Меню

Гэс в нижнем течении реки

ГИДРОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ СТА́НЦИЯ

ГИДРОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ СТА́НЦИЯ (гид­ро­элек­тро­стан­ция, ГЭС), ком­плекс со­ору­же­ний и обо­ру­до­ва­ния для пре­об­ра­зо­ва­ния энер­гии по­то­ка во­ды (во­до­тока) в элек­трич. энер­гию. Гид­рав­лич. энер­гия от­но­сит­ся к во­зоб­нов­ляе­мым ис­точ­ни­кам энер­гии (ВИЭ), при­чём цик­лич­ность её вос­про­из­вод­ст­ва пол­но­стью за­ви­сит от по­то­ка во­ды, вслед­ст­вие че­го гид­ро­энер­го­ре­сур­сы не­рав­но­мер­но рас­пре­де­ля­ют­ся в те­че­ние го­да; кро­ме то­го, их ве­ли­чи­на ме­ня­ет­ся из го­да в год. Ха­рак­тер­ная осо­бен­ность ГЭС – пре­об­ра­зо­ва­ние ме­ха­ни­че­ской энер­гии во­ды в элек­три­че­скую про­ис­хо­дит без про­ме­жу­точ­но­го про­из-ва теп­ла. Для по­лу­че­ния элек­тро­энер­гии наи­бо­лее час­то ис­поль­зу­ют эф­фект «па­даю­щей» во­ды, ко­гда ес­те­ст­вен­ные или ис­кус­ст­вен­но соз­да­вае­мые пе­ре­па­ды уров­ней во­ды (с по­мо­щью пло­ти­ны и/или де­ри­вации) фор­ми­ру­ют во­до­ток, на­прав­ляе­мый в гид­рав­ли­че­скую тур­би­ну.

ГЭС клас­си­фи­ци­ру­ют­ся: по ус­та­нов­лен­ной мощ­но­сти (МВт) – круп­ные (св. 250), сред­ние (до 250) и ма­лые (до 10); ве­ли­чи­не на­по­ра; схе­ме ис­поль­зо­ва­ния вод­ных ре­сур­сов; ус­ло­ви­ям ра­бо­ты. Мощ­ность ГЭС N (кВт) за­ви­сит от на­по­ра Н б (раз­но­сти уров­ней верх­не­го и ниж­не­го бье­фа, м), рас­хо­да во­ды Q (м 3 /с), про­хо­дя­ще­го че­рез гид­ро­тур­би­ны, кпд гид­ро­аг­ре­га­та h г и оп­ре­де­ля­ет­ся вы­ра­же­ни­ем N=h гQН б.

Крупные и средние ГЭС

Круп­ные и сред­ние ГЭС за­ни­ма­ют гла­вен­ст­вую­щее по­ло­же­ние в по­лу­че­нии гид­ро­элек­трич. энер­гии и стро­ят­ся на круп­ных ре­ках; со­сто­ят из си­сте­мы гид­ро­тех­ни­че­ских со­ору­же­ний, обес­пе­чи­ваю­щих соз­да­ние не­об­хо­ди­мо­го на­по­ра, энер­ге­тич. обо­ру­до­ва­ния (гид­рав­лич. тур­бин), пре­об­ра­зую­ще­го энер­гию дви­жу­щей­ся под на­по­ром во­ды в ме­ха­нич. энер­гию, ко­то­рая, в свою оче­редь, пре­об­ра­зу­ет­ся в элек­трич. энер­гию. Схе­ма круп­ной (сред­ней) ГЭС пред­став­ле­на на рис. 1. Пло­ти­на об­ра­зу­ет во­до­хра­ни­ли­ще, обес­пе­чи­вая по­сто­ян­ный на­пор во­ды, ко­то­рая че­рез за­щит­ную ре­шёт­ку и ре­гу­ли­руе­мый за­твор вхо­дит в во­до­при­ём­ник и, прой­дя по во­до­то­ку, вра­ща­ет гид­рав­лич. тур­би­ну, при­во­дя­щую в дей­ст­вие гид­ро­ге­не­ра­тор. Вы­ход­ное на­пря­же­ние гид­ро­ге­не­ра­то­ров по­вы­ша­ет­ся транс­фор­ма­то­ра­ми для пе­ре­да­чи на рас­пре­де­лит. под­стан­ции, а за­тем – по­тре­би­те­лям. По­сле со­вер­ше­ния ра­бо­ты во­да вы­те­ка­ет в ре­ку. В зда­нии ГЭС раз­ме­ща­ет­ся осн. энер­ге­тич. обо­ру­до­вание: в ма­шин­ном за­ле – гид­ро­аг­ре­га­ты, вспо­мо­гат. обо­ру­до­ва­ние, уст­рой­ст­ва ав­то­ма­тич. управ­ле­ния и кон­тро­ля; на центр. по­сту управ­ле­ния – пульт опе­ра­то­ра-дис­пет­че­ра или ав­то­опе­ра­тор ГЭС. По­вы­шаю­щая транс­фор­ма­тор­ная под­стан­ция мо­жет на­хо­дить­ся как внут­ри зда­ния ГЭС, так и в отд. зда­ни­ях или на от­кры­тых пло­щад­ках. Рас­пре­де­лит. уст­рой­ст­ва за­час­тую рас­по­ла­га­ют­ся на от­кры­той пло­щад­ке. При зда­нии ГЭС или внут­ри не­го соз­да­ёт­ся мон­таж­ная пло­щад­ка для сбор­ки и ре­мон­та обо­ру­до­ва­ния и для вспо­мо­гат. опе­ра­ций по об­слу­жи­ва­нию ГЭС.

Крупнейшие ГЭС мира (2005) *
ГЭС Страна г Год завершения строительства Мощность, тыс. МВт
«Itaipo» Бразилия-Парагвай 1983 12,6
«Guri» Венесуэла 1983 10,0
«Grand Cooley» США 1988 6,8
Саяно-Шушенская Россия 1988 6,4
Красноярская Россия 1972 6,0
«La Grande 2» (с 1981 «Robert-Bourassa») Канада 1981 5,6
«Churchill Falls» Канада 1971 5,4
Братская Россия 1967 4,5
«Tucurui» Бразилия 1986 4,2
Усть-Илимская Россия 1980 3,8
* В 2003 на p. Янцзы (КНР) введено в эксплуатацию 6 блоков ГЭС «Санься» («Три ущелья»), которая при достижении проектной мощности в 18,2 тыс. МВт ежегодно будет производить 84,7 млрд. кВт-ч (2009) и может стать самой большой ГЭС в мире.

По ве­ли­чи­не на­по­ра раз­ли­ча­ют ГЭС вы­со­ко­на­пор­ные (св. 60 м), сред­не­го на­по­ра (до 60 м) и низ­ко­на­пор­ные (3–25 м). На рав­нин­ных ре­ках на­по­ры ред­ко пре­вы­ша­ют 100 м, в гор­ных ус­ло­ви­ях по­сред­ст­вом пло­ти­ны мож­но соз­да­вать на­по­ры до 300 м и бо­лее, а с по­мо­щью де­ри­ва­ции – до 1500 м. От­ли­чит. осо­бен­но­стью ГЭС, со­ору­жае­мых на рав­нин­ных ре­ках (как на мяг­ких ос­но­ва­ни­ях, так и на скаль­ных по­ро­дах), яв­ля­ют­ся боль­шие объ­ё­мы зем­ля­ных и бе­тон­ных ра­бот. В кань­о­нах и гор­ных ущель­ях на твёр­дых скаль­ных ос­но­ва­ни­ях тя­жё­лые гра­ви­та­ци­он­ные пло­ти­ны эко­но­ми­че­ски не­вы­год­ны, для та­ких гид­ро­уз­лов бо­лее эф­фек­тив­ны ароч­ные пло­ти­ны или ароч­но-гра­ви­та­ци­он­ные. В за­ви­си­мо­сти от на­по­ра ис­поль­зу­ют разл. энер­ге­тич. обо­ру­до­ва­ние: на низ­ко­на­пор­ных ГЭС – по­во­рот­но-ло­па­ст­ные или го­ри­зон­таль­ные (ре­же) тур­би­ны; на сред­не­на­пор­ных – по­во­рот­но-ло­па­ст­ные и ра­ди­аль­но-осе­вые тур­би­ны; на вы­со­ко­на­пор­ных – ков­шо­вые и ра­ди­аль­но-осе­вые тур­би­ны.

