Virtamuuntajan polvipistejännite (KPV) on kriittinen parametri, joka määrittää rajan CT:n magnetointiominaisuuksien lineaarisen ja saturoituneen alueen välillä. Se edustaa suurinta toisiojännitettä, jolla CT voi toimia samalla, kun se säilyttää olennaisesti lineaarisen suhteen käytetyn jännitteen ja herätevirran välillä. Polvipisteen ulkopuolella pienet jännitteen nousut lisäävät suuresti viritysvirtaa, ja CT:n kyky muuttaa virtaa tarkasti vaarantuu vakavasti.
Polvipistejännite määritellään muodollisesti jännitteeksi, jolla 10 %:n lisäys käytetyssä jännitteessä aiheuttaa 30-50 %:n lisäyksen toisiovirrassa. Tämä määritelmä on määritelty IEC-standardeissa, ja se tarjoaa standardoidun menetelmän kyllästymisen alkamisen karakterisoimiseksi. IEC-standardin mukaan polvipiste määritellään pisteeksi, jossa 10 %:n jännitteen nousu aiheuttaa 50 %:n virran kasvun. Tämän määritelmän avulla insinöörit voivat verrata eri valmistajien CT:itä johdonmukaisesti.
Polvipisteen jännitteen määräävät CT-ytimen magneettiset ominaisuudet ja toisiokierrosten lukumäärä. Suuremmalla ytimellä, jolla on suurempi kyllästysvuon tiheys ja enemmän toisiokäänteitä, on korkeampi polvipistejännite. Polvipistejännite mitataan tyypillisesti kohdistamalla muuttuva AC jännite toisiokäämiin, kun ensiökäämi on auki, ja tallentamalla viritysvirta kullakin jännitetasolla. Tuloksena oleva virityskäyrä näyttää lineaarisen alueen matalilla jännitteillä, siirtymäalueen (polvi) ja kyllästyneen alueen korkeilla jännitteillä.
Suojaussovelluksissa polvipistejännite on erityisen tärkeä. Suojaus-CT:iden on säilytettävä tarkkuutensa vikatilanteissa, kun ensiövirrat voivat saavuttaa monta kertaa nimellisarvon. Toisiojännite vian aikana määräytyy toisiovirran ja kokonaistoisiotaakan tulon perusteella. Jos tämä jännite ylittää polvipisteen jännitteen, CT kyllästyy ja toisiovirta ei vastaa tarkasti ensisijaista vikavirtaa. Tämä voi aiheuttaa sen, että suojareleet eivät toimi tai toimivat liiallisella viiveellä.
Suojaussovelluksen vaadittava polvipistejännite riippuu tietystä suojausjärjestelmästä ja järjestelmän parametreista. Differentiaalisuojausta varten polvipisteen jännitteen on oltava riittävän korkea varmistaakseen vakauden läpi-vikatilanteissa. Vaadittu polvipistejännite lasketaan tyypillisesti kaavalla: VK Suurempi tai yhtä suuri kuin 2 × VS, missä VS on stabilointijännite. Tämä varmistaa, että CT voi ohjata tarvittavan virran relepiirin läpi sisäisen vian aikana ja pysyä vakaana ulkoisten vikojen aikana.
Polvipisteen jännite voidaan laskea CT:n mitoitustiedoista käyttämällä empiirisiä kaavoja. Yksi yleinen kaava on: VKP=(R1 + Prated/Irated) × n × Irated, jossa R1 on toisiokäämin vastus, Prated on nimellinen kuormitus, Irated on nimellinen toisiovirta ja n on tarkkuusrajatekijä. Tämä kaava antaa arvion polvipisteen jännitteestä CT:n tyyppikilven tietojen perusteella, ja sitä voidaan käyttää alustaviin suunnittelulaskelmiin.
Tyypilliselle suoja-CT:lle, jonka luokitus on 15 VA, 5P10, arvioitu polvipistejännite voidaan laskea seuraavasti: VK=(VA × ALF / In) + (ALF × In × Rct), jossa VA on nimellinen kuormitus, ALF on tarkkuusrajakerroin, In on nimellinen toisiovirta ja Rct on toisiokäämin vastus. Käyttämällä tämän esimerkin arvoja: VK=(15 × 10 / 5) + (10 × 5 × Rct)=30 + 50 × Rct. CT:lle, jonka toisiokäämin resistanssi on 0,5 Ω, arvioitu polvipistejännite olisi 30 + 25=55 V.
Polvipisteen jännite liittyy läheisesti tarkkuusrajatekijään (ALF). ALF määrittää nimellisen ensiövirran kerrannaisen, jolla CT:n on silti säilytettävä määritetty tarkkuutensa. Korkealla ALF:lla varustetussa CT:ssä on oltava korkea polvipistejännite, jotta se tukee korkeaa toisiovirtaa, joka virtaa vikatilanteiden aikana. ALF:n ja polvipisteen jännitteen välinen suhde on suunnilleen lineaarinen olettaen, että kuormitus ja käämitysvastus on vakio.
Käytännössä polvipisteen jännite varmistetaan CT-testauksen aikana, jotta varmistetaan, että CT täyttää vaatimukset. Testi sisältää muuttuvan jännitteen syöttämisen toisiokäämiin ja viritysvirran mittaamisen kullakin jännitetasolla. Polvipiste tunnistetaan virityskäyrästä pisteeksi, jossa käyrä alkaa poiketa lineaarisuudesta. CT, jossa on epänormaalin alhainen polvipistejännite, voi olla merkki sydänvauriosta, väärästä ydinmateriaalista tai käämitysongelmista.
Polvipistejännitteellä on myös vaikutuksia CT-turvallisuuteen. Jos toisiopiiri avataan ensiövirran kulkiessa, avoimen toisiopiirin jännite voi nousta vaaralliselle tasolle, jota rajoittavat vain polvipisteen jännite ja sydämen kyllästymisominaisuudet. Tästä syystä CT:n toisiopiiriä ei saa koskaan avata, kun ensiövirta kulkee. Toisioliittimissä esiintyvä korkea jännite voi vaarantaa henkilöstön ja vaurioittaa laitteita.
Yhteenvetona voidaan todeta, että polvipistejännite on perusparametri, joka luonnehtii virtamuuntajan kyllästymiskäyttäytymistä. Se määrittää rajan lineaarisen ja kyllästyneen toiminnan välillä ja on välttämätön sen varmistamiseksi, että suoja-CT:t toimivat luotettavasti vikatilanteissa. Polvipistejännitteen oikea valinta-sovellusvaatimusten ja järjestelmäparametrien perusteella-on välttämätöntä suojausjärjestelmän luotettavan toiminnan kannalta.