ГЭС - это гидроэлектростанция, преобразующая энергию водного потока в электрическую. Поток воды, падая на лопасти, вращает турбины, которые, в свою очередь, приводят в движение генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Гидроэлектростанции сооружаются на руслах рек, при этом обычно строятся плотины и водохранилища.
Принцип работы
Основа работы ГЭС - это энергия падающей воды. Из-за разности уровней речная вода образует непрерывный поток от истока к устью. Плотина - неотъемлемая часть практически всех гидроэлектростанций, перекрывает движение воды в русле реки. Перед плотиной образуется водохранилище, создавая значительную разницу уровня воды до и после нее.
Верхний и нижний уровень воды называют бьефом, а разницу между ними - высотой падения или напором. Принцип работы достаточно прост. На нижнем бьефе устанавливается турбина, на лопасти которой направляется поток с верхнего бьефа. Падающий поток воды приводит в движение турбину, а она через механическую связь вращает ротор электрического генератора. Чем больше напор и количество воды, проходящее через турбины, тем выше мощность гидроэлектростанции. Коэффициент полезного действия составляет около 85%.
Особенности
Существует три фактора эффективного производства энергии на гидроэлектростанциях:
- Круглогодичная гарантированная водообеспеченность.
- Благоприятствующий рельеф. Наличие каньонов и перепадов способствуют гидростроительству.
- Больший уклон реки.
Эксплуатация гидроэлектростанция имеет несколько, в том числе сравнительных особенностей:
- Себестоимость производимой электроэнергии существенно меньше, чем на других видах электростанций.
- Возобновляемый источник энергии.
- В зависимости от количества энергии, которое должна производить ГЭС, ее генераторы можно быстро включать и выключать.
- По сравнению с другими видами электростанций ГЭС намного меньше влияет на воздушную среду.
- В основном ГЭС - это удаленные от потребителей объекты.
- Строительство гидроэлектростанций очень капиталоемкое.
- Водохранилища занимают большие территории.
- Строительство плотин и устройство водохранилищ перекрывает многим видам рыб пути к нерестилищам, что кардинально меняет характер рыбного хозяйства. Но при этом в самом водохранилище устраиваются рыбоводческие хозяйства, увеличиваются запасы рыбы.
Виды
Гидроэлектростанции разделяют по характеру возведенных сооружений:
- Приплотинные ГЭС - это самые распространенные в мире станции, в которых напор создается плотиной. Строятся на реках с преимущественно небольшим уклоном. Для создания большого напора под водохранилища затопляются значительные территории.
- Деривационные - станции, сооружаемые на горных реках с большим уклоном. Нужный напор создается в обходных (деривационных) каналах при сравнительно малом расходе воды. Часть потока реки через водозабор направляется в трубопровод, в котором создается напор, что приводит в движение турбину.
- Гидроаккумулирующие станции. Они помогают справиться энергосистеме с пиковыми нагрузками. Гидроагрегаты таких станций способны работать в насосном и генераторном режиме. Состоят из двух водохранилищ в разных уровнях, соединенных трубопроводом с гидроагрегатом внутри. При высоких нагрузках вода сбрасывается из верхнего водохранилища в более низкое, при этом происходит вращение турбины и вырабатывается электричество. При низком спросе вода перекачивается назад из низкого хранилища в более высокое.
Гидроэнергетика России
На сегодняшний день в России суммарно вырабатывается более 100 МВт электроэнергии на 102 гидроэлектростанциях. Общая мощность всех гидроагрегатов ГЭС России составляет порядка 45 млн кВт, что соответствует пятому месту в мире. Доля ГЭС в общем количестве вырабатываемой электроэнергии в России составляет 21 % - 165 млрд кВт*ч/год, что также соответствует 5 месту в мире. По количеству потенциальных гидроэнергоресурсов Россия стоит на втором месте после Китая с показателем 852 млрд кВт*ч, но при этом степень их освоения составляет лишь 20%, что существенно ниже, чем практически у всех стран мира, в том числе развивающихся. Для освоения гидропотенциала и развития российской энергетики в 2004 году была создана Федеральная программа по обеспечению надежной эксплуатации функционирующих гидроэлектростанций, завершение действующих строек, проектирование и возведение новых станций.
Список крупнейших ГЭС России
- Красноярская ГЭС — г. Дивногорск, на реке Енисей.
- Братская ГЭС — г. Братск, р. Ангара.
- Усть-Илимская — г. Усть-Илимск, р. Ангара.
- Саяно-Шушенская ГЭС — г. Саяногорск.
- Богучанская ГЭС — на реке. Ангара.
- Жигулёвская ГЭС — г. Жигулевск, р. Волга.
- Волжская ГЭС — г. Волжский, Волгоградская обл, река Волга.
- Чебоксарская — г. Новочебоксарск, река Волга.
- Бурейская ГЭС — пос. Талакан, река Бурея.