По схе­ме ис­поль­зо­ва­ния вод­ных ре­сур­сов ГЭС обыч­но под­раз­де­ля­ют на ру­сло­вые, при­пло­тин­ные, де­ри­ва­ци­он­ные (с на­пор­ной и без­на­пор­ной де­ри­ва­ци­ей), сме­шан­ные, гид­ро­ак­ку­му­ли­рую­щие и при­лив­ные. В ру­сло­вых и при­пло­тин­ных ГЭС на­пор во­ды соз­да­ёт­ся пло­ти­ной, пе­ре­го­ра­жи­ваю­щей ре­ку и под­ни­маю­щей уро­вень во­ды в верх­нем бье­фе. При этом не­из­беж­но не­которое за­то­п­ле­ние до­ли­ны ре­ки. Ру­сло­вые и при­пло­тин­ные ГЭС стро­ят как на рав­нин­ных мно­го­вод­ных ре­ках, так и на гор­ных ре­ках в уз­ких сжа­тых до­ли­нах. В со­став со­ору­же­ний ру­сло­вой ГЭС, кро­ме пло­ти­ны, вхо­дят зда­ние ГЭС и во­до­сброс­ные со­ору­же­ния. У ру­сло­вой ГЭС зда­ние с раз­ме­щён­ны­ми в нём гид­ро­аг­ре­га­та­ми слу­жит про­дол­же­ни­ем пло­ти­ны и вме­сте с ней соз­да­ёт на­пор­ный фронт. Для ру­сло­вых ГЭС ха­рак­тер­ны на­по­ры до 30–40 м. На круп­ных рав­нин­ных ре­ках осн. рус­ло обыч­но пе­ре­кры­ва­ет­ся зем­ля­ной пло­ти­ной, к ней при­мы­ка­ет бе­тон­ная во­до­слив­ная пло­ти­на, на ко­то­рой со­ору­жа­ет­ся зда­ние ГЭС. Та­кая ком­по­нов­ка ти­пич­на для мн. отеч. ГЭС на боль­ших рав­нин­ных ре­ках, напр. Волж­ской ГЭС (г. Вол­го­град) мощ­но­стью 2,56 тыс. МВт (1962); Майн­ской ГЭС на р. Ени­сей мощ­но­стью 321 МВт (1987). При бо­лее вы­со­ких на­по­рах зда­ние ГЭС не мо­жет вос­при­ни­мать боль­шое гид­ро­ста­тич. дав­ле­ние во­ды. В этом слу­чае со­ору­жа­ет­ся при­пло­тин­ная ГЭС, у ко­то­рой на­пор­ный фронт на всём про­тя­же­нии пе­ре­кры­ва­ет­ся пло­ти­ной, а зда­ние ГЭС рас­по­ла­га­ет­ся за пло­ти­ной, со сто­ро­ны ниж­не­го бье­фа (напр., Брат­ская ГЭС на р. Ан­га­ра). При­ме­ром др. типа при­пло­тин­ных ГЭС, со­от­вет­ст­вую­щих гор­ным ус­ло­ви­ям, мо­жет быть ком­понов­ка Ну­рек­ской ГЭС на р. Вахш (Тад­жи­ки­стан) про­ект­ной мощ­но­стью 2,7 тыс. МВт, Мин­ге­ча­ур­ской ГЭС на р. Ку­ра (Азер­бай­джан) мощ­но­стью 359 МВт.

В де­ри­ва­ци­он­ных ГЭС во­да в на­ча­ле ис­поль­зуе­мо­го уча­ст­ка ре­ки от­во­дит­ся из реч­но­го рус­ла во­до­во­дом с ук­ло­ном зна­чи­тель­но мень­шим, чем сред­ний ук­лон ре­ки на дан­ном уча­ст­ке, и со спрям­ле­ни­ем из­ги­бов и по­во­ро­тов рус­ла. Ко­нец де­ри­ва­ции под­во­дят к мес­ту рас­по­ло­же­ния зда­ния ГЭС. От­ра­бо­тан­ная во­да ли­бо воз­вра­ща­ет­ся в ре­ку, ли­бо под­во­дит­ся к сле­дую­щей де­ри­ва­ци­он­ной ГЭС. Де­ри­ва­ция вы­год­на, ес­ли ук­лон ре­ки ве­лик. Де­ри­ва­ци­он­ная схе­ма кон­цен­тра­ции на­по­ра (бес­пло­тин­ный во­до­за­бор или низ­кая во­до­за­бор­ная пло­ти­на) на прак­ти­ке при­во­дит к то­му, что из ре­ки за­би­ра­ет­ся лишь не­боль­шая часть её сто­ка. При от­бо­ре все­го сто­ка в на­ча­ле де­ри­ва­ции на ре­ке со­ору­жа­ет­ся бо­лее вы­со­кая пло­ти­на и соз­да­ёт­ся во­до­хра­ни­ли­ще: та­кая схе­ма кон­цен­тра­ции па­де­ния во­ды на­зы­ва­ет­ся сме­шан­ной, т. к. ис­поль­зу­ют­ся оба прин­ци­па соз­да­ния на­по­ра. В ря­де слу­ча­ев с по­мо­щью де­ри­ва­ции про­из­во­дит­ся пе­ре­бро­ска сто­ка ре­ки в со­сед­нюю ре­ку, имею­щую бо­лее низ­кие от­мет­ки рус­ла, напр., на Ин­гур­ской ГЭС (Гру­зия), где сток р. Ин­гу­ри пе­ре­бра­сы­ва­ет­ся тун­не­лем в со­сед­нюю р. Эрисц­ка­ли. Со­ору­же­ния без­на­пор­ных де­ри­ва­ци­он­ных ГЭС со­сто­ят из зда­ния, во­до­за­бор­но­го со­ору­же­ния, во­до­при­ём­ной пло­ти­ны и соб­ст­вен­но де­ри­ва­ции (ка­нал, ло­ток, без­на­пор­ный тун­нель). Круп­ней­шая ГЭС с без­на­пор­ной под­во­дя­щей де­ри­ва­ци­ей – ГЭС «Robert Mo­ses» (США) мощ­но­стью 1,95 тыс. МВт, а с без­на­пор­ной от­во­дя­щей де­ри­ва­ци­ей – Ин­гур­ская ГЭС мощ­но­стью 1,3 тыс. МВт.

