QDTB® Трансформатор

Калькулятор микро-ГЭС

Введите напор и расчётный расход, чтобы выбрать тип турбины (активная / Фрэнсис / Каплан), генератор, повышающую подстанцию и получить годовую выработку, LCOE и полную спецификацию.

Начать расчёт Калькуляторы

Как рассчитывается микро-ГЭС

Мощность ГЭС: P = ρ·g·Q·H·η. Напор определяет тип турбины — активная (Пелтон) выше 200 м, Фрэнсис от 30–200 м, Каплан/пропеллерная ниже 30 м. Калькулятор подбирает генератор, повышающую подстанцию 0,4→10,5 кВ (или 35 кВ) и оценивает годовую выработку методом коэффициента использования мощности.

ГЭС с турбиной Фрэнсиса 1,6 МВт (сеть 10 кВ)

Пример расчёта 1 — ГЭС с турбиной Фрэнсиса 1,6 МВт (сеть 10 кВ)
Малая ГЭС · Francis
1570 kW
H 80 м · Q 2.5 м³/с · η 80% · генератор 2000 кВт
Годовая энергия
6,875 MWh
LCOE
$16.7/MWh
Оцен. спецификация (FOB)
POA
📦 Ведомость материалов
ОборудованиеМодельХарактеристикиКол-во
Гидротурбинный генераторный агрегат1570 kWFrancis · H 80 m · Q 2.5 m³/s · η 80% · вкл. регулятор + возбуждение · покупное оборудование1
Повышающий трансформатор2222 kVA0.4/10 kV · масляный (GB/T 17467) · >1600 kVA вне каталога1
Кольцевой распределительный пункт (RMU)10 kVSF6 RMU 630 A · 4-цепной · 10 kV1
Распределительное устройство НН (GGD)0.4 kVвводной выключатель + фидеры · полная ячейка1
Релейная защита и управление (вторичные цепи)релемикропроцессорная защита 50/51/51N + учёт + интерфейс SCADA1
Напорный трубопровод и аванкамера (водозабор)H 80 mНапорный водовод + водоприёмный бассейн + решётка · бетон/сталь (система водоподачи)1
Затвор водозабора и подъёмникзатворзатвор водозабора + подъёмник · с ручным / моторным приводом1
Затвор поворотный / задвижкаDN632Отсечной клапан водовода (задвижка/дисковый затвор) · DN по Q1
Отводящий каналстроительная частьОтводящий канал / выход отсасывающей трубы (отводящий канал) · строительные работы на площадке1
Силовые кабелиНН/СНвыводы генератора + кабель ВН (2 км до повышения) · раздельная прокладка1
Кабели управления и КИПУправлениекабели управления регулятора/возбуждения/SCADA (секционирование контрольных кабелей)1
Заземление и молниезащитазаземлениекоординация заземляющей сети станции + молниеотводов + SPD1
Собственные нужды станциивспом.собственные нужды, система постоянного тока, освещение, пожарная сигнализация1
Сводка
Ориентировочная сумма (FOB Циндао, EXW) — оборудование с ценойPOA
📐 Однолинейная схема (на уровне цепей)
Модульная однолинейная схема10 kV / 0.4 kV · 3-фазный · 2222 kVA · одноисточниковый · схемаГИДРОГИДРО 2000 кВт10 kV шина СН(встроенный блок среднего напряжения в подстанции)ТРАНСФОРМАТОР2222 kVA0.4 kV шина НННК РУ (GGD)0.4 kV ввод + фидерыФидер НН 1 · 401 AФидер НН 2 · 401 AФидер НН 3 · 401 AФидер НН 4 · 401 AФидер НН 5 · 401 AФидер НН 6 · 401 AФидер НН 7 · 401 AФидер НН 8 · 401 AЛЕГЕНДАQFавтоматический выключательCTтрансформатор токаTТрансформаторSPDограничитель перенапряженийPFCКоррекция коэффициента мощностиДанные проектированияввод 10 кВшина 0.4 кВРаспределительное устройство НН 0.4 кВ вво...без PFCфидеры 8ВТОРИЧНЫЙBASIC · MODBUSСПЕЦИАЛЬНЫЕSCADAСхемы / проектные чертежи стадии ТЭО от лицензированного проектного института.
⚙️ Принципиальная схема гидростанции (водозабор → турбина → генератор → повышающий трансформатор → сеть)
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ГИДРОСТАНЦИИводозабор -> турбина -> генератор -> повышающий трансформатор -> сеть (полная цепочка, схема)Водозабор / Напорный водоводH = 80 mТурбинаFrancis - 2.5 m3/sГенератор2000 kW - 0.4 kV2000/5A52G0.4 kV шина генератораSPDПовышающий трансформатор2222 kVA - 0.4/10 kV87T49Tдифференциальная + тепловаяСеть10 kV подключение
ЛЕГЕНДАВыключатель (52)РазъединительCT (трансформатор тока)PT (трансформатор напряжения)50/51Реле защиты 50/51/51NkWhСчётчик (kWh)SPD (защита от импульсных перенапряжений)Трансформатор
🛡 Главная схема повышающей подстанции (конфигурация защит)
