库柏电气低压研发团队提出小型低压开关柜温升影响因素的分析方法

库柏电气低压研发团队提出小型低压开关柜温升影响因素的分析方法

随着低压开关柜向着高度集成化、小型化、标准化、智能化的方向快速发展，结构紧凑的小型化低压开关柜的温升性能显得尤为突出。如何确定影响低压开关柜温升数值的关键原因，以便于采取有效处理措施降低温升对延长产品的使用寿命，保证配电系统安全稳定运行，有着至关重要的意义。

库柏（宁波）电气有限公司低压研发团队（Ningbo LVA Team）以Edison LSN进线柜为研究对象，在利用鱼骨图分析法定性地分析出小型化低压开关柜的温升影响因素的前提下，结合层析分析法（analytic hierarchy process, AHP）计算各影响因素的指标权重，明确致使小型化低压开关柜温升偏高的主要原因，进而针对性地采取有效处理措施，降低开关柜的温升。

经实际试验测试，采用鱼骨图分析法与层次分析法相结合的方法有助于产品设计开发人员针对性地研究影响低压开关柜温升的主要因素，并给出有效地改善开关柜温升状况的解决方案。

研究背景

低压配电系统中，低压开关柜向着高度集成化、小型化、标准化、智能化的方向快速发展，作为低压开关柜的一个重要技术指标，温升性能直接影响到产品的质量和寿命。开关柜结构紧凑、高防护等级、高集成化的技术要求致使其温升不易满足国家标准和企业标准的温升极限值要求。而温升超标会造成设备老化，绝缘性能降低，供电中断及一次设备起火甚至爆炸等严重事故。

论文所解决的问题及意义

本文以Edison LSN 进线柜为研究对象，对小型化低压开关柜的温升影响因素进行研究分析。通过利用鱼骨图定性分析影响低压开关柜温升的各种因素，再利用层次分析法（AHP）计算各影响因素的指标权重，以确定影响低压开关柜温升数值的关键原因，针对性地进行整柜的结构设计，提升整柜通风散热性能，对延长产品的使用寿命，保证配电系统安全稳定运行，有着至关重要的意义。

论文方法及创新点

1.温升影响因素的鱼骨图分析

图1 开关柜温升影响因素鱼骨图

运用鱼骨图分析小型化低压开关柜的温升影响因素主要从人员、机器、物料、方法、环境五方面进行。

2.基于层次分析法的开关柜温升影响因素评估

2.1开关柜温升影响因素的层次结构模型

图2 开关柜温升影响因素层次分析模型

根据图1小型化低压开关柜温升影响因素鱼骨图构造AHP模型，如图2所示。

2.2构造判断矩阵

2.3权重计算及排序

3.温升试验验证

本文以一台Edison LSN小型化500宽进线柜为研究对象。系统主母线额定电流2500A，柜体防护等级IP40。样柜实物如图3所示。

图3 进线柜实物模型

结合温升影响因素分析的结论，测试柜体不同通风结构方案对整柜温升的影响。

图4 两次温升测试数据

结论

本文采用鱼骨图和层析分析法（AHP），先后从定性、定量角度分析小型化低压开关柜温升影响因素及其指标权重，进而排序确定关键因素。同时，以一台Edison LSN小型化500mm宽进线柜为研究对象，通过实际温升测试的案例，测试整柜在不同通风结构方案下的温升情况，对比分析实际温升数据，可明确柜体的通风散热结构设计是除元器件质量以外，影响小型化低压开关柜温升的关键因素。为设计开发人员明确了降低开关柜温升的结构优化方向。

团队介绍

库柏（宁波）电气有限公司低压研发团队（Ningbo LVA Team）隶属于伊顿电气库柏爱迪生（宁波）研发中心，致力于低压成套开关设备、低压无功功率补偿装置、有源滤波装置、无功静止发生器装置、动力柜等低压成套产品及电能质量治理产品的研究。团队承接过的工程项目涉及房地产、国家电网、数据中心、医院等领域。目前，团队重点着力于小型化智能低压成套产品及数据中心智能融合电力模块等项目的研发工作。

马晓娟

马晓娟，硕士研究生，中级电气工程师，研究方向为低压成套设计及微电网能量优化运行控制。

张明明

张明明，高级工程师，研究方向为低压成套及电能质量治理产品的研发等。

梁忠生

梁忠生，硕士研究生，工程师，低压成套研发经理，研究方向为低压配电设备、数字化、智能化低压成套产品的研发等。

郑志广

郑志广，工程师，研究方向为低压配电元器件，如框架断路器、塑壳断路器、微型断路器等产品的研发。

本文编自2023年第1期《电气技术》，论文标题为“基于鱼骨图和层次分析法的小型化低压开关柜温升影响因素研究”，作者为马晓娟、张明明 等。