CT 級別代號完整對照：5P10、0.2S、PX 是什麼？（IEC 61869-2 計量 vs 保護）

採購規格書一句「CT ratio 1000/5 A, 5P20」改成「0.2S」是規格書改寫最常踩雷的一行。

兩個級別代號看似互通，實際上走不同的設計路線：5P 是保護用、0.2S 是計量用。要求 CT 廠家用 0.2S 鐵芯做 5P 規格的事，等於要鐵芯同時兼具高精度（小磁通）與大飽和裕度（大磁通），物理上不可能達成——廠家最後只能犧牲其中一方，交出來的 CT 在某個極端條件下必然失效。

本文依 IEC 61869-2:2012 拆解 CT 兩條設計路線、ALF 與 FS 兩個關鍵指標的物理意義、5P10/5P20/0.2S 級別代號的解讀，並指出採購規格書最常見的三類錯誤。

CT 設計的兩條路線：計量 vs 保護

從電網保護的角度看，CT 在工頻運轉與短路時要做兩件矛盾的事：

正常運轉（負載電流 ≤ 1.2 × 額定）：要把一次電流精確映射到二次（給瓦時計、kWh meter、電壓表用）→ 鐵芯要小磁通、不能飽和、線性度高
短路發生（一次電流 = 10~30 倍額定）：要忠實追蹤短路電流送到保護電驛（給 51/50 過電流電驛動作）→ 鐵芯要能容納大磁通、不可提前飽和

一個 CT 不可能完美兼顧——所以 IEC 61869-2 把 CT 分成兩條獨立設計路線：

路線	適用	對應級別	設計優先
計量 CT（measuring CT，§5.6.201）	瓦時計、儀表	0.1 / 0.2 / 0.5 / 1 / 0.2S / 0.5S / 3 / 5	高精度、低飽和（FS 越小越好）
保護 CT（protective CT，§5.6.202）	過電流電驛、距離電驛	5P / 10P / 5PR / 10PR / PX / PXR / TPX/Y/Z	大飽和裕度（ALF 越大越好）

注意：「FS 越小越好」對計量 CT、「ALF 越大越好」對保護 CT。它們的最佳化方向相反，鐵芯設計上互相排斥。

計量 CT 級別解讀

標準級 0.1 / 0.2 / 0.5 / 1（Table 201）

級別代號 = 額定一次電流（Ipr）下允許之比值誤差百分比。例如：

0.2 級：CT 在 100% Ipr 下，比值誤差 ≤ ±0.2%
0.5 級：CT 在 100% Ipr 下，比值誤差 ≤ ±0.5%

依 §5.6.201.3 Table 201，限值適用範圍為 5% ~ 120% Ipr（5/20/100/120% 各有獨立限值，其中 100% Ipr 為標稱級別值）。

S 級 0.2S / 0.5S（Table 202）

S = “special”，給 能源計費（kWh meter） 用。差異在低電流段精度更嚴：

一般 0.2 級：5% Ipr 時誤差限值較鬆（0.75%）
0.2S 級：1% Ipr 時誤差 ≤ ±0.75%；5% Ipr 時 ≤ ±0.35%

S 級主要用於台電 / 工業大用戶高低壓側計費——契約電量低於額定的時段（如假日、夜間）仍需精確計量，所以低電流段的精度最重要。

工業級 3 / 5（Table 203）

寬鬆級，常用於普通類比指示儀表（panel meter）。Table 203 僅列出 ratio error 而不限制 phase displacement。

Class P 計量 CT 不存在「P 字尾」

別把計量級寫成「0.2P」之類——P 字尾是保護 CT 專屬。0.2 / 0.2S 都是計量級的代號。

保護 CT 級別解讀

Class P 標準代號：5P10、5P20、10P30（§5.6.202.2）

代號 = [composite error %] + P + [ALF]。例如 5P20：

5：composite error εc ≤ 5%（在 rated accuracy limit primary current 條件下）
P：protection（無剩磁通限制）
20：ALF（accuracy limit factor）= 20

