筆者曾經手一個配電室低壓無功補償柜改造項目，具體情況如下：該配電室為一制藥廠生產車間綜合配電室，設備運行已近兩年。近期一次例行維護時發現，無功補償柜內有一組電容器漲裂，接線端子處有明顯滲漏痕跡，故退出運行，要求改造。

該無功補償柜主開關選用了塑殼斷路器，電容器組分支回路選用了熔斷器+接觸器+熱繼電器+電容器的組合方式，總補償容量150kVar，共分6步等容投切，每步25kVar；控制器為某國產品牌JKL5C型無功補償控制器，電容器型號為BSMJ-0.4-25-3。漲裂的電容器位于第2步。

鑒于電容器只是漲裂而沒有發生爆炸，可初步斷定電容器故障原因為過載而非短路。電容柜曾成功運行一年有余，且其它回路正常，排除系統諧波引起過載原因。經多次測量，系統電壓基本穩定在400V～430V，電容器額定電壓為400V，系統電壓并未超過電容器額定電壓的1.1倍，排除因過電壓引起過載原因。

筆者仔細查看了電容器回路熱繼電器的整定值，發現各回路整定值各不相同，故障回路整定值為36A左右，恰為25kvar電容器額定電流值，熱繼電器復位方式為自動復位。筆者將故障電容器解除，其余回路手動投入運行。用卡表分別測量電容運行電流，記入下表一中，同時記錄熱繼電器整定電流。

表一（單位：A）

注：表中熱繼電器整定值非精確值。

從上表中的數據可看出，電容器的實際運行電流均比銘牌標注額定電流值36A要大，電流最大的一組達到了43.10A，為額定電流的1.197倍。這里除了系統電壓偏高的因素外，電容器本身的偏差也是原因之一。

筆者將第1及第5步回路熱繼電器整定為故障回路值即36A，等待觀察。如此，則：第1步：Ic1/Ih1=37.52/36=1.042倍；第5步：Ic2/Ih5=43.10/36=1.197倍；

將電容器組重新投入運行，約28分鐘時，第5步熱繼電器動作，該組電容器被切除。經過大約10分鐘，熱繼電器自動復位，電容器再次投入運行。此后經過大約每20分鐘熱繼電器動作，冷卻約8分鐘熱繼電器復位。在連續觀察的兩個小時時間內，電容器共進行了3次投切。而第1步在兩個小時內沒有動作。至此，初步斷定電容器組故障原因是熱繼電器整定值偏小，在運行過程中頻繁投切造成的。

但該補償柜曾有一年有余的成功運行經驗，照此投切頻率，電容器故障當早發生。

問及負載情況，該配電室負責人告知，大約半年之前，車間新增設備，由于沒有預留配電回路，故從該配電室低壓柜內一備用回路引出電源，設備功率約80kW。將該新增設備開關斷開，手動投入全部剩余5組電容器，功率因數達到0.92；將新增設備投入運行，功率因數降至0.89。查看新增設備功率，為82kW,功率因數為0.8，通過計算，符合上述情況。

可作如下分析：當未有新增設備時，投入5組電容器功率因數可達到0.92，控制將不再投入電容器。當第2步電容器被熱繼電器切除，控制器接著投入第6步電容器。經過冷卻時間，熱繼電器復位，第2步電容器再次投入運行，本著“先投先切”的原則，控制器將會切除第1步電容器；當第2步電容器再次退出，控制器將再次投入第1步電容器；當第2步電容器第2次投入，控制器將會切除第2步電容器。如此，經過這一過程，第2步電容將長時間退出運行，并不影響補償效果和設備正常運行。控制器和熱繼電器交叉投切過程見下表二。

表二：控制過程

當熱繼電器第2次復位時，控制器將第2步電容器切除，系統將保持5步電容器投入運行的狀態，第2步電容器并沒有頻繁投切。

當新增設備投入運行，由于功率因數達不到要求，控制將會投入全部電容器。第2步電容則將在控制器“不知情”的情況下，被熱繼電器“控制”：熱繼電器動作（切除）-熱繼電器自動復位（投入），如此頻繁投切。按照每小時2次的投切頻率，每24小時投切48次（該生產車間為三班制），半年累計投切8000多次。實際投切次數為標準要求的約3.5倍，此為造成電容器故障的原因。