- Нижнекамская ГЭС — Челны, р. Кама.
- Воткинская — г. Чайковский, р. Кама.
- Чиркейская — река. Сулак.
- Загорская ГАЭС — река. Кунья.
- Зейская — г. Зея, р. Зея.
- Саратовская ГЭС — река. Волга.
Волжская ГЭС
В прошлом Сталинградская и Волгоградская ГЭС, а ныне «Волжская», расположенная в одноименном городе Волжский на реке Волга, средненапорная станция руслового типа. На сегодняшний день считается крупнейшей гидроэлектростанцией в Европе. Количество гидроагрегатов - 22, электрическая мощность - 2592,5 МВт, среднегодовое количество вырабатываемой электроэнергии 11,1 млрд кВт*ч. Пропускная способность гидроузла - 25000 м3/с. Большая часть вырабатываемой электроэнергии поставляется местным потребителям.
Возведение ГЭС стартовало в 1950 году. Пуск первого гидроагрегата был осуществлен в декабре 1958. В полном объеме Волжская гидроэлектростанция заработала в сентябре 1961 года. Ввод в эксплуатацию сыграл важнейшую роль в объединении значимых энергосистем Поволжья, Центра, Юга и энергоснабжения Нижнего Поволжья и Донбасса. Уже в 2000-х годах было произведено несколько модернизаций, что позволило увеличить общую мощность станции. Кроме производства электроэнергии Волжская ГЭС используется для орошения засушливых земельных массивов Заволжья. На сооружениях гидроузла устроены автодорожные и железнодорожные переходы через Волгу, обеспечивающие связь районов Поволжья между собой.
Река Енисей на юго-востоке республики Хакасия в Саянском каньоне у выхода реки в Минусинскую котловину... 4 ноября 1961 г. первый отряд изыскателей института?Ленгидропроект? прибыл в горняцкий поселок Майна с целью обследования 3 конкурирующих створов для строительства гидроэлектростанции, имеющей в основании проект уникальной арочно-гравитационной плотины. Геодезисты, геологи, гидрологи работали в мороз и непогоду, 12 буровых установок в три смены?прощупывали? со льда дно Енисея. В июле 1962 г. экспертная комиссия выбрала окончательный вариант - Карловский створ. В 20 км ниже по течению было намечено строительство спутника Саяно-Шушенской - контррегулирующей Майнской ГЭС.
Создание плотины такого типа в условиях широкого створа Енисея и сурового климата Сибири не имело аналогов в мире. Арочно-гравитационная плотина Саяно-Шушенской ГЭС занесена в Книгу рекордов Гиннеса, как самое надежное гидротехническое сооружение данного типа...
Саяно-Шушенскую ГЭС строили молодые. Комсомольская организация на строительстве возникла в 1963 г., а в 1967 г. ЦК ВЛКСМ объявил строительство Всесоюзной ударной комсомольской стройкой. Так, шестнадцать девчонок - выпускниц Майнской средней школы - решили стать гидростроителями, и получили профессию штукатуров-маляров в учкомбинате поселка Майна. Они создали отряд, который назвали?Красные косынки?. Потом все дружно поступили в вечерний филиал Дивногорского гидротехнического техникума и успешно его окончили, после чего многие продолжили обучение в вузах, совмещая его с работой на строительстве. А из города Макеевка по комсомольским путевкам прибыл отряд выпускников интерната в количестве 17 человек. Все?макеевцы? тоже получили специальности в Майнском учкомбинате.
Год за годом стройка становилась все более?комсомольской?, и все более всероссийской. Летом 1979 г. в возведении крупнейшей ГЭС принимали участие студенческие строительные отряды общей численностью 1700 человек, в 1980 г. - более 1300 человек со всех концов страны. К этому времени на строительстве сформировались уже 69 собственных комсомольско-молодежных коллективов, 15 из них - именные.
Крупнейшие производственные объединения СССР создавали для новых гидростанций новое супермощное оборудование. Так, все уникальное оборудование СШ ГЭС было изготовлено отечественными заводами: гидротурбины - производственным объединением турбостроения?Ленинградский металлический завод?, гидрогенераторы - Ленинградским производственным электротехническим объединением?Электросила?, трансформаторы - производственным объединением?Запорожтрансформатор?. Рабочие колеса турбин были доставлены в верховья Енисея водным путем длиною почти в 10 000 километров, через Северный Ледовитый океан. Благодаря оригинальному техническому решению - установке на первых двух турбинах временных рабочих колес, способных работать при промежуточных напорах воды - появилась возможность до окончания строительно-монтажных работ начать эксплуатацию первой очереди станции. Благодаря этому народное хозяйство страны получило дополнительно 17 млрд. кВт-ч электроэнергии. Выработав к 1986 г. 80 млрд. кВт-ч, стройка полностью возвратила государству затраты, которые пошли на ее возведение. Саяно-Шушенская ГЭС стала верхней в каскаде енисейских гидроэлектростанций и одной из крупнейших в мире: установленная мощность - 6.4 млн. кВт и среднегодовая выработка - 22.8 млрд. кВт-час электроэнергии.
Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина высотой 245 м, длиной по гребню 1074.4 м, с шириной по основанию 105.7 м и по гребню - 25 м. В плане плотина в верхней 80-метровой части запроектирована в виде круговой арки, имеющей по верхней грани радиус 600 м и центральный угол 102° , а в нижней части плотина представляет собой трехцентровые арки, причем центральный участок с углом охвата 37° образуется арками, аналогичными верхним.
Майнский гидроузел расположен ниже по течению Енисея в 21.5 км от Саяно-Шушенской ГЭС. Его основная задача - контррегулирование её нижнего бьефа, что позволяет сглаживать колебания уровня в реке, когда Саяно-Шушенская ГЭС ведет глубокое регулирование нагрузки в энергосистеме. Она базируется на обычной гравитационной плотине и имеет 3 гидроагрегата суммарной мощностью 321 тыс. кВт. Годовая выработка электроэнергии Майнской ГЭС - 1.7 млрд. кВт-час.
В России в основном гидроэлектростанции основываются на плотинах гравитационного типа. Кроме СШГЭС, арочно-гравитационная плотина есть у Гергебильской гидроэлектростанции в Дагестане, но она значительно меньше по размерам.
В настоящее время?Саяно-Шушенская ГЭС имени П. С. Непорожнего? является самым мощным источником покрытия пиковых перепадов электроэнергии в Единой энергосистеме России и Сибири. Один из основных региональных потребителей электроэнергии СШГЭС - Саяногорский алюминиевый завод.
Саяно-Шушенская ГЭС представляет особый интерес как объект туризма. На ГЭС есть свой музей. В силу режимности объекта, посещение музея проводится через региональные экскурсионные бюро, допускается и групповое посещение музея по предварительному согласованию с администрацией музея и руководством СШ ГЭС. Для этого достаточно позвонить на ГЭС и договориться об экскурсии. Желательно договариваться заранее, так как в любом случае будет необходимо согласование со службой безопасности. В поселке энергетиков Черёмушки, расположенном в 2 км от ГЭС можно остановиться в гостинице "Борус". От поселка до ГЭС ходит трамвай, о котором я расскажу в следующий раз. Если вы на машине, то её можно оставить на смотровой площадке перед первым КПП. Рекомендую также в обязательном порядке посетить смотровою площадку перед ГЭС ночью - плотина и памятник строителям ГЭС очень красиво подсвечены
Проектом строительства Саяно-Шушенской ГЭС рассматривались 4 варианта конструкции плотины: гравитационная, арочно-гравитационная, арочная и каменно-набросная. Кроме того, на стадии технического проекта рассматривался вариант арочно-контрфорсной плотины. В результате сопоставления вариантов была выбрана арочно-гравитационная, которая, как представлялось по тем временам, более других отвечала топографическим и инженерно-геологическим условиям створа, позволяла плотнее использовать свойства бетона и передать часть воспринимаемой нагрузки на скальные берега...
Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина высотой 245 м, длиной по гребню 1066 м, с шириной по основанию 105,7 м, а по гребню – 25 м. В плотину уложено 9 075 000 кубометров бетона (хватило бы на то чтобы построить шоссе от СПб до Владивостока). Плотина такого типа, построенная в широком створе, является единственной в мире.
Служебный автобус, натуженно ревя замученным движком, взбирается мимо ОРУ по серпантину и ныряет в тоннель, идущий внутри скалы левого берега аж до самого гребня
Вид на плотину ГЭС с гребня
Конструктивно плотина состоит из правобережной и левобережной глухих плотин, водосбросной плотины, станционной плотины. Её строительство предполагалось осуществить в 3 этапа. Однако ряд условностей не позволил этого достичь и плотина строилась в 9 этапов. К 1989 г. строительство плотины Саяно-Шушенской ГЭС было завершено. В 1990 г. она была поставлена под проектный напор.
Длина по верхнему гребню - 1066 метров, ширина - 25 метров
Не всё в истории строительства плотины было "гладко". Одной из крупных проблем было обнаружение увеличивающейся фильтрации тела плотины. Во избежание вымывания бетона была проведена попытка провести инъекцию в массив по существующей на тот период технологии. При этом повторно цементировались межсекционные швы, выполнялась цементация трещин через восходящие скважины. Эффект инъектирования оказался незначительным и кратковременным. Фильтрация продолжала увеличиваться.
Краны для поднятия затворов. Стальные многотонные мастодонты
В 1993 г. между Саяно-Шушенской ГЭС и французской фирмой «Солетанш» была достигнута договоренность о применении её технологии подавления фильтрации воды через бетон. В 1995 г. были проведены опытные ремонтные работы с использованием полимерных эластичных, по сравнению с цемраствором, материалов, основывающимися на базе эпоксидных смол. Пробные ремработы оказались успешными – фильтрация была практически подавлена. В дальнейшем был определен состав французских смол, и работы по подавлению фильтрации плотины в дальнейшем проводились нашими специалистами.