На ГЭС с на­пор­ной де­ри­ва­ци­ей во­до­вод про­кла­ды­ва­ет­ся с не­сколь­ко боль­шим про­доль­ным ук­ло­ном, чем при без­на­пор­ной де­ри­ва­ции. При­ме­не­ние на­пор­ной под­во­дя­щей де­ри­ва­ции обу­слов­ли­ва­ет­ся из­ме­няе­мо­стью го­ри­зон­та во­ды в верх­нем бье­фе. Круп­ней­шая стан­ция с на­пор­ной под­во­дя­щей де­ри­ва­ци­ей – ГЭС «Necha­ko-Kemano» (Ка­на­да) про­ект­ной мощ­но­стью 1,79 тыс. МВт. ГЭС с на­пор­ной от­во­дя­щей де­ри­ва­ци­ей при­ме­ня­ет­ся в ус­ло­ви­ях зна­чит. из­ме­не­ний уров­ня во­ды в ре­ке в мес­те вы­хо­да от­во­дя­щей де­ри­ва­ции или по эко­но­мич. со­об­ра­же­ни­ям. В этом слу­чае не­об­хо­ди­мо со­ору­же­ние урав­нит. ре­зер­вуа­ра (в на­ча­ле от­во­дя­щей де­ри­ва­ции) для вы­рав­ни­ва­ния не­ус­та­но­вив­ше­го­ся по­то­ка во­ды в ре­ке – напр., ГЭС «Harspranget» (Шве­ция) мощ­но­стью 350 МВт.

Осо­бое ме­сто за­ни­ма­ют гид­ро­ак­ку­мули­рую­щие элек­тро­стан­ции (ГАЭС) и при­лив­ные элек­тро­стан­ции (ПЭС). ГАЭС яв­ля­ют­ся наи­бо­лее эф­фек­тив­ным ти­пом ма­нёв­рен­ных элек­тро­стан­ций, по­вы­шаю­щих на­дёж­ность и эко­но­мич­ность ра­бо­ты энер­го­сис­те­мы в пе­ри­од по­кры­тия пи­ко­вых на­гру­зок. ПЭС пре­об­ра­зу­ют энер­гию мор. при­ли­вов в элек­три­че­скую и мо­гут быть ис­поль­зо­ва­ны в энер­го­сис­те­мах лишь со­вме­ст­но с энер­ги­ей ре­гу­ли­рую­щих элек­тро­стан­ций, вос­пол­няю­щих про­ва­лы мощ­но­сти ПЭС.

По ус­ло­ви­ям ра­бо­ты и ха­рак­те­ру ис­поль­зо­ва­ния во­ды раз­ли­ча­ют ГЭС на сто­ке без ре­гу­ли­ро­ва­ния, с су­точ­ным, не­дель­ным, се­зон­ным (го­до­вым) и мно­го­лет­ним ре­гу­ли­ро­ва­ни­ем. Отд. ГЭС или кас­ка­ды ГЭС, как пра­ви­ло, ра­бо­та­ют в сис­те­ме со­вме­ст­но с кон­ден­са­ци­он­ны­ми элек­тро­стан­ция­ми, те­п­ло­элек­тро­цен­тра­ля­ми, атом­ны­ми элек­тро­стан­ция­ми, га­зо­тур­бин­ны­ми ус­та­нов­ка­ми (ГТУ), при­чём в за­ви­си­мо­сти от гра­фи­ка на­груз­ки энер­го­сис­те­мы ГЭС мо­гут быть ба­зис­ны­ми, по­лу­пи­ко­вы­ми и пи­ко­вы­ми.

Из всех су­ще­ст­вую­щих ти­пов элек­тро­стан­ций имен­но ГЭС яв­ля­ют­ся наи­бо­лее ма­нёв­рен­ны­ми и спо­соб­ны при не­об­хо­ди­мо­сти су­ще­ст­вен­но уве­ли­чить мощ­ность в счи­та­ные ми­ну­ты, по­кры­вая пи­ко­вые на­груз­ки. Для те­п­ло­вых стан­ций (ТЭС) этот по­ка­за­тель из­ме­ря­ет­ся ча­са­ми, для АЭС – сут­ка­ми. Мощ­ность круп­ней­ших ГЭС ми­ра пре­вы­ша­ет 3 тыс. МВт (табл.).

Малые ГЭС

Ма­лые ГЭС, мощ­ность ко­то­рых не пре­вы­ша­ет 10 МВт, стро­ят­ся на ма­лых ре­ках, во­до­ёмах, они, как пра­ви­ло, бес­пло­тин­ные и вклю­ча­ют ми­ни-ГЭС (ус­та­нов­лен­ная мощ­ность до 1000 кВт) и мик­ро­ ГЭС (мощ­ность 1–100 кВт); по­лу­чи­ли ши­ро­кое раз­ви­тие во мно­гих стра­нах ми­ра со 2-й пол. 1950-х гг. Схе­ма мик­ро­ГЭС пред­став­ле­на на рис. 2. Ма­лые ГЭС пред­на­зна­че­ны для вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии в пром. элек­тро­сеть и/или для ра­бо­ты на ав­то­ном­ную на­груз­ку.

По ха­рак­те­ру ис­пол­не­ния ма­лые ГЭС под­раз­де­ля­ют­ся на два ти­па: реа­ли­зую­щие по­тен­ци­аль­ную энер­гию во­до­то­ка (ста­цио­нар­ные при­пло­тин­ные, с со­вме­ще­ни­ем пло­ти­ны и зда­ния ГЭС; ста­цио­нар­ные бес­пло­тин­ные, с тру­бо­про­во­дом на­пор­ной де­ри­ва­ции; мо­биль­ные в кон­тей­нер­ном ис­пол­не­нии, с ис­поль­зо­ва­ни­ем в ка­че­ст­ве на­пор­ной де­ри­ва­ции пла­сти­ко­вых труб или гиб­ких ар­ми­ро­ван­ных ру­ка­вов; пе­ре­нос­ные мощ­но­стью до 10 кВт); реа­ли­зую­щие не­по­сред­ст­вен­но ки­не­тич. энер­гию во­до­то­ка (по­груж­ные бес­пло­тин­ные, гир­лянд­ные ГЭС и др.).

Диа­па­зон на­по­ра во­ды ко­леб­лет­ся от 3 до 80 м. По но­ми­наль­но­му на­пря­же­нию раз­ли­ча­ют ГЭС низ­ко­го на­пря­же­ния – до 1 кВ; вы­со­ко­го на­пря­же­ния – 1–10 кВ. По час­то­те вра­ще­ния тур­би­ны – от 200 до 1500 обо­ро­тов в ми­ну­ту. Ма­лые ГЭС в Рос­сии по­строе­ны в Ту­ве (мощ­ность 168 кВт), на Ал­тае (мощ­ность 400 кВт), в Кам­чат­ской обл. на р. Бы­ст­рая (мощ­ность 1,7 МВт), кас­кад Тол­ма­чёв­ской ГЭС.

Ми­ни- и мик­ро­ГЭС ус­та­нав­ли­ва­ют­ся так­же в во­до­то­ках (про­дук­то­про­во­дах), где тре­бу­ет­ся при­ме­не­ние га­си­те­лей дав­ле­ния – пить­е­вых во­до­про­во­дах и тех­но­ло­гич. во­до­то­ках пред­при­ятий, во­до­сбро­сах ТЭЦ, а так­же на пром. и ка­на­ли­зац. сто­ках.

