压器高压侧一般采用跌落式保险开关（俗称令克）控制，这种开关只能一相一相地操作，当只合上一相时，变压器中性点对地也会出现相电压。
由上面分析可见，变压器中性点对地有可能出现的最大电压为电源相电压，对于10KV线路，其值为6KV。按国家标准，10KV变压器对地耐压为35KV，无高压互感器计量装置的接入，不能降低变压器的整体耐压水平，因此，本装置的对地耐压水平也应达到35KV，这是工艺设计时必须着重注意的问题。
四、无高压互感器高压计量装置的接线
无高压互感器的高压计量装置基本接线如图4所示。
这里，由于取消了高压互感器，实际上只需一只三相四线电能表，它装在变压器壳外专用的箱子里，箱子与变压器壳机械连接，它与变压器的连线及其本身对地具有良好的绝缘和耐压。
图4中，A、B、C为变压器的三相高压线圈，各相高压电流由分接头Ⅱ引出，经过电能表的电流线圈Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc后汇集于中性点N。各相电压由分接头Ⅲ取样引出至电能表的三相电压线圈Ua、Ub、Uc，电能表电压线圈的中性点与变压器的中性点N连在一起。由于分接头之间的线电压为500V，因此必须采用500V的三相四线电能表。
图4基本接线简单，与普通低压三相四线电能表的接线完全相同，但由于是固定接线，取消了分接开关，分接头的调压功能利用比较困难，它适用于基本无需调压的变压器如农村配电变压器，其特点是接线很简单、安装容易、造价低廉，适合在已运行的变压器上大量推广应用。
图5示出了一种带分接开关的无高压互感器的高压计量装置接线图，图中带接线端子部分为分接开关，Ua、Ub、Uc为电能表的电压线圈，Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc为电能表的电流线圈。
这里的分接开关与传统的分接开关结构与作用都不同，除可调节变压器的电压外，还作电能表电压、电流换向用。
图5中，三个虚线框是分接开关的同步可动部分，它可上下运动以改变中性点位置，分接开关分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三档。
为什么要对电能表的电压、电流进行换向呢？下面对此进行说明：
图5中，以A相为例，当分接开关处于Ⅰ档（10500V）位置时，可动触头1将a1、a01两点接通;可动触头2将电能表的电压线圈Ua与分接头a2接通;可动触头3与a03接通，这里，触头3是变压器的中性点。A相电流经中性端a1、a01、a02、电能表的电流线圈Ⅰa、a03、中性点3而形成回路。这种情况下电流方向为正，电压方向也为正。
当分接开关处于Ⅱ档（10000V）位置时，工作情况与Ⅰ档时完全相同。
当分接开关处于Ⅲ档（9500V），也就是图5所示位置时，a3为变压器中性端，此时电压只能从a2取样，电压极性与Ⅰ、Ⅱ档时相反，如果电流方向不变，则电能表铝盘将反转，解决问题的方法是使流过电能表的电流也反向。如图5所示，A相电流经中性端a3、a03、Ⅰa、a02、a05、中性点3而形成回路，此时流过Ⅰa线圈的电流与Ⅰ、Ⅱ档时的极性相反，从而使电能表保持了正确的转向。
五、无高压互感器的高压计量装置的优点及不足
无高压互感器高压计量装置与传统高压计量装置相比，其优点主要有：
1、造价极低。最简单的接线只有一台三相四线电能表，造价不到传统型价格的零头，比传统型每套可节省数千元，且安装简单容易，完全有可能在所有已运行的配电变压器（不论大小）上安装配套，大面积推广，社会经济效益巨大。
2、计量精度高。由于取消了高压互感器，没有高压互感器所引起的相解误差及变化误差，计量精度比传统型高。
3、除可在已运行的配电变压器上装设外，还可与变压器厂的产品配套，使产品变压器自带高压计量箱，而造价却增加甚微，能大大提高产品竞争能力。
无高压互感器的高压计量装置不足之处如下：
1、只适合与6-10KV高压线圈为星形接法的配电变压器配套使用，对其他电压等级及不同接线的变压器不适用。
2、对没有分接头的变压器不适用。
3、由于可能出现高压，整套计量装置需对地绝缘和有足够的耐压，运行时人员不可触及装置的任何部分，只能从观察孔观察或读数，维修或检查必须先停高压电。
4、一套计量装置只能对一台变压器进行计量，不能对多台变压器进行计量，也不能对高压线路进行计量。