Между машзалом ГЭС и плотиной. Слева трансформаторы, справа система отжатия воды от рабочего колеса
Вода подводится к турбинам по однониточным сталежелезобетонным водоводам диаметром 7,5 м
Бетон, бетон, бетон, бетон, бетон
Водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС. Впереди - понтоны запани, по берегам - всплывшая древесина
На Саяно-Шушенской ГЭС водосбросная плотина расположена в правобережной части русла и имеет 11 водосбросных отверстий
Строительство Саяно-Шушенской ГЭС велось с поэтапным освоением, которое сильно отличалось от проектных предположений из-за недоучета реальных возможностей строительства в конкретных условиях. Любой ценой необходимо было обеспечить ввод мощности без необходимой ответственности за её надежность. Для обеспечения пуска первого гидроагрегата в назначенный директивный срок было спешно начато наполнение водохранилища, чтобы успеть использовать необходимый объем притока из недостаточно большого осеннего расхода Енисея. В нижний бьеф сбрасывался лишь санитарный пропуск. При этом не была предусмотрена возможность сброса воды из водохранилища на случай каких-либо непредвиденных обстоятельств. Первый агрегат был сдан в эксплуатацию в конце декабря 1978 г. при напоре 60 м. Технологические возможности не позволили уложить требующийся объем бетона в водосбросную плотину, поэтому к половодью 1979 г. она оказалась не готова. Пропуск паводка по этой причине происходил в неуправляемом аварийном режиме, поэтому 23 мая 1979 г. первый агрегат и здание ГЭС были обречены и подверглись затоплению. Аэраторы, встроенные в стенки водосбросов, должны были обеспечивать подвод воздуха в поток в месте схода его с носка водосброса в водобойный колодец. На деле эффект эжекции не получился, и вместо подсоса воздуха в аэратор произошло нагнетание в него воды из водосброса. Недостаточная предпроектная изученность работы аэраторов усугубила сложившуюся на стройке ситуацию.
Неуправляемый сброс паводка 1979 года. Фото из коллекции greycygnet
В результате другого мощного половодья в 1985 г. произошло разрушение 80% площади дна водобойного колодца. Наблюдалось полное разрушение плит крепления (плиты толщиной более 2 метров просто вымывало как будто они были из пенопласта), бетонной подготовки под ними и скалы ниже подошвы на глубину до 7 м. Анкера диаметром 50 мм были разорваны с характерными следами наступления предела текучести металла. Причиной этих разрушений является плохо проведенный ремонт дна колодца после половодья 1981 г. и ряда инженерных просчётов. Так или иначе выводы из этих событий были сделаны и в 1991 г. работы по реконструкции водобойного колодца были завершены.
Разрушенное дно водобойного колодца. Фото из коллекции greycygnet
Коренным решением проблемы является сооружение дополнительного берегового водосброса. Только такое инженерное решение позволит не допустить превышения гидродинамического давления под днищем колодца основного водосброса. В 2003 году было принято решение по его строительству. Водосброс представляет собой 2 тоннеля, проложенные внутри горы правого берега, а также отводной канал в виде 5-ступенчатого каскада. Завершить строительство нового берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС планируется к 2010 году...
В завершении сегодняшнего рассказа немного архивных фотографий строительства Саяно-Шушенской ГЭС из коллекции
После страшной аварии 2009 года на на знаменитой Саяно-Шушенской ГЭС прошло шесть лет, год назад тут закончили восстановительные работы, сейчас идет ремонт и отделка помещений. Предлагаю пройтись по самой большой ГЭС в России с экскурсией, оценить объем проделанных работ и в очередной раз поразиться масштабам самого большого в России гидроэнергетического комплекса.
Фотографии и текст Марины Лысцевой 1. От аэропорта Абакан до поселка Черемушки, рядом с которым в 1963 году начали возводить Саяно-Шушенскую ГЭС (СШГЭС), полтора часа езды. После Саяногорска машин становится заметно меньше, дорога впереди заканчивается возле ГЭС, а дальше можно попасть только на гребень плотины по спецпропускам.
2. Из Черемушек, где живет большинство работников станции, до СШГЭС ходит бесплатный трамвай, отправляющийся каждый час.
3. Время в пути по берегу Енисея занимает около 15 минут, расстояние от конечных станций - меньше шести километров.
4. Трамвай подъезжает прямо к проходной. Тут все серьезно - бронированная будка и противотанковые ежи. После теракта на Баксанской ГЭС в Кабардино-Балкарии охрана всех объектов «РусГидро» была усилена.
