基于响应曲面法的大电流开关柜结构优化

摘要

大电流开关柜是电力系统的基础部件.为降低其温升和能耗,在综合考虑开关柜热对流和辐射效应的基础上建立了大电流开关柜热-流耦合模型.并结合响应曲面法,以三相母线垂直间距、偏转角度、入口速度为设计变量,以B相母线表面平均温度为响应值,进行大电流开关柜三因素结构寻优.结果表明,相较于传统工程算法,在综合考虑开关柜对流和辐射效应基础上,建立的开关柜热-流耦合模型计算结果与实验值更为接近.偏转角度对B相母线表面平均温度影响较小,垂直间距和入口平均风速对B相母线温升及能耗影响显著.大电流开关柜最优结构为垂直间距200 mm、偏转角度73.5°、入口平均风速2.24 m/s.与初始实验模型相比,温升降低了5.1％,节能率提高了5.89％.本研究为预测大电流开关柜温升及结构优化提供了重要依据.