Saturace zásadně mění vztah mezi primárním a sekundárním proudem v proudovém transformátoru, což vede k chybám měření, které mohou ohrozit jak přesnost měření, tak spolehlivost ochrany. Vliv saturace na přesnost CT je komplexní a závisí na povaze primárního průběhu proudu, materiálových charakteristikách jádra a provozních podmínkách CT. Pochopení těchto vlivů je nezbytné pro navrhování systémů, které zůstanou přesné a spolehlivé za všech provozních podmínek, včetně poruchových událostí.
Primárním vlivem saturace na přesnost je zvýšení poměrové chyby. Za normálních,- nenasycených podmínek transformuje CT primární proud s malou předvídatelnou chybou určenou třídou přesnosti. Jakmile začne saturace, excitační proud se dramaticky zvýší, spotřebuje větší část primárních ampér-závitů a sníží sekundární výstupní proud. Výsledkem je, že pod-měřením primárního proudu-je sekundární proud nižší, než by měl být pro skutečný primární proud. Velikost této chyby může být značná, často přesahuje 10 % a někdy dosahuje 50 % nebo více při silné saturaci.
Fázová chyba se také výrazně zvyšuje během saturace. Fázový úhel mezi primárním a sekundárním proudem, který je normálně malý (měřeno v minutách pro přesné CT), může narůst až o několik stupňů, když dojde k saturaci. Fázová chyba je zvláště problematická pro aplikace měření výkonu, kde je činný výkon úměrný součinu napětí, proudu a kosinusu fázového úhlu mezi nimi. I malá chyba fáze může způsobit významné chyby v měření výkonu a energie, zejména při nízkých účinících.
Zkreslení průběhu sekundárního proudu je dalším důležitým efektem saturace. Spíše než v podstatě sinusový průběh, který by se očekával při lineárním provozu, se sekundární proud za podmínek saturace stává špičkovým a asymetrickým. Toto zkreslení tvaru vlny zavádí do sekundárního obvodu harmonické, které nebyly přítomny v primárním proudu. Tyto harmonické mohou rušit činnost citlivých elektronických relé a měřičů, které předpokládají sinusové průběhy. V ochranných aplikacích může zkreslený průběh zpozdit nebo zabránit provozu relé a potenciálně ohrozit ochranu systému.
Vliv saturace na přesnost výrazně závisí na typu primárního proudu. Při téměř-sinusové stimulaci bez stejnosměrné složky zůstává přesnost CT vysoká, dokud není dosaženo prahu saturace. Přesnost se však zhoršuje s rostoucím zkreslením tvaru vlny a zatěžovacím proudem. Vyšší úrovně proudu zhoršují nelinearitu a saturaci jádra, což má za následek větší poměr a fázové chyby, zatímco zvýšený obsah harmonických zvyšuje celkové harmonické zkreslení a způsobuje fázový posun mezi primárními a sekundárními proudy.
Střídavé a stejnosměrné složky poruchového proudu ovlivňují přesnost odlišně. Stejnosměrná složka poruchového proudu zvláště škodí přesnosti, protože uvede jádro do saturace rychleji než samotná složka střídavého proudu. CT, které funguje přesně za podmínek pouze AC-, se může rychle nasytit, když je přítomen DC offset, což vede k velkým chybám v počátečních cyklech poruchy. To je zvláště problematické u ochranných relé, která spoléhají na prvních několik cyklů poruchového proudu pro rychlý provoz.
Účinky nasycení se v průběhu času mění. Při poruše se stejnosměrná složka exponenciálně rozkládá a střídavá složka se může také měnit co do velikosti. CT může během trvání poruchy několikrát vstoupit do saturace a vystoupit z ní, což vytváří složitý výstupní tvar vlny, který je obtížné interpretovat. Moderní numerická relé používají sofistikované algoritmy k detekci a kompenzaci saturace, ale tyto algoritmy mají svá omezení a vážná saturace může stále vést k selhání ochrany.
Teplota a vlastnosti materiálu jádra ovlivňují chování při nasycení. Vyšší teploty snižují hustotu saturačního toku materiálu jádra, díky čemuž je CT náchylnější k saturaci při dané úrovni proudu. Různé materiály jádra-křemíková ocel, ferit, permalloy, nanokrystalické a amorfní slitiny-mají různé charakteristiky nasycení s různými parametry, včetně indukce nasycení, Curieovy teploty a měrného odporu. Křemíková ocel, nejběžnější materiál jádra, nabízí vysokou indukci nasycení, ale relativně vysoké ztráty, zatímco nanokrystalické materiály nabízejí vyšší propustnost na úkor výkonu při saturaci.
Praktické důsledky chyb přesnosti-způsobené saturací jsou významné. V aplikacích měření vedou chyby saturace k nižšímu-vyúčtování spotřeby energie, což má za následek ztráty příjmů pro rozvodnou síť. V ochranných aplikacích mohou chyby saturace způsobit, že ochranná relé nebudou v případě potřeby fungovat, což vede k poškození zařízení a potenciálním bezpečnostním rizikům. Vzhledem k ekonomickým a bezpečnostním důsledkům těchto chyb je nezbytné vybrat CT a navrhnout systémy, které minimalizují riziko saturace.
Několik strategií může zmírnit účinky saturace na přesnost. Výběr CT s vyšším limitním faktorem přesnosti poskytuje větší prostor před saturací. Snížení sekundární zátěže minimalizuje napětí potřebné k buzení sekundárního proudu a zachovává světlou výšku toku. Použití většího jádra CT nebo jádra s vyšší hustotou saturačního toku zvyšuje práh saturace. Pro kritické ochranné aplikace mohou být použity CT se vzduchovou mezerou (lineární vazební členy) nebo elektronické proudové transformátory (ECT), které se nespoléhají na magnetická jádra, aby se zcela eliminovaly obavy ze saturace.
Stručně řečeno, saturace má mnoho nepříznivých účinků na přesnost CT, včetně zvýšené chyby poměru, zvýšené fázové chyby, zkreslení tvaru vlny a časově-proměnlivého chování během poruch. Tyto vlivy musí být pečlivě zváženy při návrhu systémů měření a ochrany a musí být přijata vhodná opatření, aby bylo zajištěno, že CT bude fungovat ve své lineární oblasti za všech očekávaných podmínek.