Voolutrafo põlvepunkti pinge (KPV) on kriitiline parameeter, mis määrab piiri CT magnetiseerimiskarakteristiku lineaarse ja küllastunud piirkonna vahel. See tähistab maksimaalset sekundaarpinget, mille juures CT saab töötada, säilitades samal ajal praktiliselt lineaarse seose rakendatud pinge ja ergutusvoolu vahel. Põlvepunktist kaugemal põhjustavad väikesed pinge tõusud ergutusvoolu suurt tõusu ja CT võime voolu täpselt teisendada on tõsiselt kahjustatud.
Põlvepunkti pinge on formaalselt määratletud kui pinge, mille juures rakendatud pinge 10% tõus põhjustab sekundaarvoolu 30% kuni 50% suurenemise. See määratlus on määratletud IEC standardites ja see annab standardiseeritud meetodi küllastumise alguse iseloomustamiseks. Vastavalt IEC standardile on põlvepunkt defineeritud kui punkt, kus pinge tõus 10% põhjustab voolu tõusu 50%. See määratlus võimaldab inseneridel võrrelda erinevate tootjate CT-sid järjepidevalt.
Põlvepunkti pinge määratakse CT südamiku magnetiliste omaduste ja sekundaarsete pöörete arvu järgi. Suuremal südamikul, millel on suurem küllastusvoo tihedus ja rohkem sekundaarseid pöördeid, on suurem põlvepunkti pinge. Põlvepunkti pinget mõõdetakse tavaliselt, rakendades sekundaarmähisele muutuvat vahelduvpinget, kui primaarmähis on avatud- ja registreerides ergutusvoolu igal pingetasemel. Saadud ergastuskõver näitab lineaarset piirkonda madala pinge korral, üleminekupiirkonda (põlve) ja küllastunud piirkonda kõrge pinge korral.
Kaitserakendustes on põlvepunkti pinge eriti oluline. Kaitse-CT-d peavad säilitama oma täpsuse rikkeolukordades, kui primaarvoolud võivad ulatuda nimiväärtusest mitu korda suuremaks. Sekundaarpinge rikke ajal määratakse sekundaarvoolu ja kogu sekundaarkoormuse korrutisega. Kui see pinge ületab põlvepunkti pinget, siis CT küllastub ja sekundaarvool ei esinda täpselt primaarset rikkevoolu. See võib põhjustada kaitsereleede ebaõnnestumise või liigse viivituse.
Kaitserakenduse jaoks vajalik põlvepunkti pinge sõltub konkreetsest kaitseskeemist ja süsteemi parameetritest. Diferentsiaalkaitse jaoks peab põlvepunkti pinge olema piisavalt kõrge, et tagada stabiilsus läbi-tõrketingimuste ajal. Nõutav põlvepunkti pinge arvutatakse tavaliselt järgmise valemi abil: VK suurem või võrdne 2 × VS, kus VS on stabiliseeriv pinge. See tagab, et CT suudab sisemise tõrke ajal juhtida vajalikku voolu läbi releeahela, jäädes samal ajal stabiilseks väliste rikete ajal.
Põlvepunkti pinget saab arvutada CT nimiandmete põhjal empiiriliste valemite abil. Üks levinud valem on: VKP=(R1 + Prated/Irated) × n × Irated, kus R1 on sekundaarmähise takistus, Prated on nimikoormus, Irated on nimisekundaarvool ja n on täpsuse piirtegur. See valem annab hinnangu põlvepunkti pingele, mis põhineb CT andmesildi andmetel ja seda saab kasutada esialgseteks projekteerimisarvutusteks.
Tüüpilise kaitse-CT puhul, mille reiting on 15 VA, 5P10, saab hinnangulise põlvepunkti pinge arvutada järgmiselt: VK=(VA × ALF / In) + (ALF × In × Rct), kus VA on nimikoormus, ALF on täpsuse piirtegur, In on sekundaarvoolu nimivool ja Rct on sekundaarmähise takistus. Kasutades selle näite väärtusi: VK=(15 × 10 / 5) + (10 × 5 × Rct)=30 + 50 × Rct. 0,5 Ω sekundaarmähise takistusega CT puhul oleks hinnanguline põlvepunkti pinge 30 + 25=55 V.
Põlvepunkti pinge on tihedalt seotud täpsuse piirteguriga (ALF). ALF määrab nimivoolu kordse, mille juures CT peab siiski säilitama oma määratud täpsuse. Kõrge ALF-iga CT-l peab olema kõrge põlvepunkti pinge, et toetada rikkeolukorras voolavat suurt sekundaarvoolu. Seos ALF-i ja põlvepunkti pinge vahel on ligikaudu lineaarne, eeldades pidevat koormust ja mähise takistust.
Praktikas kontrollitakse põlvepunkti pinget CT-testimise ajal, et tagada CT vastavus selle spetsifikatsioonidele. Katse hõlmab muutuva pinge rakendamist sekundaarmähisele ja ergutusvoolu mõõtmist igal pingetasemel. Põlvepunkt tuvastatakse ergastuskõveralt punktina, kus kõver hakkab lineaarsusest kõrvale kalduma. Ebanormaalselt madala põlvepunkti pingega CT võib viidata südamiku kahjustusele, valele südamiku materjalile või mähisprobleemidele.
Põlvepunkti pinge mõjutab ka CT ohutust. Kui sekundaarahel avatakse primaarvoolu voolamise ajal, võib avatud sekundaarahela pinge tõusta ohtlikule tasemele, mida piiravad ainult põlvepunkti pinge ja südamiku küllastusomadused. Seetõttu ei tohi primaarvoolu voolamise ajal CT sekundaarahelat kunagi avada. Sekundaarklemmidele tekkiv kõrgepinge võib ohustada personali ja kahjustada seadmeid.
Kokkuvõttes on põlvepunkti pinge põhiparameeter, mis iseloomustab voolutrafo küllastuskäitumist. See määratleb piiri lineaarse ja küllastunud töö vahel ning on oluline kaitse-CT-de töökindluse tagamiseks rikete ajal. Põlvepunkti pinge õige valimine-rakenduse nõuete ja süsteemiparameetrite alusel-on oluline kaitsesüsteemi usaldusväärseks tööks.