飽和磁通
Saturation Flux
別名:Ψsat、Psi_sat、飽和鏈磁通
飽和磁通 Ψ_sat 是 CT 鐵芯進入完全磁飽和對應之二次鏈磁通最大值,建議以直流飽和法量測(IEC 61869-2 附錄 2B.2.3)。與舊標準 IEC 60044-6 之 Ψ_s(膝點值)不同——2012 版改用完全飽和值以消除規格模糊。是 TPX/TPY/TPZ 暫態保護級 CT 鐵芯設計之關鍵驗證指標。
白話說明
CT 靠鐵芯把一次電流「複印」到二次側。鐵芯磁通有上限,到了上限後就「塞不進更多磁通」,稱為飽和——此時二次電流波形失真,CT 讀不準。Ψ_sat 就是這個「鐵芯最大能裝的磁通量」。
完整定義
比流器中二次鏈磁通之最大值,對應鐵芯材料之磁飽和狀態。
標準原文 (Original Text)
saturation flux, Ψ_sat: maximum value of secondary linked flux in a current transformer, which corresponds to the magnetic saturation of the core material Note 1 to entry: The most suitable procedure for the determination of the saturation flux Ψ_sat is given with the d.c. saturation method described in 2B.2.3. Note 2 to entry: In the former standard IEC 60044-6, Ψ_s was defined as a knee point value, which characterized the transition from the non-saturated to the fully saturated state of a core. This definition could not gain acceptance because the saturation value was too low, and led to misunderstandings and contradictions. Therefore, it was replaced by Ψ_sat, which defines the condition of complete saturation.
符號:Ψ_sat(Psi_sat)。 建議量測方法:直流飽和法(d.c. saturation method),詳見 IEC 61869-2:2012 附錄 2B.2.3。 歷史沿革:舊標準 IEC 60044-6 曾定義 Ψ_s 為膝點值(knee point),描述「從未飽和過渡到完全飽和的起點」;因該值過低、易造成規格互斥,2012 版改以 Ψ_sat 表示完全飽和之最大值。 關聯量:§3.4.211 remanent flux Ψ_r(3 分鐘後殘磁通)、§3.4.212 remanence factor K_R = Ψ_r / Ψ_sat × 100%。 與 saturation voltage U_sat 之關係:U_sat 對應 Ψ_sat(詳見附錄 2B.2.1 磁化電感 L_m 定義)。 用於 TPX/TPY/TPZ 暫態保護級 CT 之鐵芯設計驗證——核心須在指定工作週期內不進入 Ψ_sat。
生活比喻
像水杯的容量——水(磁通)可以一直倒,但到杯口(Ψ_sat)就滿出來(失真)。舊標準 Ψ_s 定義「開始變難裝」的點(約 8 分滿),新標準 Ψ_sat 定義「完全裝滿溢出」的點,後者更明確。Ψ_r(剩磁通)則是「倒光水後杯底還殘留的水滴」。
為何重要
Ψ_sat 是保護級 CT 暫態設計之關鍵——系統故障暫態含高比例直流分量,會讓鐵芯磁通單向累積至飽和(稱為直流飽和)。設計時需確保暫態工作週期內磁通不超過 Ψ_sat,計算公式:Ψ_max = Ktd × Ψ_ac_peak(K_td 為暫態因子)。若 Ψ_max > Ψ_sat,CT 飽和、二次波形失真,差動保護與距離保護可能拒動或誤動。直流飽和法量測 Ψ_sat 比交流法準確,可避免因磁滯迴線判讀誤差。
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