5. После серьезного досмотра, как в аэропорту, проходим на территорию Саяно-Шушенской ГЭС. Масштаб довольно трудно воспроизвести, но человек на фоне бетонной стены смотрелся бы трудноразличимым пикселем. Установленная мощность СШГЭС - 6400 МВт, среднегодовая выработка - 23,5 млрд кВтч электроэнергии. Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует бетонная арочно-гравитационная плотина - уникальное по размерам и сложности возведения гидротехническое сооружение. Конструкция высоконапорной арочно-гравитационной плотины не имеет аналогов в мировой и отечественной практике.
6. Часовня была открыта у подножия СШГЭС в первую годовщину аварии. Напомню, что техногенная катастрофа произошла в машинном зале 17 августа 2009 года. В результате разрушения гидроагрегата № 2 произошел выброс воды из кратера турбины. Потоком воды был залит машинный зал, повреждено силовое, вспомогательное оборудование, обрушены строительные конструкции здания машинного зала. Все десять гидроагрегатов вышли из строя. Погибли 75 человек.
8. Оригинальный фонтан с шаром-логотипом «РусГидро», от которого текут десятки водных потоков символизирующих ГЭС и ниспадающих на карту России.
10. Первым делом лезем направляемся в мозг Саяно-Шушенской ГЭС - пультовую. Табло полностью электронное, до замены оборудования оно было большим и железным с кучей окошек, датчиков и стрелок.
12. С одной стороны - время по Москве, с другой - местное по Красноярску. Контроль состояния плотины Саяно-Шушенской ГЭС - процесс непрерывный.
13. Из окна пультовой открывается хороший вид на ГЭС. Высота сооружения - 245 м, длина по гребню - 1074,4 м, ширина по основанию - 105,7 м и по гребню - 25 м. В плане она имеет вид круговой арки радиусом 600 м с центральным углом 102 градуса. Плотина СШГЭС является самой высокой в России и 13-й по высоте в мире. Пока китайцы не понастроили своих плотин, мы входили в пятерку лидеров…
14. В машинном зале ГЭС размещено 10 гидроагрегатов мощностью по 640 МВт с радиально-осевыми турбинами. Расчетный напор составляет 194 метра, максимальный статический напор - 220 м.
16. Тот самый участок с гидроагрегатом №2. Новый ввели в эксплуатацию осенью прошлого года. Сейчас, после года работы, по правилам завода-изготовителя агрегат остановлен для профилактического осмотра и ремонта.
17. В машинном зале близятся к завершению отделочные работы. Кстати, при входе в зал поражаешься тому, что кругом все отделано гранитом и мрамором, при этом делают качественно, на долгие годы.
18. Нужды в одновременном запуске всех десяти гидроагрегатов нет - одновременно здесь сейчас работают пять и их мощности хватает, чтобы обслуживать Саянский алюминиевый завод и, более того, регулировать всю энергосистему Сибири. На полную мощь ГЭС работает в основном в половодье…
20. Высота потолков в машинном зале - 25 метров, при аварии здесь все было заполнено водой до уровня балкона. Несколько человек уцелели, держась за балки наверху, а несколько были обнаружены в нижних помещениях, где создалась небольшая воздушная подушка…
21. Слева проходит рельс для полукозлового крана, их два в машзале грузоподъемностью 500 тонн каждый, они используются для монтажа гидроагрегатов.
22. Началом биографии Саяно-Шушенского гидроэнергокомплекса можно считать 4 ноября 1961 г. В 1964 году были начаты работы подготовительного этапа строительства - возведение дорог, жилья, создание производственной базы. В 1968 году начали отсыпку правобережного котлована первой очереди. В 1970 году уложили первый кубометр бетона, 11 октября 1975 года перекрыли Енисей.
23. Гидроагрегаты самой большой ГЭС в России запускались поочередно в период с 1978 года по 1985-й. К 1988 году строительство станции было в целом завершено. Водохранилище впервые было наполнено до проектной отметки в 1990 году. В постоянную эксплуатацию ГЭС была принята в 2000 году.
25. Количество активной мощности гидроагрегата - 620 МВт. На примере чайника объясняется это так: для работы одного среднестатического электрочайника нужно 2 КВт, соответственно, одновременно один гидроагрегат может подключить 310 тысяч таких чайников.
28. Максимальная пропускная способность эксплуатационного водосброса при нормальном подпорном уровне (НПУ - 539 м) составляет 11 700 куб.м/с.
29. Прошли поближе к самой плотине. Под железобетонной облицовкой толщиной 1,5 метра проходят турбинные водоводы диаметром 7,5 метров - снизу кажется, что они сужаются, но это не так. Высота до гребня плотины около - 150 метров. А под нами еще почти сто метров вниз - бетон и вода, полная высота плотины 245 метров.
30. Наконец, поднимаемся на гребень плотины, преодолев серпантин и километровый тоннель в горе. Длина по гребню - 1074,4 м, ширина по основанию - 105,7 м и по гребню - 25 м. В плане она имеет вид круговой арки радиусом 600 м с центральным углом 102 градуса.
