Zasićenje strujnog transformatora je stanje u kojem magnetska jezgra CT-a doseže svoj maksimalni kapacitet toka i više ne može linearno transformirati primarnu struju u sekundarni krug. Kada dođe do zasićenja, CT izlaz više ne reproducira točno primarni valni oblik struje, što dovodi do izobličenih sekundarnih signala, pogrešaka u mjerenju i mogućeg pogrešnog rada zaštitnih releja. Razumijevanje zasićenja je ključno za pravilan odabir CT-a i projektiranje sustava, posebno za zaštitne aplikacije gdje struje kvara mogu biti mnogo puta veće od nazivne vrijednosti.
Temeljni uzrok zasićenja je magnetsko ponašanje materijala jezgre CT-a. Strujni transformatori rade na principu da izmjenična primarna struja inducira izmjenični magnetski tok u jezgri, koji zauzvrat inducira sekundarni napon i struju. Ovaj odnos je linearan sve dok je tok jezgre ispod razine zasićenja materijala jezgre. Međutim, svi magnetski materijali imaju konačan kapacitet-nosivosti toka. Kada tok prijeđe ovu razinu, jezgra se kaže da je zasićena, a linearni odnos između primarnih i sekundarnih struja se prekida.
Nekoliko čimbenika može uzrokovati CT saturaciju. Najčešći uzrok je prekomjerna primarna struja, primjerice tijekom stanja kvara. Tijekom visoke struje kvara, radna karakteristika CT-a može biti poremećena, stvarajući smetnje u radu zaštitnih uređaja. Kada primarna struja prijeđe granicu točnosti CT-a, jezgra se zasiti i valni oblik sekundarne struje postaje iskrivljen. Veličina struje kvara, istosmjerna komponenta struje kvara, primarna vremenska konstanta i preostali tok u željeznoj jezgri doprinose zasićenju.
Istosmjerna komponenta struje kvara igra posebno važnu ulogu u zasićenju. Struje kvara u elektroenergetskim sustavima često sadrže opadajući DC pomak koji može dovesti CT jezgru u zasićenje brže od same AC komponente. Ovaj istosmjerni prednapon može ubrzati zasićenje zaštitnih CT-ova za nekoliko milisekundi i povećati pogreške prijenosa mjernih CT-ova. Učinak je najizraženiji u sustavima s dugim vremenskim konstantama, poput onih s velikim induktivnim opterećenjima ili dugim dalekovodima.
Remanentni tok u jezgri CT-a još je jedan faktor koji pridonosi. Kada se CT prekine tijekom kvara, jezgra može zadržati rezidualni magnetski tok koji može biti u istom smjeru kao i tok uzrokovan naknadnim kvarom. Ovaj preostali tok smanjuje visinu toka dostupnu prije zasićenja, učinkovito smanjujući prag zasićenja CT-a. Ovaj fenomen je posebno problematičan u shemama diferencijalne zaštite gdje višestruki CT-ovi moraju raditi u koordinaciji.
Početak zasićenja može se otkriti promatranjem pobudne struje. Karakteristika pobude CT-a pokazuje linearni odnos između primijenjenog napona i pobudne struje do točke koljena, nakon koje struja brzo raste s malim porastom napona. Jednom u zasićenom području, povećanje primijenjenog napona od 10% može uzrokovati povećanje sekundarne struje od 30% do 50%, što ukazuje da jezgra više nije u stanju podržavati dodatni tok.
Učinci zasićenja na performanse CT-a su značajni. Sekundarna struja postaje iskrivljena, obično pokazujući vršni valni oblik sa smanjenom površinom u usporedbi s primarnom strujom. Ovo izobličenje uzrokuje da efektivna RMS sekundarna struja bude niža od očekivane, što rezultira nedovoljno-mjerenjem primarne struje. U zaštitnim primjenama, izobličena sekundarna struja može uzrokovati nepravilan rad ili kašnjenje radnog vremena zaštitnih releja. Kašnjenje u radu releja može imati ozbiljne posljedice za stabilnost sustava i zaštitu opreme.
Odabir materijala jezgre igra važnu ulogu u određivanju karakteristika zasićenja. Različiti magnetski materijali-uključujući silikonski čelik, ferit, permalloy, nanokristalne i amorfne legure-imaju različite razine indukcije zasićenja i druga magnetska svojstva. Silikonski čelik je najčešće korišten materijal za zaštitu CT-a zbog svoje visoke gustoće toka zasićenja, dok nanokristalni materijali nude veću propusnost i manje gubitke. Odabir materijala jezgre uključuje-kompromise između izvedbe zasićenja, cijene i drugih čimbenika.
Sprječavanje zasićenja zahtijeva pravilan dizajn i primjenu CT-a. Nazivno opterećenje CT-a, klasa točnosti i napon točke koljena moraju se odabrati kako bi se osiguralo da jezgra ostane u svom linearnom području pod maksimalnom očekivanom strujom kvara. Za primjene zaštite, granični faktor točnosti (ALF) određuje umnožak nazivne primarne struje pri kojoj CT i dalje mora održavati svoju specificiranu točnost. CT s višim ALF može izdržati veće struje kvara bez zasićenja. Dodatno, minimiziranje sekundarnog opterećenja-upotrebom releja s-niskim opterećenjem, kratkim kabelskim stazama i odgovarajućim poprečnim-presjekom kabela-pomaže u očuvanju visine fluksa CT-a.
Ukratko, CT zasićenje temeljno je ograničenje strujnih transformatora s magnetskom{0}}jezgrom kojim se mora pažljivo upravljati putem pravilnog dizajna i primjene. Razumijevanje uzroka, učinaka i sprječavanja zasićenja bitno je za osiguravanje pouzdane zaštite i točnih mjerenja u elektroenergetskim sustavima.