笔者曾经手一个配电室低压无功补偿柜改造项目，具体情况如下：该配电室为一制药厂生产车间综合配电室，设备运行已近两年。近期一次例行维护时发现，无功补偿柜内有一组电容器涨裂，接线端子处有明显渗漏痕迹，故退出运行，要求改造。

该无功补偿柜主开关选用了塑壳断路器，电容器组分支回路选用了熔断器+接触器+热继电器+电容器的组合方式，总补偿容量150kVar，共分6步等容投切，每步25kVar；控制器为某国产品牌JKL5C型无功补偿控制器，电容器型号为BSMJ-0.4-25-3。涨裂的电容器位于第2步。

鉴于电容器只是涨裂而没有发生爆炸，可初步断定电容器故障原因为过载而非短路。电容柜曾成功运行一年有余，且其它回路正常，排除系统谐波引起过载原因。经多次测量，系统电压基本稳定在400V～430V，电容器额定电压为400V，系统电压并未超过电容器额定电压的1.1倍，排除因过电压引起过载原因。

笔者仔细查看了电容器回路热继电器的整定值，发现各回路整定值各不相同，故障回路整定值为36A左右，恰为25kvar电容器额定电流值，热继电器复位方式为自动复位。笔者将故障电容器解除，其余回路手动投入运行。用卡表分别测量电容运行电流，记入下表一中，同时记录热继电器整定电流。

表一（单位：A）

注：表中热继电器整定值非精确值。

从上表中的数据可看出，电容器的实际运行电流均比铭牌标注额定电流值36A要大，电流最大的一组达到了43.10A，为额定电流的1.197倍。这里除了系统电压偏高的因素外，电容器本身的偏差也是原因之一。

笔者将第1及第5步回路热继电器整定为故障回路值即36A，等待观察。如此，则：第1步：Ic1/Ih1=37.52/36=1.042倍；第5步：Ic2/Ih5=43.10/36=1.197倍；

将电容器组重新投入运行，约28分钟时，第5步热继电器动作，该组电容器被切除。经过大约10分钟，热继电器自动复位，电容器再次投入运行。此后经过大约每20分钟热继电器动作，冷却约8分钟热继电器复位。在连续观察的两个小时时间内，电容器共进行了3次投切。而第1步在两个小时内没有动作。至此，初步断定电容器组故障原因是热继电器整定值偏小，在运行过程中频繁投切造成的。

但该补偿柜曾有一年有余的成功运行经验，照此投切频率，电容器故障当早发生。

问及负载情况，该配电室负责人告知，大约半年之前，车间新增设备，由于没有预留配电回路，故从该配电室低压柜内一备用回路引出电源，设备功率约80kW。将该新增设备开关断开，手动投入全部剩余5组电容器，功率因数达到0.92；将新增设备投入运行，功率因数降至0.89。查看新增设备功率，为82kW,功率因数为0.8，通过计算，符合上述情况。

可作如下分析：当未有新增设备时，投入5组电容器功率因数可达到0.92，控制将不再投入电容器。当第2步电容器被热继电器切除，控制器接着投入第6步电容器。经过冷却时间，热继电器复位，第2步电容器再次投入运行，本着“先投先切”的原则，控制器将会切除第1步电容器；当第2步电容器再次退出，控制器将再次投入第1步电容器；当第2步电容器第2次投入，控制器将会切除第2步电容器。如此，经过这一过程，第2步电容将长时间退出运行，并不影响补偿效果和设备正常运行。控制器和热继电器交叉投切过程见下表二。

表二：控制过程

当热继电器第2次复位时，控制器将第2步电容器切除，系统将保持5步电容器投入运行的状态，第2步电容器并没有频繁投切。

当新增设备投入运行，由于功率因数达不到要求，控制将会投入全部电容器。第2步电容则将在控制器“不知情”的情况下，被热继电器“控制”：热继电器动作（切除）-热继电器自动复位（投入），如此频繁投切。按照每小时2次的投切频率，每24小时投切48次（该生产车间为三班制），半年累计投切8000多次。实际投切次数为标准要求的约3.5倍，此为造成电容器故障的原因。

自动投入电容器组，并停掉部分设备，使系统投入4组电容器时功率因数达到0.93，如此，若第5步热继电器整定值依然为36A,那么，经过热继电器的第4次复位（故障回路为第2步），第5步电容器将切除，系统维持稳定。经观察，现场情况符合推断。

经用户单位同意，更换故障电容器，并将热继电器接线改为仅作用于信号，供值班人员及时发现问题并做处理。改造完成至今运行已半年有余，未出现故障。

经过该事故原因分析，并查阅了相关资料，笔者认为：在低压电容器组无功补偿系统中，设置热继电器作为保护元件是没有必要的。相反，由于安装了热继电器，但热脱扣电流整定不当和热继电器复位方式难于选择，在运行中容易出现其他问题。

一、电容器本身的特性决定了不必要用热继电器保护

我们知道，引起电容器的负荷变化的原因有两个，其一是电压的波动。在其他条件不变的情况下，电容器的电流与电压是成正比的。当电网电压升高10%，相应的电容器电流也会升高10%。电容器的稳态过电流可达1.30倍额定电流，在1.10倍电网额定电压下电容器可保证长期运行。

二、无功功率补偿控制器具有过电压和过电流的保护功能

只要不是市场上的淘汰产品，无功补偿控制器都具有过电压保护的功能，在电压异常的情况下，控制在短时间内能够切除所有电容器组并闭锁，直到电压恢复正常。

目前，市场上的高端控制器还具有谐波检测功能，当系统中谐波含量超过规定值时，控制器同样能够切除所有电容器组并闭锁，直到电网恢复正常。

三、热继电器的动作电流不易整定，复位方式难于选择

当电容器回路安装了热继电器并且作用于投切接触器断开时，容易引起其它一些不易解决的问题。首先是热继电器的动作电流不易整定，其次是热继电器的复位方式难于选择。

虽然说电容器一旦投入工作就在满载下运行，但由于电容器本身容量的误差和电压波动，其真实的运行电流是在某一范围内不断变化的，热继电器的整定值不易调整到最合适的值，造成的结果是要么不动作，要么误动作。再者，热继电器动作受温度影响，配电室的气温冬夏差别较大，热继电器无法根据实际温度做出合适的偏差补偿。

热继电器一般有两种复位方式：手动复位和自动复位。在电容器回路中，如果安装了热继电器且设置为“手动复位”方式，那么一旦该继电器动作，在维护人员发现之前，该组电容器将无法投入工作。一旦同时有几组热继电器动作，在维护人员发现之前，这些电容器将无法再投入工作，这样就会造成总补偿量不足，功率因数达不到要求，用电质量降低。

若热继电器设置为“自动复位”方式，就有可能发生本文中阐述的故障情况：热继电器在控制器“不知情”的情况下控制某组或某几组电容器的频繁投切，这对电容器是十分不利的。

频繁投切对电容器有以下危害：

• 1、使电容器的绝缘介质老化过程加速
• 2、过电压使自愈性能恶化提前失效
• 3、使电容器的局部放电加剧，加快绝缘老化和电容量衰减。

综上所述，在低压并联电容器组无功补偿回路中，热继电器不是必需安装的器件。但可将热继电器作用于信号引至配电值班室，同时根据实际情况多次整定，以便接近实际运行值，以便在有异常情况时及时发现并处理。

（本文选编自《电气技术》，原文标题为“ 由一起事故浅谈低压并联电容器无功补偿回路中热继电器没有必要”，作者为高会宾。）