ALF 標準值依 §5.6.202.2.1 為 5 / 10 / 15 / 20 / 30。其中：

ALF = ALF（accuracy limit factor，§3.4.208）= rated accuracy limit primary current ÷ Ipr
換句話說 5P20 表示「在 20 × Ipr 一次電流下，CT 不會飽和、composite error 仍 ≤ 5%」
5P10 表示同理但只能撐到 10 × Ipr

選 ALF 時必須對齊短路電流計算結果：若預期最大短路電流 = 18 × Ipr，至少要選 5P20（不能選 5P10——當 18 倍電流灌入時，鐵芯已飽和，二次端輸出電流被截斷，過電流電驛根本看不到真實故障電流）。

Table 205 errors limits（5P / 10P）

級別	Ratio error @ Ipr	Phase displacement	Composite error @ ALF × Ipr
5P / 5PR	±1%	60’ / ±1.8 crad	5%
10P / 10PR	±3%	（不規定）	10%

10P 級在 phase displacement 上不規定限值——這對「需要相位精確的差動電驛」（87T、87L）不適用。87 系列差動保護要求兩端 CT 的相位偏差盡量小，必須選 5P 級不可選 10P。

Class PR 低剩磁

PR = Protection low Remanence。在 P 級基礎上加「剩磁通比 KR ≤ 10%」（§5.6.202.3.5）。實作上常以鐵芯加 air gap 限制剩磁——但 air gap 也會降低磁通容量。

什麼時候要選 PR？電網中曾發生外部故障後（CT 鐵芯有殘磁），下次故障時殘磁 + 偏移量可能讓 CT 提前飽和、保護動作延遲。對重要主變、輸電線等不可重複跳脫的元件，採購應指定 PR 級。

Class PX / PXR（§5.6.202.4）

PX 不再用 ALF 描述，改規定knee point e.m.f.（Ek）+ exciting current 上限：

Ek：knee point 二次端電動勢（§3.4.215，依 §3.4.214 excitation characteristic 量測）
Ie：在 Ek 下 exciting current 上限值

PX 級給「需要精確計算 CT 行為」的高階保護應用——如 87T 差動電驛協調、距離電驛（21）reach 計算。設計者可從 Ek + Ie + 二次繞組電阻 Rct 推算保護動作邊界。

Class TPX / TPY / TPZ（§5.6.202.6）

過渡性能（transient）保護，給超高壓系統（345 kV 級以上）的暫態主導故障。一般中壓系統用不到，這裡不展開。

FS 儀器安全係數（Instrument Security Factor）

FS 是計量 CT 專有指標（§3.4.205 + §5.6.201.6），標準值 FS 5 / FS 10。

定義：當一次電流 = FS × Ipr 時，二次端的 composite error ≥ 10%。換句話說：FS = CT 開始飽和的觸發點。

FS 越小越安全——因為短路電流通過時，CT 越早飽和、二次電流越早被截斷，保護下游的儀表（瓦時計、電流表）免於被短路電流毀損。

⚠ 重要 note（§3.4.205 Note 1）：FS 是 nameplate 的額定 burden 條件下值。實際 burden（電纜阻抗 + 儀表阻抗）若遠小於 rated burden，actual FS 會放大——CT 變得不容易飽和、二次端的短路電流會更高，反而把儀表燒了。

實務後果：CT spec 寫 FS 5（理論安全），但採購單方面把二次電纜縮短到 5 m，rated burden 從 30 VA 變實際 5 VA，FS 拉高到 10~20——下次短路時電流表先燒。

ALF 與 FS 的對立

請仔細看這兩個指標的對立：

指標	應用	設計意圖	「越小」/「越大」越好
ALF（保護 CT）	短路時電驛動作	CT 不飽和、忠實追蹤大電流	越大越好（5 → 30）
FS（計量 CT）	短路時保護儀表	CT 提早飽和、限制二次電流	越小越好（10 → 5）