КОНФИГУРАЦИЯ ЗАЩИТЫ10 kV / 0.4 kV · 2222 kVA · зоны защиты (схема)ВВОД 10 kVCT 200/5A505151Nперегрузка / замыкание на землюQFТРАНСФОРМАТОР2222 kVA · Z=6%8749CT 3000/5A505151NВводная защита ННQF0.4 kV шина ННCT .../5A50/5151NФидер НК 1401 ACT .../5A50/5151NФидер НК 2401 ACT .../5A50/5151NФидер НК 3401 ACT .../5A50/5151NФидер НК 4401 ACT .../5A50/5151NФидер НК 5401 ACT .../5A50/5151NФидер НК 6401 ACT .../5A50/5151NФидер НК 7401 ACT .../5A50/5151NФидер НК 8401 AСхема защиты и коэффициенты трансформации CT схематичны / иллюстративны; окончательные уставки — по IEC 60255 / IEEE 242.
⛰ Профиль водозабора и напорного водовода (аванкамера → решётка → напорный водовод → турбина → отводящий канал)
ПРОФИЛЬ ВОДОЗАБОРА И НАПОРНОГО ВОДОВОДА (ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ)подводящий бассейн -> сороудерживающая решётка -> напорный водовод -> турбина -> отводящий канал (высотная схема)H0брутто-напор H = 80 мнеттоВОДОПРИЁМНЫЙ БАССЕЙНВерхний бьеф (водохранилище)уровень водыСороудерживающая решёткаНапорный водоводDN791 x 10 mmпоток ->ТУРБИНАFrancisОТВОДЯЩИЙ КАНАЛотводящий каналУровень нижнего бьефаДАННЫЕ НАПОРНОГО ВОДОВОДАБрутто-напор H80 mDN напорного трубопроводаDN791Толщина стенки10 mmДлина напорного трубопровода~100 mПотери на трение~4% of HОБОЗНАЧЕНИЯ:подводящий бассейн (верхний бьеф) - сороудерживающая решётка (стержни) - напорный водовод (толстая линия) - турбина - отводящий канал (нижний бьеф)Чистый напор = брутто-напор − потери на трение ≈ 76.8 м (ориентировочно, уточнить гидравлическим расчётом и профилем площадки).
🏭 План машинного зала (агрегатный отсек / регулятор / щит управления / повышающий трансформатор / отводящий канал)
ПЛАН МАШИННОГО ЗАЛА (ОБЩЕЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ)Ячейка агрегата / регулятор / панель управления / повысительная подстанция / схема отводящего канала, без масштабаЗДАНИЕ МАШИННОГО ЗАЛА (вид в плане)ТУРБИНА + ГЕНЕРАТОРАгрегат 2000 kWрабочее колесо + валРЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯмаслогидравлическийПАНЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯЗащита + SCADAПОВЫШАЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР2222 kVAОТВОДЯЩИЙ КАНАЛотсасывающая труба -> каналотсасывающая трубапроход для обслуживаниядлина здания (ориентировочно, по компоновке агрегатов)ПРИМЕЧАНИЯ К ПЛАНИРОВКЕКамера турбины расположена над отводящим каналом; регулятор и панель управления обращены к агрегату для коротких кабельных трасс.Повышающий трансформатор размещается на открытом воздухе рядом со зданием ГЭС; расстояния по IEC 61936-1 (ориентировочно).Общая компоновка является схематичной / ориентировочной; строительные чертежи выполняются лицензированным проектным институтом.
🛡 Защита генератора и линии + учёт (позиции CT/PT)
ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРА И ЛИНИИ + УЧЁТДифференциальная / максимальная токовая / максимальная напряженческая защита агрегата + защита линии + точки учёта CT/PT (схема)ГЕНЕРАТОР2000 kW / 2222 kVAGCT 87G87GДифференциальный51G51N5927перегрузка / замыкание на землю / перенапряжение / пониженное напряжениеkWhучёт генератора0.4kV/100VPT (напряжение)52G0.4 kV шина генератораПОВЫШАЮЩИЙ 2222 kVA87T49Tдифференциальная + тепловая200/5Aлинейный CT10kV/100VТН шин52HV505151N27/59защита линии (от перегрузки по току / замыкания на землю / по напряжению)kWhкоммерческий учёт (POI)СЕТЬ10 kVSPDЗоны защиты и позиции CT/PT схематичны / иллюстративны; окончательные уставки по IEC 60255 / IEEE 242.
ЛЕГЕНДАВыключатель (52)CT (трансформатор тока)PT (трансформатор напряжения)87Реле защиты (87/50/51/51N/59/27)kWhСчётчик (kWh)SPD (защита от импульсных перенапряжений)Заземление
📊 Расчёт гидравлической энергии (P = ρ·g·Q·H·η)
ПараметрЗначение
Расчётный напор H80 m
Расчётный расход Q2.5 m³/s
КПД турбины η80%
Мощность P = 9.81 × Q × H × η1570 kW
Производительность в сухой сезон (40% расхода)628 kW
Выработка во влажный сезон (130% расхода)2000 kW (ограничено генератором)
🎛 Выбор турбины и генератора (критерии H/Q)
ПараметрЗначение
Диапазон напора80 м → Francis
Правило выбораАктивная >200 m · Francis 30–200 m · Kaplan <30 m
Коэффициент серии×1 (Francis)
Генератор (стандартный)2000 kW (2222 kVA @ pf 0.9)
КПД генератора95%
🏭 Схема повышающей подстанции
ПараметрЗначение
Сторона НН0.4 kV шина генератора → ввод GGD
Повышение2222 kVA · 0.4/10 kV (GB/T 17467)
