Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по НР ОмГТУ
_____________ //
«___»_____________2012 г.
РЕКЛАМНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
Программа «Расчет перегрузочной способности силового трансформатора с учетом допустимых температур и термического износа»
.02068999.00838-01 99 01
Листов 8
Разработчики:
_________________// _________________/ /
10.12.2012>
1. Функциональное назначение программы, область применения
Возможности программы "Расчет перегрузочной способности силового трансформатора с учетом допустимых температур и термического износа" заключается в следующем:
- задание и построение графика потребления активной, реактивной и полной мощностей за определенный период времени (суточный, месячный, сезонный и годовой) на основе импорта данных из внешнего текстового файла; определение расчетных коэффициентов предварительной загрузки трансформатора и аварийной перегрузки; указание рекомендательного значения номинальной мощности трансформатора, полученного на основе расчета среднеквадратичной мощности, учитывающей количество трансформаторов на подстанции; аппроксимация нормативной нелинейной зависимости коэффициента допустимой перегрузки от коэффициента предварительной загрузки с учетом времени перегрузки; определение коэффициента максимальной перегрузки и сравнение расчетных значений с нормативными и заключение о проверки силового трансформатора на допустимую перегрузку.
Программа разработана для применения в учебном процессе при изучении цикла дисциплин направления "Электроэнергетика и электротехника" и предназначена для расчета допустимой перегрузки силового трансформатора на основе суточного графика потребляемой полной мощности. При эксплуатации системы электроснабжения возможны ситуации увеличения нагрузки потребителя, вызванные нарушением нормальной работы электроустановок, что приводит к увеличению температуры и, как следствие, снижению электрической
прочности изоляции. Увеличение нагрузки силового трансформатора свыше номинальной для двухтрансформаторного пункта приема электрической энергии также возможно при выводе в ремонт одного из трансформаторов.
Особенностью выбора допустимого коэффициента перегрузки является работа с графически заданной в стандартах нелинейной зависимостью коэффициентов для различных значений температуры окружающей среды и способов охлаждения трансформаторов. Поэтому задача точной аппроксимации указанных нелинейных характеристик является важным этапом при программной реализации методики расчета. Для решения поставленной задачи используется сплайн-интерполяция реализованная в программной среде MatLab.
При проверке силовых трансформаторов на перегрузочную способность приняты следующие допущения:
1) температура масла внутри обмоток повышается линейно от нижней части к верхней независимо от вида охлаждения;
2) превышение температуры наиболее нагретой точки должно быть выше превышения температуры проводника в верхней части обмотки, поскольку необходимо учесть увеличение дополнительных потерь.
Программа состоит из следующих программных модулей:
- графической оболочки для ручного ввода графика электрических нагрузок; импорта данных из текстового файла; расчета коэффициентов предварительной загрузки и аварийной перегрузки силового трансформатора; аппроксимации нелинейной зависимости коэффициента допустимой перегрузки от коэффициента предварительной загрузки с учетом
- температуры окружающей среды и способа охлаждения трансформатора с использованием программы MatLab.
Для одно - и двухтранформаторной подстанции условием выбора номинальной мощности будет соответственно:
(1)
(2)
где 
- номинальная мощность трансформатора, МВА; 
- номинальная мощность подстанции, МВА; 
- коэффициент допустимой перегрузки.
Используя суточный график нагрузки трансформатора определяются значения коэффициентов предварительной загрузки 
и аварийной перегрузки 
:
(3)
(4)
где 
, m - соответственно количество промежутков времени при которых 
и 
.
Коэффициент максимальной перегрузки 
:
(5)
Полученные результаты сравниваются с допустимыми коэффициентами приведенные в ГОСТ 14209-97.
Рассмотренная методика расчета перегрузочной способности трансформаторов является основой для разработки программного обеспечения по расчету режима нагрузки силового трансформатора. Многообразие типов силовых трансформаторов различается как по номинальной мощности, классам напряжения так и по видам охлаждения. Заданные в графической форме зависимости коэффициентов перегрузки, обуславливают необходимость применения специальных навыков программирования методов аппроксимации нелинейных характеристик.
В указанном программном обеспечении реализована сплайн-интерполяция вида
(6)
Интерполяция кубическим сплайном обладает следующими преимуществами:
- график построенной функции проходит через каждую точку заданного массива; конструируемая функция сравнительно легко описывается (число подлежащих определению коэффициентов соответствующих многочленов для сетки равно
; заданным массивом построенная функция определена однозначно; степень многочленов не зависит от числа узлов сетки и, следовательно, не изменяется при его увеличении; построенная функция имеет непрерывные производные до порядка 
включительно. На определенном этапе выполнения программы происходит автоматическая загрузка программы MatLab, в которой производится аппроксимация выбранной алгоритмом нелинейной характеристики и расчет допустимого коэффициента перегрузки в наиболее тяжелом режиме работы.
Указание графика может быть задано в ручном режиме (ввод таблицы, минимальный промежуток времени 30 минут), так и в автоматическом режиме из внешнего файла базы данных.
На рис.1 приведено окно задания суточного графика электрических нагрузок из базы данных.
Рис.1 Окно задания суточного графика потребляемой мощности.
Пользователь указывает потребление активной и реактивной мощности, далее программой выполняется расчет полной мощности. При необходимости изменения внешнего файла базы данных пользователю предоставляется возможность редактирования: добавление, удаление или редактирование значений потребляемой мощности.
Указанный таким образом график можно посмотреть на форме "Показать график".
При нажатии "Расчет" вычисляются коэффициенты предварительной загрузки, аварийной перегрузки, а также коэффициент максимальной загрузки трансформатора (3-5).
На следующем этапе выполняется запуск программы MatLab
Рис.3. Построение графика электрических нагрузок и расчет
коэффициентов загрузки
2. Используемые технические средства
Программа разработана в среде Borland Delphi под управлением операционной системы Windows XP (и выше). Для работы программного обеспечения требуется установка программы MatLab не ниже версии 6.0.
Разработанное программное обеспечение устанавливается на компьютер программой Install Shield, входящий в состав пакета Borland Delphi 7.0.
Программа о разработана для IBM PC-совместимом компьютере не ниже Pentium III 600 МГц, минимальный объем оперативной памяти 128 Мб, рекомендуемый объем 256 Мб и выше.
3. Специальные условия и требования организационного, технического и технологического характера
Условия применения должны соответствовать современным требованиям, предъявляемым к эксплуатации учебного компьютерного класса.
4. Условия передачи программной продукции или ее продажа
Данная программа не предназначена для распространения и является внутренней программой Омского государственного технического университета, применяемой в учебном процессе при изучении цикла дисциплин по направлению "Электроэнергетика и электротехника".