Строи­тель­ст­во ма­лых ГЭС ра­цио­наль­но там, где со­ци­аль­но-эко­но­мич. ус­ло­вия и пер­спек­ти­вы раз­ви­тия про­из­во­дит. сил ре­гио­на не тре­бу­ют соз­да­ния боль­шой энер­ге­ти­ки и ма­лые ГЭС мо­гут обес­пе­чить ме­ст­ное энер­го­снаб­же­ние отд. го­ро­дов и по­сёл­ков (напр., ми­ни-ГЭС мощ­но­стью 1000 кВт мо­жет вы­ра­ба­ты­вать 6000 МВт·ч/год элек­тро­энер­гии). Ма­лые ГЭС – на­дёж­ные, эко­ло­ги­че­ски чис­тые, ком­пакт­ные, бы­ст­ро­оку­пае­мые ис­точ­ни­ки элек­тро­энер­гии для де­ре­вень, ху­то­ров, дач­ных по­сёл­ков, фер­мер­ских хо­зяйств в от­да­лён­ных, гор­ных и труд­но­дос­туп­ных рай­онах, где нет по­бли­зо­сти ЛЭП.

Историческая справка

Од­ни из пер­вых гид­ро­элек­трич. ус­та­но­вок мощ­но­стью в неск. со­тен ватт бы­ли со­ору­же­ны в 1876–81 в Штан­гас­се и Лау­фе­не (Гер­ма­ния) и в Грей­сай­де (Анг­лия). Раз­ви­тие ГЭС и их пром. ис­поль­зо­ва­ние тес­но свя­за­но с про­бле­мой пе­ре­да­чи элек­тро­энер­гии на рас­стоя­ние: как пра­ви­ло, мес­та, наи­бо­лее удоб­ные для со­ору­же­ния ГЭС, уда­ле­ны от осн. по­тре­би­те­лей элек­тро­энер­гии. Про­тя­жён­ность су­ще­ст­во­вав­ших в то вре­мя ЛЭП не пре­вы­ша­ла 5–10 км. Со­ору­же­ние круп­ной ЛЭП (170 км) от Лау­фен­ской ГЭС до Франк­фур­та-на-Май­не для снаб­же­ния элек­тро­энер­ги­ей Ме­ж­ду­нар. элек­тро­тех­нич. вы­став­ки (1891) от­кры­ло ши­ро­кие воз­мож­но­сти для раз­ви­тия ГЭС.

Пер­вен­цем гид­ро­энер­ге­ти­ки в Рос­сии сле­ду­ет счи­тать стан­цию на Руд­ном Ал­тае, по­стро­ен­ную в 1892. Эта че­ты­рёх­тур­бин­ная ГЭС (мощ­ность 0,15 МВт) бы­ла соз­да­на под рук. гор­но­го инж. Н. И. Кок­ша­ро­ва для шахт­но­го во­до­отли­ва Зы­ря­нов­ско­го руд­ни­ка на р. Бе­рё­зов­ка (ны­не г. Зы­ря­новск, Ка­зах­стан). В Ев­роп. час­ти Рос­сии пер­вая пром. ГЭС мощ­но­стью 0,26 МВт по­строе­на в 1896 на р. Ох­та близ С.-Пе­тер­бур­га под рук. ин­же­не­ров В. Н. Чи­ко­ле­ва и Р. Э. Клас­со­на. Она снаб­жа­ла элек­тро­энер­ги­ей Ох­тин­ский по­ро­хо­вой за­вод. В 1898 на Лен­ских при­ис­ках (р. Ныг­ри) по­строе­на ГЭС, на ко­то­рой впер­вые в Рос­сии бы­ли ус­та­нов­ле­ны ге­не­ра­то­ры трёх­фаз­но­го (пе­ре­мен­но­го) то­ка. Транс­фор­ма­тор на­пря­же­ни­ем 10 кВ по­зво­лил пе­ре­дать ток на рас­стоя­ние 20 км. Для это­го бы­ла спе­ци­аль­но со­ору­же­на вы­со­ко­вольт­ная ли­ния. В 1909 за­кон­чи­лось строи­тель­ст­во круп­ней­шей в до­ре­во­люц. Рос­сии Гин­ду­куш­ской ГЭС на р. Мур­габ (Турк­ме­ния) мощ­но­стью 1,35 МВт. В пе­ри­од 1905–17 всту­пи­ли в строй Сат­кин­ская, Ала­вер­дин­ская, Ка­ра­куль­тук­ская, Тур­гу­сун­ская, Се­ст­ро­рец­кая и др. ГЭС не­боль­шой мощ­но­сти.

Ста­нов­ле­ние элек­тро­энер­ге­ти­ки СССР (Рос­сии) свя­за­но с ГОЭЛРО пла­ном. Сов. Со­юз впер­вые в ми­ре на­чал стро­ить круп­ные гид­ро­уз­лы на мяг­ких ос­но­ва­ни­ях. В СССР (Рос­сии) бы­ли по­строе­ны пло­ти­ны но­вых ти­пов, чрез­вы­чай­но вы­со­кие, а в отд. слу­ча­ях – ре­корд­ные по вы­со­те в ми­ро­вой прак­ти­ке: ароч­ные – Ин­гур­ская (выс. 271 м), Чир­кей­ская (230 м); ароч­но-гра­ви­та­ци­он­ные – Са­ян­ская (236 м), Ток­то­гуль­ская (215 м); гра­вий­но-га­леч­ни­ко­вая – Ну­рек­ская (310 м); пло­ти­ны в рай­онах веч­ной мерз­ло­ты – Ма­ма­кан­ская, Ви­люй­ская и Хан­тай­ская. В 1970-х гг. про­дол­жа­лось строи­тель­ст­во круп­ных гид­ро­уз­лов с вы­со­ки­ми пло­ти­на­ми в вы­со­ко­сейс­мич­ных рай­онах (Ток­то­гуль­ский в зо­не св. 9 бал­лов и ряд др.).

Источник

Гидроэлектростанция «Три ущелья» в Китае.

«Три ущелья» — крупнейшая в мире гравитационная плотинная гидроэлектростанция, которая находится на реке Янцзы в китайской провинции Хубэй.

Исток реки Янцзы находится в Тибете на высоте 5600 метров. Река протекает по горной местности, а в районе «Трех ущелий» прорывается через горный хребет Ушань и выходит на равнину. Место, где воды Янцзы низвергаются с большой высоты в узкую долину, было выбрано для сооружения мощнейшей гидроэлектростанции.

Читайте также:  Когда замерзают реки месяц

Строительство объекта началось в 1992 году и завершилось в мае 2012 году. На сегодняшний день гидроэлектростанция «Три ущелья» является крупнейшим гидротехническим сооружением в мире. Стоимость строительства составила $30,5 млрд. Почти треть бюджета было израсходовано на переселение 1,3 млн человек из прибрежных районов.

Источниками финансирования плотины явились: Фонд строительства «Трех ущелий», доход от ГЭС «Гэяжоуба», займы китайских банков и иностранных коммерческих банков, корпоративные облигации, а также доход, полученный от эксплуатации плотны. Также были установлены дополнительные сборы для жителей провинций, использующих производимую ГЭС электроэнергию.

Плотина «Три ущелья». Источник: monkeytales.net

Впервые идея строительства крупной ГЭС на реке Янцзы возникла в 1919 году, ее озвучил первый президент КНДР Сунь Ятсен. Однако реализация масштабного проекта затянулась почти на столетие. В 1932 году о возможности строительства гидроэлектростанции задумалось правительство Чан Кайши, но политическая нестабильность не позволила реализовать проект. После победы коммунистов о необходимости строительства плотины и гидроэлектростанции на реке Янцзы высказался Мао Цзедун, однако отсутствие финансовых ресурсов снова отодвинуло реализацию проекта.

Освоение реки Янцзы началось в 1970 году с менее глобального проекта – сооружения ГЭС «Гэчжоуба». Гидроэлектростанция руслового типа мощностью 3,15 ГВт находится ниже по течению реки и выполняет функции контррегулятора для «Трех ущелий».