Коммутационное оборудование высокого напряженияКольцевой распределительный пункт (RMU) · SF6 RMU 630 A · 4-цепной · 10 kV
Присоединение к сетиместное подключение 10 kV
📈 Годовая выработка и коэффициент использования мощности
ПараметрЗначение
Коэффициент использования установленной мощности (CF)50% (регулируется 20–70%)
Годовая энергия6,875 МВт·ч/год
Часы полной нагрузки4380 ч/год
LCOE (справочно)$16.7/MWh
💧 Сезонный диапазон мощности (сухой / влажный сезон)
ПараметрЗначение
Сухой сезон (40% Q)628 kW
Влажный сезон (130% Q)2000 kW
Ограничение мощности генератора2000 kW
Утверждённая расчётная базаИспользовать кривую продолжительности расходов площадки (гидрологическое исследование)
🔧 Основы эксплуатации и обслуживания
ПараметрЗначение
Рабочее колесо / корпуспроверить на кавитацию и эрозию
Регулятор частоты вращения и возбуждениеПериодическая калибровка
Подшипники / уплотненияпроверка смазки и утечек
Сороудерживающая решёткарегулярная очистка (мусор)
Трансформаторное маслоОтбор проб для DGA по GB/T 7252
Межсервисный интервал≈2 000–4 000 часов работы (Francis)
📏 Нормативная база (основание по стандартам)
ТемаСтандарт
Модельные испытания турбиныIEC 60193 — гидравлические турбины (модельные приёмочные испытания)
Приёмка на местеIEC 60041 — приёмо-сдаточные испытания гидравлических машин на месте
ГидрогенераторGB/T 15468 — основные технические требования к гидрогенераторам
Повышающий трансформаторGB/T 1094 — силовые трансформаторы
🧮 Как это рассчитано
1. Мощность P = ρ·g·Q·H·η = 9.81 × 2.5 × 80 × 0.80 = 1570 kW
2. Тип турбины: H = 80 м → Francis (ковшовая >200 м · Francis 30–200 м · Kaplan <30 м)
3. Генератор: 1570 кВт ÷ 0.95 → стандартный 2000 кВт (2222 кВА при cos φ 0.9)
4. Повышение: 0.4 кВ → 10 кВ
5. Годовая энергия = 1570 кВт × 8760 ч × CF 0.50 = 6,875 МВт·ч/год
6. Сезонная выработка: сухой сезон 628 kW (40% расхода) ~ влажный сезон 2000 kW (130% расхода)
7. LCOE = (CAPEX×CRF + OPEX) ÷ энергия = $16.7/МВт·ч (справочно, коэффициент под ключ 1.6)
📋 Проектные примечания
Основа ценообразования: Цена турбогенераторной установки за кВт по справочнику гидротурбинных агрегатов (FOB Циндао, комплектный агрегат вкл. регулятор + возбуждение; черновик, до окончательной проверки). Повышающий трансформатор — по каталогу комплектных трансформаторных подстанций (≤1600 kVA); более мощные и распределительное устройство 35 kV — по запросу на проект (POA).
Водозабор и строительные работы: Напорный трубопровод/аванкамера, затвор водозабора, дисковый затвор, отводящий канал и вспомогательные сооружения станции относятся к строительно-механическому объёму, оцениваемому по проекту (POA) — они сильно зависят от напора площадки, геологии и компоновки водозабора.
Коэффициент использования установленной мощности: Годовая выработка рассчитывается методом коэффициента использования установленной мощности (по умолчанию 50%, регулируется 20–70%). Фактическая выработка ГЭС зависит от сезонных кривых продолжительности расходов и должна быть подтверждена гидрологическими данными площадки.
Сезонная выработка: Ориентировочная мощность в сухой сезон ≈628 kW (40% расчётного расхода) и во влажный сезон ≈2000 kW (130% расхода, ограничено номиналом генератора). Для окончательного проекта используйте кривую продолжительности расходов.
Основа расчёта LCOE (справочно): Полная стоимость LCOE аннуитизирует CAPEX за 30 лет при 7% и добавляет 2%/год OPEX. Коэффициент под ключ 1.6 покрывает строительные работы (водозабор, напорный трубопровод, здание ГЭС), монтаж и пусконаладку — фактические затраты сильно зависят от площадки.
Автономный режим: В режиме параллельной работы с сетью вся выработка продаётся в сеть.
Эксплуатация и обслуживание: Плановое ТО: осмотр рабочего колеса/корпуса, калибровка регулятора, обслуживание подшипников и уплотнений, очистка сороудерживающей решётки и отбор проб масла трансформатора. Межсервисный интервал обычно 2 000–4 000 часов наработки для агрегата Francis.
Проверка проекта: Это предварительный расчёт. Лицензированный гидротехник должен проверить выбор турбины, потери напора в напорном трубопроводе, запасы по кавитации и защиту генератора перед закупкой.

