ความอิ่มตัวของหม้อแปลงกระแสเป็นสภาวะที่แกนแม่เหล็กของ CT ถึงความจุฟลักซ์สูงสุด และไม่สามารถแปลงกระแสหลักเป็นวงจรทุติยภูมิเชิงเส้นได้อีกต่อไป เมื่อความอิ่มตัวเกิดขึ้น เอาต์พุต CT จะไม่สร้างรูปคลื่นกระแสไฟฟ้าหลักอย่างแม่นยำอีกต่อไป ซึ่งนำไปสู่สัญญาณทุติยภูมิที่บิดเบี้ยว ข้อผิดพลาดในการวัด และการทำงานผิดพลาดของรีเลย์ป้องกันที่อาจเกิดขึ้น การทำความเข้าใจเกี่ยวกับความอิ่มตัวเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเลือก CT และการออกแบบระบบที่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานด้านการป้องกัน ซึ่งกระแสไฟฟ้าขัดข้องอาจมีค่ามากกว่าค่าพิกัดหลายเท่า
สาเหตุพื้นฐานของความอิ่มตัวคือพฤติกรรมทางแม่เหล็กของวัสดุแกน CT หม้อแปลงกระแสทำงานบนหลักการที่ว่ากระแสปฐมภูมิกระแสสลับทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กสลับในแกนกลาง ซึ่งจะทำให้เกิดแรงดันและกระแสทุติยภูมิ ความสัมพันธ์นี้เป็นเส้นตรงตราบใดที่ฟลักซ์ของแกนกลางยังคงอยู่ต่ำกว่าระดับความอิ่มตัวของวัสดุแกนกลาง อย่างไรก็ตาม วัสดุแม่เหล็กทั้งหมดมีฟลักซ์จำกัด-ความสามารถในการรองรับ เมื่อฟลักซ์เกินระดับนี้ แกนกลางจะอิ่มตัว และความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างกระแสปฐมภูมิและกระแสทุติยภูมิจะพังทลายลง
มีหลายปัจจัยที่อาจทำให้เกิดความอิ่มตัวของ CT สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดคือกระแสไฟฟ้าหลักมากเกินไป เช่น ในระหว่างสภาวะฟอลต์ ในระหว่างกระแสไฟฟ้าลัดสูง ลักษณะการทำงานของ CT อาจถูกรบกวน ทำให้เกิดการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันที่น่ารำคาญ เมื่อกระแสหลักเกินขีดจำกัดความแม่นยำของ CT แกนกลางจะอิ่มตัวและรูปคลื่นของกระแสทุติยภูมิจะบิดเบี้ยว ขนาดของกระแสฟอลต์ ส่วนประกอบ DC ของกระแสฟอลต์ ค่าคงที่เวลาปฐมภูมิ และฟลักซ์คงค้างในแกนเหล็ก ล้วนมีส่วนทำให้อิ่มตัว
ส่วนประกอบ DC ของกระแสไฟลัดมีบทบาทสำคัญในการอิ่มตัว กระแสไฟฟ้าขัดข้องในระบบไฟฟ้ามักจะมีออฟเซ็ต DC ที่เสื่อมสลายซึ่งสามารถขับเคลื่อนแกน CT ไปสู่ความอิ่มตัวได้เร็วกว่าส่วนประกอบ AC เพียงอย่างเดียว อคติ DC นี้สามารถเร่งความอิ่มตัวของ CT ป้องกันได้หลายมิลลิวินาที และเพิ่มข้อผิดพลาดในการถ่ายโอนของ CT การวัดแสง ผลลัพธ์จะเด่นชัดที่สุดในระบบที่มีค่าคงที่เวลานาน เช่น ระบบที่มีโหลดอุปนัยขนาดใหญ่หรือสายส่งยาว
ฟลักซ์คงเหลือในแกน CT ก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่เอื้ออำนวย เมื่อ CT ถูกขัดจังหวะระหว่างเกิดฟอลต์ แกนกลางอาจรักษาฟลักซ์แม่เหล็กที่หลงเหลืออยู่ซึ่งสามารถไปในทิศทางเดียวกับฟลักซ์ที่เกิดจากฟอลต์ที่ตามมา ฟลักซ์ที่เหลืออยู่นี้จะช่วยลดช่องว่างของฟลักซ์ที่มีอยู่ก่อนความอิ่มตัว ซึ่งช่วยลดเกณฑ์ความอิ่มตัวของ CT ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรากฏการณ์นี้เป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบการป้องกันส่วนต่าง ซึ่ง CT หลายตัวต้องทำงานประสานกัน