自動投入電容器組，并停掉部分設備，使系統投入4組電容器時功率因數達到0.93，如此，若第5步熱繼電器整定值依然為36A,那么，經過熱繼電器的第4次復位（故障回路為第2步），第5步電容器將切除，系統維持穩定。經觀察，現場情況符合推斷。

經用戶單位同意，更換故障電容器，并將熱繼電器接線改為僅作用于信號，供值班人員及時發現問題并做處理。改造完成至今運行已半年有余，未出現故障。

經過該事故原因分析，并查閱了相關資料，筆者認為：在低壓電容器組無功補償系統中，設置熱繼電器作為保護元件是沒有必要的。相反，由于安裝了熱繼電器，但熱脫扣電流整定不當和熱繼電器復位方式難于選擇，在運行中容易出現其他問題。

一、電容器本身的特性決定了不必要用熱繼電器保護

我們知道，引起電容器的負荷變化的原因有兩個，其一是電壓的波動。在其他條件不變的情況下，電容器的電流與電壓是成正比的。當電網電壓升高10%，相應的電容器電流也會升高10%。電容器的穩態過電流可達1.30倍額定電流，在1.10倍電網額定電壓下電容器可保證長期運行。

二、無功功率補償控制器具有過電壓和過電流的保護功能

只要不是市場上的淘汰產品，無功補償控制器都具有過電壓保護的功能，在電壓異常的情況下，控制在短時間內能夠切除所有電容器組并閉鎖，直到電壓恢復正常。

目前，市場上的高端控制器還具有諧波檢測功能，當系統中諧波含量超過規定值時，控制器同樣能夠切除所有電容器組并閉鎖，直到電網恢復正常。

三、熱繼電器的動作電流不易整定，復位方式難于選擇

當電容器回路安裝了熱繼電器并且作用于投切接觸器斷開時，容易引起其它一些不易解決的問題。首先是熱繼電器的動作電流不易整定，其次是熱繼電器的復位方式難于選擇。

雖然說電容器一旦投入工作就在滿載下運行，但由于電容器本身容量的誤差和電壓波動，其真實的運行電流是在某一范圍內不斷變化的，熱繼電器的整定值不易調整到最合適的值，造成的結果是要么不動作，要么誤動作。再者，熱繼電器動作受溫度影響，配電室的氣溫冬夏差別較大，熱繼電器無法根據實際溫度做出合適的偏差補償。

熱繼電器一般有兩種復位方式：手動復位和自動復位。在電容器回路中，如果安裝了熱繼電器且設置為“手動復位”方式，那么一旦該繼電器動作，在維護人員發現之前，該組電容器將無法投入工作。一旦同時有幾組熱繼電器動作，在維護人員發現之前，這些電容器將無法再投入工作，這樣就會造成總補償量不足，功率因數達不到要求，用電質量降低。

若熱繼電器設置為“自動復位”方式，就有可能發生本文中闡述的故障情況：熱繼電器在控制器“不知情”的情況下控制某組或某幾組電容器的頻繁投切，這對電容器是十分不利的。

頻繁投切對電容器有以下危害：

• 1、使電容器的絕緣介質老化過程加速
• 2、過電壓使自愈性能惡化提前失效
• 3、使電容器的局部放電加劇，加快絕緣老化和電容量衰減。

綜上所述，在低壓并聯電容器組無功補償回路中，熱繼電器不是必需安裝的器件。但可將熱繼電器作用于信號引至配電值班室，同時根據實際情況多次整定，以便接近實際運行值，以便在有異常情況時及時發現并處理。

（本文選編自《電氣技術》，原文標題為“ 由一起事故淺談低壓并聯電容器無功補償回路中熱繼電器沒有必要”，作者為高會賓。）