兩者物理機制相同（鐵芯飽和），但目的相反——保護 CT 怕飽和，計量 CT 要飽和。所以一支鐵芯不可能同時滿足「ALF 大」與「FS 小」——這就是為什麼必須走兩條設計路線、不可在規格書混用。

Knee Point Voltage（拐點電壓）

knee point 是 excitation characteristic（§3.4.214）上「電壓再升 10% 但 exciting current 顯著增加 50%」的轉折點（業界慣例近似定義；§3.4.215 OCR 條文僅定義 knee point voltage 與 knee point e.m.f. 概念，具體 10%/50% 為國內外實務測量約定，不在 IEC 61869-2 §3.4.215 OCR 條文內）。

knee point 之後：CT 進入飽和區，二次電流不再線性追蹤一次電流。

對 PX/PXR 級 CT，採購規格直接寫**「Ek ≥ X V at Ie ≤ Y mA」**。對 5P/10P 級 CT 採購可不必明寫 Ek，但 ALF 與 burden 共同決定隱含的 Ek 需求：

Ek 約等於 ALF × Isr × √[(Rct + Rb)² + (Xb)²]

其中 Isr = 二次額定電流（5 A 或 1 A）、Rct = 二次繞組電阻、Rb/Xb = 額定 burden（依規格書）。

採購規格書三類常見錯誤

錯誤 1：把計量級當保護級（最危險）

錯誤寫法：「保護用 CT，1000/5 A，0.5 級」

問題：0.5 是計量級，FS 通常為 5—在 5 倍以上電流時就飽和。實際 fault 電流 15~25 倍 Ipr 時 CT 完全飽和，過電流電驛收不到電流，保護動作失效。

正確寫法：「保護用 CT，1000/5 A，5P20，rated burden 15 VA at PF 0.8 ind」

錯誤 2：用同一支 CT 兼計量與保護

錯誤想法：「省 CT 數量，計量+保護共用一支 CT 0.5/5P10」

問題：複合級別 CT 有獨立計量繞組與保護繞組（雙鐵芯），但採購規格須明列「兩繞組各自的級別」。寫成「0.5/5P10」如果廠家解讀為「同一繞組兼具」，就出貨只有一個鐵芯且性能折衷的 CT，計量精度不足、保護裕度不足，兩邊都不及格。

正確寫法：「dual core CT，core 1: class 0.5 FS 5 (metering)；core 2: class 5P20 (protection)」

錯誤 3：規格書沒寫 burden

錯誤寫法：「CT 1000/5 A, 5P20」

問題：沒寫 rated burden，廠家可選最便宜的 2.5 VA 鐵芯出貨。實際接線後（包含電纜 + 電驛 + 端子壓降），實際 burden 已超過 2.5 VA—— CT 在 ALF × Ipr 下根本達不到 composite error ≤ 5% 的承諾。

正確寫法：「CT 1000/5 A, 5P20, rated burden 15 VA at PF 0.8 inductive」

額外考量：實作端的二次電纜長度與線徑也應同步算進 burden 預算。100 m 5 sq mm 二次電纜在 5 A 下壓降已不可忽略。

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參考標準

IEC 61869-2:2012, Instrument transformers — Part 2: Additional requirements for current transformers. §3.3.207, §3.4.203, §3.4.204, §3.4.205, §3.4.207, §3.4.208, §3.4.210, §3.4.214, §3.4.215, §5.6.201（measuring CT）, §5.6.202（protective CT）, Table 201, Table 202, Table 203, Table 204, Table 205.
IEC 61869-1:2007, Instrument transformers — Part 1: General requirements（基礎 burden、rated transformation ratio 等定義 — 待 OCR 入庫補引用）。