31. Станционная часть плотины располагается в левобережной части русла реки и состоит из 21 секции при общей длине 331,6 м. Со стороны нижнего бьефа к ней примыкает здание ГЭС, в зоне примыкания на отметке 333 м устроена трансформаторная площадка. Основной водосброс имеет 11 отверстий, которые заглублены на 60 м от НПУ и 11 водосбросных каналов, состоящих из закрытого участка и открытого лотка, которые проходят по низовой грани плотины (на фото правее). Водосбросы оборудованы основными и ремонтными затворами.
33. Отработавшее свой век временное рабочее колесо турбины теперь выполняет функцию памятника недалеко от проходной.
35. Кавитация лопаток после 4-х лет работы. Вода постаралась…
36. Вернемся на гребень. Тут сейчас работают альпинисты, которые выполняют работы по очищению мха с поверхности бетонных стен плотины, а также инспектируют ее на предмет состояния поверхности бетона.
37. Устойчивость и прочность плотины под напором воды обеспечивается и за счет собственного веса (примерно на 60%) и путем передачи гидростатической нагрузки на скальные берега (на 40%). Плотина врезана в скальные берега на глубину до 15 м. Сопряжение плотины с основанием в русле произведено врезкой до прочной скалы на глубину до 5 м.
38. На строительство Саяно-Шушенской ГЭС ушло в общей сложности 9,7 миллионов кубометров бетона. Вместе со строительством берегового водосброса 10,2. Для наглядности - с таким количеством бетона можно построить двухполосную автодорогу от Москвы до Владивостока! Правда, только по прямой, но все же…
41. Всего в теле плотины вдоль верховой грани устроены 10 продольных галерей, где размещено порядка пяти тысяч единиц контрольно-измерительной аппаратуры, и в которые выведены кабели от более чем шести тысяч датчиков, установленных в процессе строительства и эксплуатации. Вся эта КИА позволяет оценивать состояние сооружения в целом и отдельных его элементов.
43. Площадь водосбора бассейна реки, обеспечивающая приток к створу ГЭС, составляет 179 900 кв.км. Среднемноголетний сток в створе - 46,7 куб.км. Площадь водохранилища составляет 621 кв.км, полная емкость водохранилища - 31,3 куб.км, в том числе полезная - 15,3 куб.км.
44. Водосбросная часть плотины, построенная в 2005—2011 годах, имеет длину 189,6 м и расположена у правого берега.
45. Кажется, что ГЭС близко, но на самом деле тут почти 3,5 километра…
46. На сегодняшний день Станцию не просто восстановили, а полностью обновили, сделав самой современной в России. Пожелаем же гидроэнергетикам успешной и безаварийной работы!
СШГЭС им. П. С. Непорожнего - высоконапорная гидроэлектростанция приплотинного типа, самая мощная электростанция России. Основные сооружения станции расположены в Карловом створе, в этом месте Енисей протекает в глубоко врезанной каньонообразной долине. Передать с помощью фотографии масштаб этого гигантского сооружения довольно сложно. К примеру, длина гребня плотины больше одного километра, а высота - 245 метров, выше главного здания МГУ.
1. Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина, которая является самой высокой плотиной в мире данного типа. Если подняться на один из склонов ущелья, открывается прекрасный вид на саму плотину, нижней бьеф и Саяно-Шушенское водохранилище, общим объемом в 31 км³.
3. В теле плотины установлено порядка одиннадцати тысяч различных датчиков, контролирующих состояние всего сооружения и его элементов.
Увеличить изображение
4. Возведение плотины началось в 1968 году и продолжалось семь лет. Количество уложенного в плотину бетона - 9,1 млн. м³ - хватило бы на постройку автострады от Санкт-Петербурга до Владивостока.
5. Диаметр такой «трубы» турбинного водовода - 7,5 метров.
6. Вид сверху на машинный зал и административный корпус станции.
7. Несколько слов о принципе работы плотины. Любая плотина кроме аккумулирования, должна пропускать определенное количество воды. Каждый из десяти гидроагрегатов СШГЭС может пропускать по 350 м³ воды в секунду. Сейчас в работе находятся 4 из 10 гидроагрегатов, и зимой их пропускной способности вполне достаточно.
Белая площадка - это водобойный колодец эксплуатационного водосброса, на этой площадке может легко разместиться футбольное поле для проведения ЧМ, правда получится «футбол на льду».
8. Во время половодьев и паводков открывают затворы эксплуатационного водосброса. Он предназначен для сброса избыточного притока воды, который не может быть пропущен через гидроагрегаты ГЭС либо аккумулирован в водохранилище. Максимальная проектная пропускная способность эксплуатационного водосброса составляет 13600 м³ (это пять 50-метровых плавательных бассейна по 10 дорожек) в секунду! Щадящим режимом для водобойного колодца, находящегося под эксплуатационным водосбросом, считаются расходы 7000 - 7500 м³.