И только лишь в 1992 году решением Всекитайского собрания народных представителей началась подготовка к строительству крупнейшей в мире гидроэлектростанции «Три ущелья». Интересно, что из 2633 делегатов поддержали проект чуть больше половины – 1767 человек. Строительные работы начались 14 декабря 1994 года, а официальной датой ввода ГЭС в эксплуатацию является 4 июля 2012 года.

СССР приложил немало усилий для того, чтобы грандиозный китайский проект осуществился: советские инженеры осуществляли инженерные изыскания в створе реки и выполняли другие предпроектные работы.

В конструктивном плане ГЭС «Три ущелья» – типичная гравитационная бетонная плотина с поверхностным водосбросом. Водосброс расположен по центру сооружения и рассчитан на пропуск 116 000 кубометров воды в секунду.

Устойчивость гравитационной плотины обеспечивается за счет использования силы трения по основанию, пропорциональной собственному весу плотины.

Длина – 2,3 км;
Высота – 181 метр;
Ширина у основания – 115 метров, ширина на гребне – 40 метров;
Масса бетонного монолита в основании – свыше 65,5 млн тонн;
Площадь образованного водохранилища – 632 кв. км.
Объем воды в водохранилище – 39,3 куб. км.

Гравитационная бетонная плотина;
Левобережное приплотинное здание ГЭС с 14 гидроагрегатами;
Правобережное приплотинное здание ГЭС с 12 гидроагрегатами;
Правобережное подземное здание ГЭС с 6 гидроагрегатами;
Двухниточный пятиступенчатый судоходный шлюз для грузовых судов (размеры камер 280×35×5 метров);
Судоподъемник для пассажирских судов (грузоподъемность 3 000 тонн).

Гидроэлектростанция «Три ущелья» является центром формируемой единой энергосистемы Китая. Изначально планировалось, что ГЭС будет обеспечивать 10% потребности страны в электроэнергии, однако сегодня в связи с масштабным ростом экономики, эта цифра сократилась до 2%.

Создание крупного водохранилища позволило улучшить условия для судоходства, и грузопоток вырос в 5-6 раз. Также водохранилище позволяет эффективно защищать прилежащие территории от наводнения, а в засушливые периоды использовать водные ресурсы для орошения сельскохозяйственных угодий.

Крупнейший в мире судоприемник спроектирован специалистами Китая и Германии. Источник: russian.news.cn

Уменьшение загрязнения атмосферы за счет снижения выбросов на тепловых электростанциях;
Улучшение судоходства на реке (оборудованный пятью шлюзами гидроузел увеличил местный грузооборот в 10 раз);
Снижение риска затопления территорий расположенных ниже по течению реки.

По данным НАСА, огромная масса воды в водохранилище привела к изменению инерции вращения Земли, и сутки удлинились на 0,06 микросекунды.

Затопление плодородных земель в областях выше по течению;
Вымирание нескольких видов речной рыбы;
Снижение естественной удобряемости земель в нижних районах;
Повышение риска оползней;
Опасность для людей (при прорыве плотины в зоне затопления окажутся более 360 млн человек).

Источник

Гэс в нижнем течении реки

В мире есть два совершенно уникальных по своим параметрам речных участка, которые позволяют без создания колоссальных по своим размерам водохранилищ возвести ГЭС с параметрами, которые кажутся почти фантастическими. Один – это нижнее течение реки Конго в районе т.н. «водопадов Ливингстона», где возможно сооружение ГЭС мощностью около 40 ГВт. Второй – участок среднего течения Брахмапутры, где она прорывается через Гималаи, так называемый Диханг. И если перспективы проекта мощнейшей ГЭС на Конго пока сомнительны, то появление сверхмощных станций на Брахмапутре в обозримом будущем вполне вероятно. Расскажем об этом подробнее.

Брахмапутра в районе Диханг. Фото отсюда

Брахмапутра – одна из великих рек Азии, считается самой высокогорной рекой в мире. Ее истоки находятся на высоте почти 5000 м. На протяжении примерно 1200 км река течет по Тибету на восток в довольно широкой долине, имея на этом участке название Ярлунг Цангпо. Падения тут не особенно велики, так что грандиозную ГЭС не построишь. Совсем другое дело – следующий участок, где река резко поворачивает на юг, прорываясь через Гималаи и образуя огромную излучину. На этом участке протяженностью около 300 км падение реки составляет около 2200 м, река протекает по системе глубочайших (до 6 км!) ущелий Диханг. Расходы воды на этом участке составляют около 16000 м3/с. Природа создала уникальные условия для строительства мощнейших деривационных ГЭС, поскольку излучина реки вполне может быть спрямлена тоннелями.

Данный участок реки находится на территории Китая, который в настоящее время без сомнений является гидроэнергетической державой №1 в мире. Неудивительно, что столь уникальный участок не мог оказаться вне внимания китайских гидротехников. Но сразу отметим, что о проектах китайских сверхмощных ГЭС на Брахмапутре известно немного – Китай традиционно не склонен к широкому освещению своих перспективных проектов в области гидроэнергетики. Тем не менее, кое-что все-таки известно.

Итак, на излучине Брахмапутры предварительно выявлена возможность сооружения двух сверхмощных ГЭС – Motuo мощностью 38 ГВт и Daduqia мощностью 43,8 ГВт (напомню, что самая мощная в мире ГЭС «Три Ущелья» имеет мощность «всего» 22,4 ГВт). Обе станции запланированы по деривационной схеме – они спрямляют излучину реки с помощью системы тоннелей, длиной более 30 км каждый. При этом, напор на турбинах будет составлять 2000-2300 м, что также будет являться абсолютным рекордом (сейчас титул обладателя самой высоконапорной турбины принадлежит ГЭС Бъедрон, напор составляет 1869 м).

Пока никаких данных о возможных сроках реализации этих проектов нет. Но если такое решение будет принято, китайским гидротехникам придется решать чрезвычайно амбициозные задачи. Район строительства находится в труднопроходимой горной местности, куда нет нормальных дорог. Потребуются колоссальные объемы подземных работ. Необходимо будет создать уникальные по своим параметрам гидротурбины и другое оборудование, причем в большом количестве – даже если принять мощность каждой турбины в 1000 МВт, их потребуется около 80 штук! Да и выдача столь огромного количества электроэнергии и мощности в энергосистему представляет собой неординарную инженерную задачу. И в то же время, нет особых сомнений в том, что если Китай поставит перед собой такую задачу – он ее решит. Во всяком случае, первую гидроэлектростанцию на Брахмапутре Китайцы уже строят – это ГЭС Zangmu мощностью 510 МВт.

Кстати, свои виды на Брахмапутру имеет и Индия, куда эта река уходит из Китая. Индийскими гидротехниками предварительно определена возможность строительства на ней двух ГЭС – Upper Siang мощностью 9,75 ГВт и Lower Siang мощностью 2,7 ГВт. Не китайские гиганты, конечно, но тоже солидно. При этом по Lower Siang имеются вполне конкретные планы строительства с пуском этой ГЭС в 2016 году.

Источник



5 крупнейших гидроэлектростанций (ГЭС) России (6 фото)

Сейчас в России действуют около 190 гидроэлектростанций самых разных мощностей — от совсем маленьких менее 10 Мвт до гигантов свыше 1000 МВт. Примерно 18% всей российской электроэнергии вырабатывают именно ГЭС.

Саяно-Шушенская ГЭС имеет максимальную номинальную мощность и высоту плотины в России

Благодаря способности быстро менять мощность ГЭС покрывают пиковые нагрузки энергопотребления, позволяя тепловым и атомным станциям работать в экономичных режимах, а также из-за большой надежности и отсутствия необходимости в поставках топлива обеспечивают функционирование энергосистемы при нештатных ситуациях.

