Az áramváltó térdponti feszültsége (KPV) olyan kritikus paraméter, amely meghatározza a határvonalat a CT mágnesezési karakterisztikájának lineáris és telített tartományai között. Azt a maximális szekunder feszültséget jelenti, amelyen a CT működhet, miközben lényegében lineáris kapcsolatot tart fenn az alkalmazott feszültség és a gerjesztőáram között. A térdponton túl a feszültség kismértékű növekedése nagymértékben növeli a gerjesztőáramot, és a CT-nek az áram pontos átalakítására való képessége súlyosan megsérül.
A térdponti feszültség formálisan az a feszültség, amelynél az alkalmazott feszültség 10%-os növekedése 30-50%-os szekunder áramnövekedést okoz. Ezt a meghatározást az IEC szabványok határozzák meg, és szabványosított módszert biztosít a telítettség kezdetének jellemzésére. Az IEC szabvány szerint a térdpont az a pont, ahol a 10%-os feszültségnövekedés 50%-os áramnövekedést okoz. Ez a meghatározás lehetővé teszi a mérnökök számára a különböző gyártók CT-inek következetes összehasonlítását.
A térdponti feszültséget a CT mag mágneses tulajdonságai és a másodlagos fordulatok száma határozza meg. Egy nagyobb mag nagyobb telítési fluxussűrűséggel és több másodlagos fordulattal magasabb térdponti feszültséggel rendelkezik. A térdponti feszültséget általában úgy mérik, hogy változó váltakozó feszültséget kapcsolnak a szekunder tekercsre nyitott -primer áramkör mellett, és minden feszültségszinten rögzítik a gerjesztőáramot. A kapott gerjesztési görbe egy lineáris tartományt mutat alacsony feszültségeknél, egy átmeneti tartományt (a térd), és egy telített tartományt magas feszültségeknél.
Védelmi alkalmazásokban a térdponti feszültség különösen fontos. A védelmi CT-knek meg kell őrizniük pontosságukat olyan hibaállapotokban, amikor a primer áramok a névleges érték többszörösét is elérhetik. A hiba alatti szekunder feszültséget a szekunder áram és a teljes szekunder terhelés szorzata határozza meg. Ha ez a feszültség meghaladja a térdponti feszültséget, a CT telítődik, és a szekunder áram nem fogja pontosan reprezentálni az elsődleges hibaáramot. Ez a védőrelék működésképtelenségét vagy túlzott késleltetését okozhatja.
A védelmi alkalmazáshoz szükséges térdponti feszültség az adott védelmi rendszertől és a rendszer paramétereitől függ. A differenciálvédelem érdekében a térdponti feszültségnek elég magasnak kell lennie ahhoz, hogy biztosítsa a stabilitást az átmenő-hiba esetén. A szükséges térdponti feszültséget általában a következő képlettel számítják ki: VK nagyobb vagy egyenlő, mint 2 × VS, ahol VS a stabilizáló feszültség. Ez biztosítja, hogy a CT a szükséges áramot át tudja vezetni a relé áramkörön belső hiba esetén, miközben stabil marad külső hibák esetén.
A térdponti feszültség a CT névleges adataiból empirikus képletekkel számítható ki. Egy általános képlet a következő: VKP=(R1 + Prated/Irated) × n × Irated, ahol R1 a szekunder tekercs ellenállása, Prated a névleges terhelés, Irated a névleges szekunder áram, és n a pontossági határtényező. Ez a képlet becslést ad a térdponti feszültségre a CT adattábla adatai alapján, és felhasználható az előzetes tervezési számításokhoz.
Egy tipikus, 15 VA, 5P10 névleges védelmi CT esetén a becsült térdponti feszültség a következőképpen számítható ki: VK=(VA × ALF / In) + (ALF × In × Rct), ahol VA a névleges terhelés, ALF a pontossági határtényező, In a névleges szekunder áram és Rct a szekunder tekercsellenállás. A példából származó értékek felhasználásával: VK=(15 × 10 / 5) + (10 × 5 × Rct)=30 + 50 × Rct. Egy 0,5 Ω szekunder tekercsellenállású CT esetén a becsült térdponti feszültség 30 + 25=55 V lenne.
A térdponti feszültség szorosan összefügg a pontossági határtényezővel (ALF). Az ALF határozza meg a névleges primer áram többszörösét, amelynél a CT-nek meg kell őriznie a megadott pontosságát. A magas ALF-jel rendelkező CT-nek magas térdponti feszültséggel kell rendelkeznie, hogy támogassa a hibaállapotok során folyó nagy szekunder áramot. Az ALF és a térdponti feszültség közötti kapcsolat megközelítőleg lineáris, állandó terhelést és tekercsellenállást feltételezve.
A gyakorlatban a térdponti feszültséget a CT-vizsgálat során ellenőrzik, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy a CT megfelel-e az előírásoknak. A vizsgálat során változó feszültséget kell alkalmazni a szekunder tekercsre, és minden feszültségszinten meg kell mérni a gerjesztőáramot. A térdpontot a gerjesztési görbéből azonosítjuk úgy, mint azt a pontot, ahol a görbe kezd eltérni a linearitástól. A rendellenesen alacsony térdponti feszültségű CT magsérülést, nem megfelelő maganyagot vagy tekercselési problémákat jelezhet.
A térdponti feszültség a CT biztonságára is kihat. Ha a szekunder áramkör nyitva van, miközben a primer áram folyik, a nyitott szekunder feszültség veszélyes szintre emelkedhet, amelyet csak a térdponti feszültség és a mag telítési jellemzői korlátoznak. Ez az oka annak, hogy a CT szekunder áramkörét soha nem szabad kinyitni, miközben primer áram folyik. A szekunder kapcsokon megjelenő magas feszültség veszélyeztetheti a személyzetet és károsíthatja a berendezéseket.
Összefoglalva, a térdponti feszültség alapvető paraméter, amely az áramváltó telítési viselkedését jellemzi. Meghatározza a határvonalat a lineáris és a telített működés között, és elengedhetetlen annak biztosításához, hogy a védelmi CT-k megbízhatóan működjenek hibaállapotokban. A térdponti feszültség megfelelő kiválasztása-az alkalmazási követelmények és a rendszerparaméterek alapján-a védelmi rendszer megbízható működéséhez elengedhetetlen.