Как это рассчитывалось

Основные формулы

P = 9,81 × Q × H × η (кВт). Годовая выработка = P × 8760 × коэффициент использования мощности. LCOE = (CAPEX × CRF + OPEX) ÷ годовая выработка (полная стоимость, ориентировочно).

Применимые стандарты

IEC 60193 (модельные испытания турбин), IEC 60041 (приёмо-сдаточные испытания), GB/T 15468 (гидрогенераторы), GB/T 1094 (силовые трансформаторы).

Часто задаваемые вопросы

Какой тип турбины нужен при моём напоре?

Напор выше 200 м подходит для активной (Пелтон) турбины; 30–200 м — для турбины Фрэнсис; ниже 30 м — для поворотно-лопастной (Каплан) или пропеллерной турбины. Калькулятор автоматически выбирает тип по вашему напору.

Как оценивается годовая выработка?

Методом коэффициента использования мощности: номинальная мощность × 8760 часов × коэффициент использования мощности (по умолчанию 50%, регулируется 20–70%). Фактическая выработка зависит от сезонной кривой продолжительности расходов на площадке.

Какое оборудование включено в спецификацию с ценой?

Турбогенераторный агрегат (справочная цена за кВт), повышающий трансформатор, распределительное устройство / высоковольтное КРУ и низковольтное КРУ. Защита и вторичные цепи, а в автономном режиме — дизель-генератор и аккумуляторная батарея, дополняют список — более мощные трансформаторы и КРУ 35 кВ рассчитываются по проекту.

Что такое LCOE в данном случае?

Приведённая стоимость электроэнергии: годовые затраты CAPEX (30 лет при 7%) плюс OPEX, делённые на годовую выработку. Это ориентировочно — коэффициент «под ключ» 1,6 учитывает строительные работы (водозабор, напорный трубопровод, здание ГЭС).

Встроить этот калькулятор

Скопируйте приведённый ниже код iframe, чтобы встроить этот калькулятор на любой сайт. Страница встраивания имеет noindex и подстраивается под любую ширину.

Похожие калькуляторы

Результаты являются инженерными оценками для справки. Окончательный проект должен быть подтверждён лицензированным местным инженером с учётом условий площадки и действующих норм. Цены указаны FOB Циндао (EXW) и не включают доставку, пошлины и монтаж.

Отправить полный отчёт по проектированию

Получите полную спецификацию, однолинейную схему, этапы расчёта и цену FOB в формате PDF — бесплатно, без регистрации.

💬 Написать в WhatsApp

Ваши данные конфиденциальны. Без спама — только ответ на ваш запрос.