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发电机出口电压互感器（TV）匝间短路将在系统中产生不平衡电压导致发电机基波零序定子接地保护动作，TV故障外特性对机组稳定运行有重要意义。对此，基于Maxwell和Simplorer软件对单相电压互感器电磁转换过程仿真，建立可在每一计算步长实现场路间数据交换的场路直接耦合有限元模型，针对TV一次绕组匝数大难以直接建模，提出绕组分组技术，并设计搭建了实验平台，对有限元仿真模型的准确性进行实验验证。基于有限元特征量计算结果，分析了TV不同运行状态的电、磁特征量，并给出了基于绕组分组技术的TV匝间故障解析模型。仿真验证结果表明：TV匝间故障解析模型进行一次电流、环流等故障特征量分析准确有效。