电容跳闸装置

几十年来，电容器跳闸装置 (CTD) 已与中压断路器一起使用。尽管 CTD 是开关设备中的主力组件，仍会收到有关其基本功能和需求的问题。

CTD 是一种用于“脉冲”型负载的能量存储设备，用于可能不存在正常控制电源的情况动作。CTD 的典型应用是在通过控制电源变压器 (CPT) 从交流高压系统获取控制电源的装置中使中压断路器脱扣。如果交流一次系统发生螺栓故障（或弱电源系统发生任何重大故障），一次母线上的电压将降低，CPT 的二次电压将处于低值，就需要一个能量存储设备，以便即使在故障情况下也能提供使中压断路器跳闸的电源。

CTD 最常见的用途是提供中压断路器分闸电源。次要应用是用于启动由 CPT 的交流电源供电的锁定（设备 86）继电器。每个断路器或锁定继电器都需要一个单独的 CTD。CTD 绝不能连接到并联（多个）负载。

基本电容器跳闸装置的原理非常简单。

电容器接半波整流器或桥式整流器，由普通交流控制电源充电。

电容器的充电时间一般在10个周期左右。充电电流由串联电阻器限制，既可保护电容器免受过电流影响，又可保护桥式整流器。电容器是隔离的，没有连续负载连接到电容器输出电路。当保护继电器或任何其他跳闸触点闭合时，电容器输出连接到断路器跳闸线圈电路（或锁定继电器的螺线管电路），并释放存储的电容能量以使断路器或锁定继电器跳闸。当交流电源处于额定电压（例如 240 Vac）时，电容器将充电至交流电压的峰值，即 339 Vdc。只要输入电源电压保持不变，电容器就会保持在此电压。当交流电压丢失时，电容器开始缓慢放电。如果接收到跳闸命令，则释放电容器上的电荷以使断路器跳闸。

选择电容器尺寸，使其具有足够的能量来操作断路器的跳闸线圈。理想情况下，电容器尺寸和充电电流幅度被调整到跳闸螺线管（RLC 串联电路）的电感和电阻。目的是产生通过跳闸螺线管的放电电流，该电流模拟螺线管在直流跳闸电源电压下运行时所经历的电流大小和电流持续时间。

为方便起见，大多数CTD 应用设计为与断路器上的传统直流跳闸线圈一起使用，这符合将线圈特性与电容器的衰减直流输出相匹配的目标。CTD 几乎总是配备的电容器尺寸提供比理想最小值更多的能量。

电容器跳闸电路设计的一个重要考虑是，即使交流控制电源处于ANSI/IEEE C37.06允许范围的最低电压时，它也必须有足够的能量使断路器跳闸。对于 240 Vac 电源，标准规定断路器应以 208 Vac 的最小控制电压正常运行。在生产测试期间的做法是从调整到 208 Vac 的电源为电容器充电，然后断开电源。如果在交流电源移除 10 秒后发出跳闸命令，CTD 必须能够使断路器跳闸。这确保 CTD 有足够的能量来执行其设计功能，即使条件不是最佳的。相比之下，ANSI/IEEE C37.04 和 C37.06 中为中压断路器指定的额定（最大）允许脱扣延迟为两秒，因此生产测试中使用的 10 秒值与标准的要求。到目前为止，已经讨论了通常直接安装在断路器上的电容器跳闸装置的基本概念。还有更复杂的设备，其中包括一个电子电路，用于在交流电源丢失后保持电容器充电。

电子电路由可充电电池供电，通常为 AA 尺寸。在交流电源电压断开后，该设备将在电容器上保持足以使断路器跳闸的电压 140 小时。虽然充电系统使这些设备更加复杂，但设备的基本原理与所描述的基本设备相同。

CTD 使用带电的电容器，因此在执行检查或维护活动时必须小心。移除交流电源后，电容器会自放电，但放电时间较长。在电容器区域或电容器所连接的线路（例如继电器的跳闸电路或控制开关的跳闸触点）进行任何工作之前，必须始终将电容器放电。

电容器放电的首选方法是断开交流控制电源，然后使用断路器控制开关发出跳闸命令，通过断路器跳闸线圈释放大部分存储的能量。最后，将电容器的端子短路以去除任何剩余的残留电荷。或者，电容器可以直接放电。这不能用短路导体来完成，而必须用带有电阻器的电路来限制电流大小。一个 5 瓦、500 欧姆的电阻器可以很好地用于此目的。

好处

与使用电池相比，对于只有几个断路器的小型安装而言经济实惠

特别适合安装在孤立的位置或无人值守的变电站，在这些地方用户希望避免电站电池的初始成本和持续维护

适合在室外使用电池容量在低温下会降低的安装。

轨道交通直流断路器，电容脱扣主要由电容（2vf,300V)及电容放电环实现，脱扣时间最短，只有3~5ms，用于接触网线路近端短路保护; 分励脱扣时间较长，一般在30~50ms,用于正常分闸及接触网中远端的短路保护。

由于事故或检修,高压6KV线路停电后,直流分闸线圈不能脱扣(需要人工按动停车按钮);复电后,同步电动机自行启动,而励磁又未投入,致使同步电动机失励运转,对电动机威胁很大。因此,将高压开关柜增加无压脱扣装置是很有必要的。

缺点

电容器跳闸装置不能用于连续负载——因此，它们不能与跳闸电路中的红灯一起使用以监控跳闸线圈的完整性，也不能与微处理器继电器的跳闸线圈监控电路一起使用交流控制电源的使用排除了通信的使用当交流电源关闭时（例如，在发生故障后立即）需要直流控制电源进行通信的设备（保护继电器、功率计）。

与使用电池相比，对于大型安装而言不经济。 使用电解电容器，其限制了寿命，特别是在高温下。 定期维护计划必须包括电容器跳闸装置的功能测试（每年）。