สามารถตรวจจับการเริ่มต้นของความอิ่มตัวได้โดยการสังเกตกระแสกระตุ้น คุณลักษณะการกระตุ้นของ CT แสดงความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และกระแสกระตุ้นจนถึงจุดเข่า ซึ่งเกินกว่านั้นกระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อมีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเล็กน้อย เมื่ออยู่ในบริเวณอิ่มตัว แรงดันไฟฟ้าที่ใช้เพิ่มขึ้น 10% อาจทำให้กระแสไฟฟ้าทุติยภูมิเพิ่มขึ้น 30% ถึง 50% ซึ่งบ่งชี้ว่าแกนกลางไม่สามารถรองรับฟลักซ์เพิ่มเติมได้อีกต่อไป
ผลกระทบของความอิ่มตัวต่อประสิทธิภาพของ CT มีความสำคัญ กระแสทุติยภูมิจะบิดเบี้ยว โดยทั่วไปจะแสดงรูปคลื่นจุดสูงสุดโดยมีพื้นที่ลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับกระแสปฐมภูมิ การบิดเบือนนี้ทำให้กระแสทุติยภูมิ RMS ที่มีประสิทธิผลต่ำกว่าที่คาดไว้ ส่งผลให้ต่ำกว่า-การวัดกระแสปฐมภูมิ ในการใช้งานด้านการป้องกัน กระแสไฟฟ้าทุติยภูมิที่บิดเบี้ยวอาจทำให้เกิดการทำงานผิดปกติหรือความล่าช้าในการทำงานของรีเลย์ป้องกัน ความล่าช้าในการทำงานของรีเลย์อาจส่งผลร้ายแรงต่อความเสถียรของระบบและการปกป้องอุปกรณ์
การเลือกวัสดุแกนมีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณลักษณะความอิ่มตัว วัสดุแม่เหล็กต่างๆ-รวมถึงเหล็กซิลิคอน เฟอร์ไรต์ เพอร์มัลลอย นาโนคริสตัลไลน์ และโลหะผสมอสัณฐาน-มีระดับการเหนี่ยวนำความอิ่มตัวและคุณสมบัติทางแม่เหล็กอื่นๆ ที่แตกต่างกัน เหล็กซิลิคอนเป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการป้องกัน CT เนื่องจากมีความหนาแน่นของฟลักซ์อิ่มตัวสูง ในขณะที่วัสดุนาโนคริสตัลไลน์ให้การซึมผ่านที่สูงขึ้นและการสูญเสียที่น้อยลง การเลือกใช้วัสดุหลักเกี่ยวข้องกับการแลก-ระหว่างประสิทธิภาพในการอิ่มตัว ต้นทุน และปัจจัยอื่นๆ
การป้องกันความอิ่มตัวจำเป็นต้องมีการออกแบบและการประยุกต์ใช้ CT อย่างเหมาะสม ต้องเลือกภาระที่ได้รับการจัดอันดับ ระดับความแม่นยำ และแรงดันไฟฟ้าจุดเข่าของ CT เพื่อให้แน่ใจว่าแกนยังคงอยู่ในขอบเขตเชิงเส้นภายใต้กระแสความผิดปกติสูงสุดที่คาดไว้ สำหรับการใช้งานด้านการป้องกัน ปัจจัยจำกัดความแม่นยำ (ALF) ระบุผลคูณของกระแสหลักที่ได้รับการจัดอันดับ ซึ่ง CT ยังคงต้องรักษาความแม่นยำที่ระบุไว้ CT ที่มี ALF สูงกว่าสามารถทนต่อกระแสผิดที่สูงกว่าได้โดยไม่ทำให้อิ่มตัว นอกจากนี้ การลดภาระรองให้เหลือน้อยที่สุด-โดยการใช้รีเลย์ที่มีภาระต่ำ- การเดินสายเคเบิลสั้น และ-ส่วนตัดขวางของสายเคเบิล-ที่เพียงพอจะช่วยรักษาพื้นที่ส่วนหัวของฟลักซ์ของ CT
โดยสรุป ความอิ่มตัวของ CT เป็นข้อจำกัดพื้นฐานของ-หม้อแปลงกระแสแกนแม่เหล็กที่ต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวังผ่านการออกแบบและการใช้งานที่เหมาะสม การทำความเข้าใจสาเหตุ ผลกระทบ และการป้องกันความอิ่มตัวถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจถึงการป้องกันที่เชื่อถือได้และการวัดที่แม่นยำในระบบกำลังไฟฟ้า