9. Длина гребня плотины с учетом береговых врезок составляет 1074 метра, ширина по основанию - 105 метров, по гребню - 25. Плотина врезана в породы берегов на глубину 10-15 метров.
Устойчивость и прочность обеспечивается действием собственного веса плотины (на 60 %) и частично упором верхней арочной части в берега (на 40 %).
Увеличить изображение
11. Береговые укрепления.
12. С плотины видно поселок Черемушки, который соединен с ГЭС автомобильной дорогой и необычной трамвайной линией.
В 1991 году в Ленинграде были закуплены несколько городских трамваев и переоборудованы в двухкабинные для железнодорожного пути без разворотных колец, оставшегося со времён строительства ГЭС. Теперь бесплатные трамваи следуют от посёлка до ГЭС с периодичностью в один час. Таким образом, решена транспортная проблема для работников станции и жителей Черёмушек, а единственная в Хакасии трамвайная линия стала достопримечательностью посёлка.
13. Вид на Саяно-Шушенское водохранилище с входного портала берегового водосброса.
Увеличить изображение
14. Береговой водосброс состоит из входного оголовка, двух безнапорных туннелей, выходным порталом, пятиступенчатым перепадом и отводящим каналом.
Увеличить изображение
16. Не смотря на морозы, лед на водохранилище встает довольно поздно - как правило, в конце января.
19. Береговой водосброс в период пропуска больших паводков позволит осуществить дополнительный пропуск расходов до 4000 м³/с и, тем самым, снизить нагрузку на эксплуатационный водосброс станции и обеспечить щадящий режим в водобойном колодце. Входной оголовок служит для организации плавного входа водного потока в два безнапорных туннеля.
20. В зимний период порталы перекрываются теплозащитными щитами.
21. Длина двух тоннелей - 1122 метра, с сечением - 10х12 метров каждый, что достаточно для размещения 4 тоннелей метро.
23. Выходной портал. Расчетная скорость движения воды на выходе из туннеля - 22 м/с.
24. Пятиступенчатый перепад представляет собой пять колодцев гашения шириной 100 м и длиной от 55 до 167 м, разделенных водосливными плотинами. Перепад будет обеспечивать гашение энергии потока и спокойное сопряжение с руслом реки. Максимальные скорости потока на входе в верхний колодец достигают 30 м/с, на сопряжении с руслом реки уменьшаются до - 4–5 м/с.
Трехмерный ролик о запуске первой нитки берегового водосброса .
Увеличить изображение
25. Для лучшего представления о масштабах: это более ранняя фотография строительства нижнего колодца. Автор gelio_nsk .
27. Для открытия затворов на гребне плотины установлены два козловых крана.
28. Енисей - одна из крупнейших рек России. Площадь его бассейна, обеспечивающего приток к створу ГЭС около 180 тыс. км², что втрое превышает размеры республики Хакасия.
29. Енисей - граница между Западной и Восточной Сибирью. Левобережье Енисея заканчивает великие западносибирские равнины, а правобережье представляет царство горной тайги. От Саян до Северного Ледовитого океана Енисей проходит через все климатические зоны Сибири. В его верховьях живут верблюды, в низовьях - белые медведи.
30. Работа шаманов...
32. Спасибо фотографу Валерию из пресс-службы СШГЭС, который провел меня на этот склон. Вид открывается отличный. Правда, идти по колено в снегу, а местами и по пояс, было не просто.
Увеличить изображение
34. Общедоступная смотровая площадка.
35. Вырабатываемый ток со станции передается в открытое распределительное устройство (ОРУ 500).
36. ОРУ 500 обеспечивает выдачу мощности Саяно-Шушенской ГЭС в энергосистемы Кузбасса и Хакасии.
37. Вид со смотровой площадки, которая находится в 1600 метрах от плотины. Слева подсвечивается береговой водосброс.
Увеличить изображение
Саяно-Шушенская ГЭС. Восстановление.
В момент аварии, которая произошла 17 августа 2009 года, в работе находились девять гидроагрегатов из десяти (№ 6 находился в резерве). В результате повреждения гидроагрегата № 2 произошел выброс большого количества воды из кратера турбины, который разрушил часть крыши и повредил несущие колонны машинного зала. В результате попадания воды все гидроагрегаты ГЭС получили электрические и механические повреждения и вышли из строя.
С момента аварии прошло полтора года, за это время был закончен первый этап реконструкции станции и запущены в эксплуатацию 4 гидроагрегата. В отличии от прошлой зимы, пропуск воды через плотину осуществляется в штатном режиме через водопропускные тракты работающих гидроагрегатов без холостых сбросов.
1. В машинном зале ГЭС изначально было размещено 10 гидроагрегатов мощностью по 640 МВт. Максимальный расход воды через турбину составляет 358 м³ в секунду, КПД турбины в оптимальной зоне около 96%.