В целом ГЭС считаются экологичными, так как генерируют электричество из возобновляемых источников как вода — как вечный двигатель, однако способны локально изменять климат и выводят из оборота значительное число затапливаемых территорий. В некоторых российских регионах как Магаданская область и горные республики Северного Кавказа ГЭС генерируют около 90 % электроэнергии. Помимо энергетической функции водохранилища при ГЭС снабжают водой прилегающие города и заводы в них, защищают от паводков, повышают глубину реки, обеспечивая судоходство крупных грузовых судов (в главную очередь это относится к Волге и Каме).

Все ГЭС из нашего топа расположены в Сибири в бассейне Енисея и впадающей в него Ангары, где холмистый рельеф и малая заселенность территории позволяют затапливать большие площади земель под водохранилища с минимальными затратами на переселение людей. Самая крупная в европейской части России (а также во всей Европе), Волжская ГЭС с годовой выработкой 11,1 млн. Квт/ч, построена на Волге между городами Волгоград и Волжский.

Станции в нашем рейтинге ранжированы по фактической среднегодовой многолетней выработке электроэнергии без учета установленной номинальной мощности. Почти все они, кроме одной, были построены на ударных стройках во времена СССР.

1.Братская ГЭС (22,6 млн. Квт/ч)

ГЭС с номинальной мощность 4500 МВт расположена в Иркутской области на реке Ангаре около города Братска. Она хоть и уступает по мощности двум другим станциям, однако вырабатывает рекордный объем электроэнергии, сопоставимый с крупнейшими АЭС.

Ее начали строить в 1954 году, а запустили в 1967 году. Является второй из четырех ступеней Ангарского каскада ГЭС. Плотина станции высотой 125 метров и длиной чуть менее километра образует Братское водохранилище – крупнейшее в России и одно из самых больших в мире по полезному объему. По верху плотины проходит автодорога «Вилюй» и ж/д ветка БАМ. Судопропускных шлюзов гидроузел не имеет.

Владеет ГЭС компания En+ Group, материнская компания Русала олигарха Олега Дерипаска, что неудивительно, ведь основным потребителем энергии является Братский алюминиевый завод.

2.Саяно-Шушенская ГЭС (21,8 млн. Квт/ч)

Красноярский край / Республика Хакасия

Это крупнейшая по мощности (но не по генерации) электростанция России — 6400 МВти входит в топ-10 мощнейших действующих гидроэлектростанций во всем мире.В 2014 году станция, восстановленная после продолжительных работ из-за аварии 2009 года, вышла на полную нагрузку. Станция принадлежит госкомпании РусГидро, а главным потребителем является энергосистема Сибири, в т.ч. Саянский и Хакасский алюминиевые заводы Русала. Стройка плотины началась еще в 1963 году, но гидроагрегаты были запущены в строй лишь к 1985 году. Шлюзами для судов не оборудована.

Плотина имеет максимальную в России высоту 242 метра, а ее длина — больше километра. Она является верхней ступенью Енисейского каскада ГЭС на реке Енисее и находится на границе между Красноярским краем и Хакасией, у специально построенного для гидростроевцев поселка Черемушки.

Летом 2020 года в честь Дня России на плотине нарисовали самое большое в РФ патриотичное граффити с надписью Россия в цветах триколора размерами 50х500 метров.

3.Усть-Илимская ГЭС (21,7 млн. Квт/ч)

Станция мощностью 3840 МВт находится на Ангаре в районе города Усть-Илимск Иркутской области и является третьей ступенью в каскаде из 4 ГЭС на Ангаре. Первая станция – Иркутская, вторая – Братская и четвертая, самая нижняя по течению, – Богучанская. В отличие от других ГЭС проход и проезд по дамбе здесь закрыты и охраняются.

Гидроузел начали строить в 1963 году, а полностью она была запущена в 1979 году. Высота плотины 105 метров, длина — почти 1,5 километра. Пропуска судов нет. Станция образовывает водохранилище длиной 300 км и шириной до 12 км.

Основной потребитель энергии — Братский и Иркутский алюминиевый заводы, Иркутский авиазавод, а также целлюлозно-бумажные заводы. ГЭС обеспечивает энергией и водой промышленность 80-тысячного города-спутника Усть-Илимска. Контролирующий владелец — ЕвроСибЭнерго Дерипаски. До 2016 года станция принадлежала Русгидро.

4.Красноярская ГЭС (18,4 млн. Квт/ч)

Станция мощностью 6000 МВт находится в 40 км от Красноярска вверх по течению Енисея и является третьей, нижней ступенью Енисейского каскада ГЭС. Непосредственно у станции находится город-спутник Дивногорск. Именно она запечатлена на 10-рублевой банкноте. Стройка велась с 1956 года, агрегаты полностью запущены к 1971 году. Плотина высотой 128 метров и длиной 1072 метра образовала Красноярское водохранилище длиной 388 км и расстоянием между берегами до 15 км.

Как доп. функция плотина ГЭС защищает лежащие ниже по течению Енисея земли от наводнения, регулируя уровень воды во время паводков.

Читайте также:  Когда начинается навигация по москве реке в 2021 году

Принадлежит ЕвроСибЭнерго, компании под контролем Дерипаски. Одним из крупнейших потребителей энергии является Красноярский алюминиевый завод.

На Красноярском гидроузле есть уникальный для России судоподъемник, открытый в 1982 году, который поднимает корабли в гигантской бадье -бассейне на высоту 100 метров.

5.Богучанская ГЭС (14,0 млн. Квт/ч)

Электростанция мощностью турбин почти 3000 МВт является нижней ступенью каскада ГЭС на реке Ангаре. Ее строили долгих 43 года, с 1974 по 2017 годы — единственная ГЭС, пущенная, а точнее достроенная в постсоветский период. Станция повсюду окружена тайгой, а в 11 км находится город-спутник Кодинск. Высота плотины почти 100 метров, а длина — рекордные 2,7 километра, которая образует водохранилище длиной 375 км — до соседней Усть-Илимской ГЭС. Шлюзы для пропуска судов не предусмотрены.

Владельцами станции являются Русгидро и Русал. Основной потребитель энергии — Богучанский алюминиевый завод.

Источник

Гэс в нижнем течении реки

ВСЯ ЭНЕРГЕТИКА РОССИИ / Волжская ГЭС

Волжская ГЭС — крупнейшая гидроэлектростанция Волжско-Камского каскада и Европы. Ее установленная мощность составляет 2639,5 МВт.

Гидроэлектростанция является важным звеном Единой энергетической системы России и соединена с нею высоковольтными линиями электропередачи напряжением 220 и 500 кВ переменного тока и 800 кВ постоянного тока.

Волжская ГЭС предназначена для покрытия пиковой части графика нагрузки в ЕЭС России.

Эксплуатационные и технико-экономические показатели гидроэлектростанции

Среднегодовая выработка электроэнергии, млрд кВт·ч 11,1
Число часов использования среднегодовой установленной мощности 4000-4500
Расход электроэнергии на собственные нужды, % 0,2

Проект Волжской гидроэлектростанции разработан Всесоюзным институтом «Гидропроект» имени С.Я. Жука с участием других проектных организаций.

Характеристика района расположения Волгоградского гидроузла

Гидроузел основных сооружений Волжской ГЭС расположен в нижнем течении реки Волги, севернее г. Волгограда.

