포화는 변류기의 1차 전류와 2차 전류 간의 관계를 근본적으로 변경하여 측정 정확도와 보호 신뢰성을 모두 손상시킬 수 있는 측정 오류로 이어집니다. CT 정확도에 대한 포화의 영향은 복잡하며 1차 전류 파형의 특성, 핵심 재료 특성 및 CT 작동 조건에 따라 달라집니다. 오류 이벤트를 포함한 모든 작동 조건에서 정확하고 안정적인 상태를 유지하는 시스템을 설계하려면 이러한 영향을 이해하는 것이 필수적입니다.
정확도에 대한 포화의 주요 효과는 비율 오류의 증가입니다. 포화되지 않은 일반적인 조건에서 CT는 정확도 등급에 따라 결정되는 작고 예측 가능한 오류로 1차 전류를 변환합니다. 포화가 시작되면 여기 전류가 급격히 증가하여 1차 암페어-턴의 더 많은 부분을 소비하고 2차 전류 출력이 감소합니다. 이로 인해 1차 전류가-과소 측정되고{6}}2차 전류가 실제 1차 전류보다 낮아집니다. 이 오류의 크기는 상당할 수 있으며, 종종 10%를 초과하고 심각한 포화 상태에서는 50% 이상에 도달하는 경우도 있습니다.
포화 중에 위상 오류도 크게 증가합니다. 일반적으로 작은(정확한 CT의 경우 분 단위로 측정) 1차 전류와 2차 전류 사이의 위상 각도는 포화가 발생하면 몇 도까지 커질 수 있습니다. 위상 오류는 유효 전력이 전압, 전류 및 이들 사이의 위상각 코사인의 곱에 비례하는 전력 측정 애플리케이션에서 특히 문제가 됩니다. 작은 위상 오류라도 전력 및 에너지 측정 시 심각한 오류를 일으킬 수 있으며, 특히 역률이 낮은 경우 더욱 그렇습니다.
2차 전류 파형의 왜곡은 포화의 또 다른 중요한 효과입니다. 선형 작동에서 예상되는 본질적으로 정현파 파형이 아니라 포화 조건에서 2차 전류가 정점에 이르고 비대칭이 됩니다. 이러한 파형 왜곡은 1차 전류에 존재하지 않았던 고조파를 2차 회로에 도입합니다. 이러한 고조파는 정현파 파형을 가정하는 민감한 전자 계전기 및 계기의 작동을 방해할 수 있습니다. 보호 애플리케이션에서 왜곡된 파형은 릴레이 작동을 지연하거나 방지하여 잠재적으로 시스템 보호를 손상시킬 수 있습니다.
포화도가 정확도에 미치는 영향은 1차 전류 유형에 따라 크게 달라집니다. DC 구성 요소가 없는 거의-정현파 자극에서는 포화 임계값에 도달할 때까지 CT 정확도가 높게 유지됩니다. 그러나 파형 왜곡 및 부하 전류가 증가하면 정확도가 저하됩니다. 전류 수준이 높을수록 코어 비선형성과 포화도가 악화되어 비율과 위상 오류가 커지는 반면, 고조파 함량이 증가하면 총 고조파 왜곡이 증가하고 1차 전류와 2차 전류 간의 위상 변위가 발생합니다.
오류 전류의 AC 및 DC 구성 요소는 정확도에 서로 다른 영향을 미칩니다. 결함 전류의 DC 구성 요소는 AC 구성 요소만 사용할 때보다 더 빠르게 코어를 포화 상태로 만들기 때문에 정확도에 특히 해를 끼칩니다. AC{2}}전용 조건에서 정확하게 작동하는 CT는 DC 오프셋이 있을 때 빠르게 포화되어 오류의 초기 주기에 큰 오류가 발생할 수 있습니다. 이는 빠른 작동을 위해 처음 몇 사이클의 고장 전류에 의존하는 보호 계전기의 경우 특히 문제가 됩니다.
채도의 효과는 시간에 따라 달라집니다. 오류가 발생하는 동안 DC 구성 요소는 기하급수적으로 감소하며 AC 구성 요소의 크기도 달라질 수 있습니다. CT는 결함 기간 동안 포화 상태에 여러 번 진입하고 빠져나와 해석하기 어려운 복잡한 출력 파형을 생성할 수 있습니다. 최신 수치 계전기는 정교한 알고리즘을 사용하여 포화를 감지하고 보상하지만 이러한 알고리즘에는 한계가 있으며 심각한 포화는 여전히 보호 실패로 이어질 수 있습니다.
온도와 코어 재료 특성은 포화 거동에 영향을 미칩니다. 온도가 높을수록 코어 재료의 포화 자속 밀도가 감소하여 CT가 주어진 전류 수준에서 포화에 더 취약해집니다. 다양한 핵심 재료-실리콘강, 페라이트, 퍼멀로이, 나노결정질 및 비정질 합금-은 포화 유도, 퀴리 온도, 저항률을 포함한 다양한 매개변수와 함께 다양한 포화 특성을 갖습니다. 가장 일반적인 핵심 재료인 실리콘강은 포화 유도가 높지만 손실이 상대적으로 높은 반면, 나노결정질 재료는 포화 성능을 희생하면서 더 높은 투자율을 제공합니다.
포화-로 인한 정확도 오류의 실제 결과는 중요합니다. 계량 애플리케이션에서 포화 오류로 인해{2}}에너지 소비가 과소 청구되어 유틸리티 회사의 수익 손실이 발생합니다. 보호 애플리케이션에서 포화 오류로 인해 필요할 때 보호 계전기가 작동하지 않아 장비가 손상되고 잠재적인 안전 위험이 발생할 수 있습니다. 이러한 오류가 경제적 및 안전에 미치는 영향으로 인해 포화 위험을 최소화하는 CT 및 설계 시스템을 선택하는 것이 필수적입니다.
여러 가지 전략을 통해 포화도가 정확도에 미치는 영향을 완화할 수 있습니다. 정확도 제한 요소가 더 높은 CT를 선택하면 포화 전 헤드룸이 더 커집니다. 2차 부담을 줄이면 2차 전류를 구동하는 데 필요한 전압이 최소화되어 자속 헤드룸이 보존됩니다. 더 큰 CT 코어나 포화 자속 밀도가 더 높은 코어를 사용하면 포화 임계값이 증가합니다. 중요한 보호 애플리케이션의 경우 에어 갭(선형 커플러)이 있는 CT 또는 자기 코어에 의존하지 않는 전자 전류 변압기(ECT)를 사용하여 포화 문제를 완전히 제거할 수 있습니다.
요약하면 포화는 비율 오류 증가, 위상 오류 증가, 파형 왜곡, 오류 발생 시 시간에 따라 변하는 동작을 포함하여 CT 정확도에 여러 가지 부정적인 영향을 미칩니다.{0}} 계측 및 보호 시스템 설계에서는 이러한 효과를 신중하게 고려해야 하며, CT가 예상되는 모든 조건 하에서 선형 영역 내에서 작동하도록 적절한 조치를 취해야 합니다.