2. Здание машинного зала ГЭС впечатляет - почти 300 метров в длину. На правой части панорамы видно участок крыши, который был восстановлен после аварии.
Увеличить изображение
Разрез плотины и машинного зала c гидроагрегатом.
3. Разрез гидроагрегата. Расследование показало, что непосредственной причиной аварии стало усталостное разрушение шпилек крепления крышки гидроагрегата №2 (места отмечены стрелками), что привело к её срыву и затоплению машинного зала.
4. Сегодня на станции ведутся активные работы по восстановлению машинного зала. Так выглядит место установки гидроагрегата №2.
5. Сравнение с тем, что было чуть больше года назад. Автор фотографии gelio_nsk
.
Олег Мякишев, очевидец аварии, описывает этот момент так:
«…Я стоял наверху, услышал какой-то нарастающий шум, потом увидел, как поднимается, дыбится рифлёное покрытие гидроагрегата. Потом видел, как из-под него поднимается ротор. Он вращался. Глаза в это не верили. Он поднялся метра на три. Полетели камни, куски арматуры, мы от них начали уворачиваться… Рифлёнка была где-то под крышей уже, да и саму крышу разнесло… Я прикинул: поднимается вода, 380 кубов в секунду, и - дёру, в сторону десятого агрегата. Я думал, не успею, поднялся выше, остановился, посмотрел вниз - смотрю, как рушится всё, вода прибывает, люди пытаются плыть… Подумал, что затворы надо закрывать срочно, вручную, чтобы остановить воду… Вручную, потому что напряжения-то нет, никакие защиты не сработали…»
Видео, снятое очевидцем аварии:
6. Еще одно сравнение.
7. Потоки воды быстро затопили машинный зал и помещения, находящиеся под ним. Все гидроагрегаты ГЭС были затоплены, при этом на работавших гидрогенераторах произошли короткие замыкания, выведшие их из строя. Произошёл полный сброс нагрузки ГЭС, что привело к обесточиванию самой станции.
8. Предпринятые после аварии меры, исключают полное обесточивание станции. Установлены дополнительные дизельные электрогенераторы, которые автоматически запускаются при исчезновении основного питания, с чем бы это ни было связано.
10. Также к системе виброконтроля добавились по тридцать девять датчиков, установленных на каждом гидроагрегате, которые отслеживают перемещения валов и колебания всей конструкции. Защита срабатывает, если в установившемся режиме работы гидроагрегата более 15 секунд держится повышенный уровень максимально допустимой вибрации.
11. ОАО «РусГидро» заключило контракт с ОАО «Силовые машины» о поставке оборудования на ГЭС. В течение 2011 года компания изготовит шесть новых гидроагрегатов.
13. В машинном зале работают два козловых крана грузоподъемностью по 500 тонн.
14. Краны могут работать в паре и поднимать сразу 1000 тонн.
15. Для разбора свыше 5000 кубометров завалов, в районе 10 гидроагрегата был организован технологический въезд для грузовых машин.
16. Так как изначально въезд не был предусмотрен, места для маневрирования практически нет. Нужно очень постараться, чтобы загнать в зал грузовик с полуприцепом...
19. Часть технологического оборудования собирают прямо монтажной площадки станции, а часть привозят из Санкт-Петербурга. Например рабочие колеса гидротурбин, диаметр которых более 6 метров, доставляют водным транспортом.
21. Сейчас мощность станции составляет 2560 МВт.
23. Зона работающих гидроагрегатов.
25. Турбины приводят в действие синхронные гидрогенераторы с диаметром ротора 10,3 метра, выдающие ток напряжением 15,75 кВ. По результатам испытаний новые гидроагрегаты способны развивать мощность до 720 МВт.
26. Технические помещения в районе работающего гидроагрегата.
27. Цилиндрические стенки гидроагрегата и различное оборудование.
В результате аварии все эти помещения были затоплены водой. Погибло 75 человек.
31. Внутри работающего гидроагрегата довольно шумно...
32. Одна из технических галерей.
33. Центральный пункт управления Саяно-Шушенской ГЭС.
Увеличить изображение
35. Модернизированная система защиты останавливает агрегат, когда пропадает напряжение питания, в том числе и при внештатной ситуации: при обрыве кабеля, пожаре, затоплении и замыкании. Действие всех защит приводит к закрытию направляющего аппарата, аварийно-ремонтного затвора и отключению генератора от сети.
37. Даже если по каким-то причинам автоматика не сработает, остановить гидроагрегат и сбросить аварийно-ремонтный затвор можно с помощью специальных ключей, расположенных на центральном пульте управления. Аварийные ключи существовали и раньше, но находились они непосредственно у гидроагрегатов. Во время аварии эти отметки были затоплены, и воспользоваться ключами не представлялось возможным.