Средний многолетний расход в створе гидроузла — 7 960 м³/с. Максимальный зарегистрированный расход воды достигал 59 000 м³/с (1926 г.). В маловодные годы летом естественные расходы воды в реке снижались до 1 800 м³/с, а в отдельные дни ледостава — до 500 м³/с. Расчетный максимальный расход воды в естественных условиях для нормальных условий эксплуатации гидроузла принят равным 63 000 м³/с (с вероятностью 0,1%).

Основанием гидротехнических сооружений гидроузла служат глины, мелкозернистые пески и сцементированный песчано-глинистый грунт алеврит.

Компоновка основных гидротехнических сооружений гидроузла определяется особенностями геологического строения створа.

Русло Волги перекрыто земляной плотиной. К ней слева (если смотреть со стороны верхнего бьефа) примыкает здание гидроэлектростанции. Перед зданием ГЭС расположено сороудерживающее сооружение. С левой стороны к зданию ГЭС примыкает бетонная водосливная плотина. Пойма реки между водосливной плотиной и левым берегом перекрыта левобережной земляной плотиной. Судоходные сооружения расположены у левого берега.

В состав сооружений гидроузла также входят: постоянные железнодорожный и шоссейный переходы, открытые распределительные устройства напряжением 220 и 500 кВ.

Длина напорного фронта гидроузла, м 4900
в том числе по бетонным сооружениям 1600
Напор на сооружения (максимальный), м (при пропуске половодья вероятностью 0,1 %) 15,3
Суммарная водопропускная способность сооружений гидроузла при НПУ, м³/с 63060
в том числе: через здание ГЭС 31980
через водосливную плотину 30850
Водохранилище, созданное напорными сооружениями гидроузла, имеет следующие размеры:
объем полный, млн м3 31450
объем полезный, млн м3 8250
площадь зеркала, км2 3117

Водохранилище рассчитано на суточное регулирование с недельным циклом. В паводковый период гидроэлектростанция работает в базисе графика электрической нагрузки энергосистемы, а излишки воды сбрасываются через водосливную плотину.

Выдача мощности с гидроэлектростанции производится на напряжении 220 и 500 кВ переменного тока и 800 кВ постоянного тока.

Связь повышающих трансформаторов с ОРУ 220 кВ осуществляется маслонаполненными кабелями. Выводы из здания ГЭС на ОРУ 500 кВ выполнены воздушными линиями.

Подстанция постоянного тока состоит из последовательно соединенных шестифазных выпрямительных мостов на выпрямленное напряжение 100 кВ каждый. Средняя точка на стороне постоянного тока присоединена к заземлителю, что позволяет использовать электропередачу постоянного тока как две независимые полуцепи с напряжением полюсов относительно земли 400 кВ.

Электроснабжение потребителей региона осуществляется на напряжении 220 кВ. С объединенной энергосистемой Центра гидроэлектростанция связана двумя линиями электропередачи 500 кВ; максимальная мощность передачи — 1500 тыс. кВт.

На напряжении 800 кВ постоянного тока осуществляется связь с энергосистемой Украины; мощность передачи — 360 тыс. кВт.

[ Spoiler (click to open)]Подготовительные работы были начаты в конце 1950 г. Под защитой перемычек в сухих котлованах возводилось здание ГЭС, водосливная плотина, судоходный шлюз и пойменный участок земляной плотины. Одновременно способом гидромеханизации велись работы по устройству подводящих и отводящих каналов. Пропуск расходов воды в реке и судоходство в этот период осуществлялись через основное русло Волги, стесненное перемычками. После окончания всех работ по подводным частям сооружений котлованы были затоплены (23 октября 1958 г.).

Основное русло Волги шириной около 1000 м перекрывалось в две очереди: сначала было произведено сужение русла отсыпкой банкета с оставлением прорана шириной 300 м, а затем (31 октября — 1 ноября 1958 г.) был перекрыт проран. Расходы воды в это время осуществлялись через водопропускные отверстия бетонных сооружений.

В декабре 1958 г. были введены в эксплуатацию первые три гидроагрегата. В 1959 г. было смонтировано 9 гидроагрегатов и в течение 1960 г. — остальные, кроме последнего, опытного.

Создание напорного фронта гидроузла было завершено в течение 1959—1960 гг., и 17 июня 1960 г. водохранилище было наполнено до нормального подпорного уровня.

Торжественное открытие гидроэлектростанции состоялось 10 сентября 1961 г.

Крупнейшая в 1961 году в мире гидроэлектростанция — выдающееся энергетическое сооружение, великолепный образец инженерно-строительной и архитектурной творческой мысли была воздвигнута в рекордно короткие сроки. Первый грунт в котловане для будущей гидроэлектростанции был вынут в 1952 г. А в декабре 1958 года уже был пущен первый гидроагрегат. Мировая практика сооружения электростанций не знала подобных объемов и темпов работ.

В ходе сооружения ГЭС и ее эксплуатации немало различных сложных строительных и инженерно-технических задач решались по-новому.

Впервые в мировой практике советские специалисты обосновали возможность сооружения крупных гидроузлов на нескальных основаниях.

Высокие темпы строительства стали возможны потому, что установка гидроагрегатов велась более укрупненными узлами. Это позволило сократить время на монтаж одной турбины с 60 до 49 суток.

Волжская ГЭС — первая гидроэлектростанция в мире, где была разработана быстродействующая система возбуждения гидрогенераторов с применением управляемых преобразователей. Она позволила решить проблемы передачи энергии на большие расстояния.

В июле 2014 года на Волжской ГЭС после реконструкции введен в эксплуатацию гидроагрегат №21, на котором заменили гидравлическую турбину и генератор, вспомогательное оборудование, тиристорную систему возбуждения, систему автоматики и управления. Новая турбина обладает улучшенными техническими характеристиками, что в перспективе позволит увеличить мощность агрегата на 10,5 МВт. Обновление оборудования проводится в соответствии с Программой комплексной модернизации (ПКМ) РусГидро.

В рамках технического перевооружения Волжской ГЭС в период с 1998 по 2013 гг. гидроэнергетики заменили первые 12 турбин. Гидроагрегат №21 модернизирован уже по новому долгосрочному договору между «РусГидро» и «Силовыми машинами». Условия контракта предполагают замену 10 гидротурбин и 22 генераторов. Генеральный подрядчик отвечает также за демонтаж старого и монтаж нового оборудования, шеф-монтаж и пуско-наладку. Таким образом, к настоящему времени на станции заменено 13 гидротурбин и 1 генератор. Все 22 гидроагрегата Волжской ГЭС планируется заменить к 2021 году.

Программа комплексной модернизации Волжской ГЭС рассчитана на период до 2025 года. На ее реализацию запланировано 58,4 млрд руб. Кроме замены гидроагрегатов на принципиально новые, ПКМ включает в себя: модернизацию систем автоматического управления гидроагрегатов; комплексную модернизацию оборудования ОРУ-500 кВ; реконструкцию ОРУ 220 кВ. Будут заменены силовые трансформаторы 220 и 500 кВ, затворы водосливной плотины и другое гидромеханическое оборудование.

ПКМ позволит значительно повысить надежность и эксплуатационные характеристики оборудования, а также увеличить установленную мощность Волжской ГЭС на 147 МВт (относительно конца 2011 года – начала реализации ПКМ). В итоге в результате технического перевооружения и комплексной модернизации к концу 2025 года установленная мощность крупнейшей ГЭС в Европе вырастет до 2744,5 МВт относительно проектной величины (2541 МВт).

Проектирование, Строительство и Эксплуатация ГЭС

Опыт возведения на глинистых и песчаных грунтах крупных бетонных напорных гидросооружений (канала имени Москвы, Свирских и Верхневолжских ГЭС) и полученные к началу 1950-х годов результаты исследований по проекту Куйбышевского гидроузла, обосновавшему возможность строительства на песчаном основании мощной бетонной водосливной плотины, позволили спроектировать использование водных ресурсов Нижней Волги с учетом строительства ГЭС на любых нескальных грунтах.

При выборе створа Сталинградского гидроузла были приняты во внимание особенности Волго-Ахтубинской поймы — ее затопление нанесло бы крупный ущерб сельскому хозяйству, в связи с чем, в первую очередь, изучались условия возведения гидроузла выше Волгограда, в непосредственной близости к городу, который после восстановления вновь становился крупнейшим промышленным центром страны.

Было намечено построить Сталинградский гидроузел, имеющий на тот момент более выгодные по сравнению с Саратовским водно-энергетические показатели.

6 августа 1950 г. на основании разработанной Гидропроектом схемы использования нижнего течения Волги было принято, а 31 августа опубликовано постановление Совета Министров СССР №3555 о сооружении в створе выше г. Сталинграда ГЭС мощностью 1,7 млн кВт с НПУ 30,0 и выработкой около 10 млрд кВт·ч электроэнергии в средний по водности год. Как и вотношении других волжских и камских гидроузлов, предусматривалось, что при строительстве Волжской ГЭС будут комплексно решены вопросы энергетики, водного речного и железнодорожного транспорта, а также орошения.

17 августа 1950 г. в соответствии с приказом № 0558 МВД СССР для обслуживания работ Сталинградгидростроя был создан Ахтублаг. Сталинградстрой и лагерь при нем возглавил знаменитый гидростроитель, начальник восстановления Днепровской ГЭС, генеральный директор 2 ранга электростанций Федор Георгиевич Логинов.

ГЭС проектировалась специализированными отделами Гидропроекта, судоходные шлюзы — его ленинградским отделением. Параллельно с проектными работами в научно-исследовательском секторе Гидропроекта и на открытой модели гидроузла — так называемой «малой ГЭС», построенной у подножия знаменитого Мамаева кургана в Сталинграде в пропорции 1:150, были развернуты исследования по выбору компоновки основных сооружений, производству работ по перекрытию русла Волги, гашению энергии в нижнем бьефе и др.

Поскольку Волгоградский гидроузел проектировался с учетом опыта, накопленного в ходе строительства и начальной эксплуатации Волжской ГЭС имени В.И. Ленина, проектировщикам удалось избежать многих «подводных камней» и принять ряд рациональных решений. Не случайно в 1956—1957 гг., после смерти Сталина и расформирования Ахтублага на строительство гидроузла, объявленное ударной комсомольской стройкой, потянулись вольнонаемные, в основном, с Куйбышевгидростроя. Во многом этому способствовала политика руководителя строительства. Впервые в истории отечественного гидростроения на Сталинградской ГЭС отказались от строительства временного жилья.

В 1950—1951 гг. силами заключенных Ахтублага начались разработка котлованов будущих гидросооружений, строительство Волго-Ахтубинского канала и жилья для вольнонаемных строителей гидроузла.

В мае 1951 г. проектное задание ГЭС было представлено в правительство. Экспертную комиссию Госстроя СССР возглавил доктор техн. наук, проф. К.А. Михайлов. А 3 мая 1952 г. Совет Министров СССР утвердил проектное задание Сталинградского гидроузла, в составе сооружений: ГЭС с 17 гидроагрегатами общей мощностью 1,785 млн кВт и выработкой электроэнергии около 10,0 млрд кВт·ч в средний по водности год (с дополнительным блоком для установки в дальнейшем 18-го гидроагрегата); бетонной и земляной плотин с устройством по ним железнодорожной и автомобильной дорог через Волгу; двух линий двухкамерных бетонных шлюзов с камерами 290×30 м и глубиной на порогах 4 м; Волго-Ахтубинского канала для обводнения р. Ахтубы, часть которой перекрывалась сооружениями гидроузла.

Проектным заданием предусматривалось также сооружение высоковольтных ЛЭП напряжениям 400, 220 и 110 кВ.

5 сентября 1954 г. в основание Сталинградского гидроузла уложен первый кубометр бетона.

Под защитой перемычек в сухих котлованах началось возведение здания ГЭС, водосливной плотины, судоходного шлюза и пойменного участка земляной плотины. Одновременно способом гидромеханизации велись работы по устройству подводящих и отводящих каналов.

В ноябре 1954 г. Ф. Г. Логинова назначают министром строительства электростанций. В 1956 г. стройку возглавил А.П. Александров, переведенный со строительства Куйбышевской ГЭС.

В проектировании и сооружении гидроузла приняли участие 11 ведущих научно-исследовательских институтов страны, а в общей сложности (помимо Гидропроекта и его филиалов) около 100 проектных институтов, НИИ, учебных заведений и заводских конструкторских бюро. Академия наук СССР неоднократно проводила на строительстве заседания по конкретным вопросам гидротехнического строительства.

В техническом проекте, утвержденном 21 сентября 1956 г. коллегией Министерства строительства электростанции СССР, предусматривалось вместо 18 гидроагрегатов мощностью по 105 тыс. кВт каждый установить 22 агрегата (в 1957—1958 гг., опираясь на результаты энергетических и кавитационных исследований, проведенных на крупномасштабной модели гидроузла, и натурных испытаний, установленных к тому времени гидротурбин Волжской ГЭС им. В.И. Ленина, была выявлена возможность повысить мощность гидроагрегатов со 105 до 115 тыс. кВт, что увеличило установленную мощность Волгоградской ГЭС до 2563 тыс. кВт). Было предложено также построить отдельное сороудерживающее сооружение, а низкий машинный зал полуоткрытого типа заменить закрытым.

Читайте также:  Река крапивенка тверская область осташковский район

Впоследствии, с учетом опыта эксплуатации Куйбышевской ГЭС, в проекте Волгоградского гидроузла было дополнительно внесено строительство рыбопропускных сооружений: рыбоподъемника и межшлюзовой ГЭС с тремя гидроагрегатами общей мощностью 33,0 тыс. кВт.

Благодаря упрощению конструкций основных сооружений гидроузла и некоторым другим решениям в ходе рабочего проектирования удалось снизить его сметную стоимость на 7%. На удешевлении строительства сказался и новый партийный курс — «на устранение. всякого рода архитектурных излишеств и внедрение индустриальных методов строительства». Из проекта были убраны башни, шпили, скульптуры и прочие «украшения».

Из Технического отчета о проектировании и строительстве Волжской ГЭС им. ХХII съезда КПСС: «При строительстве Волжской ГЭС имени В.И. Ленина мощностью 2,3 млн кВт одновременно прокладывались линии электропередачи напряжением 400 кВ Куйбышев — Москва и напряжением 500 кВ Куйбышев — Урал. Это позволило объединить энергосистемы Центра, Поволжья и Урала и повысило надежность их работы. Однако в дальнейшем эти действующие гидроэлектростанции не смогут покрывать пиковую и полупиковую зоны суточных графиков нагрузок в Единой энергетической системе Европейской части СССР как в средние по водности, так и в маловодные годы. Значительную долю этой работы должна была взять на себя Волжская ГЭС имени XXII съезда КПСС, которая обеспечит замену около 3,2 млн кВт мощности тепловых электростанций и станет крупнейшим регулятором мощности в Единой энергетической системе Европейской части СССР.

Для нормальной эксплуатации гигантского энергообъединепия Европейской части СССР и поддержания в нем постоянной частоты переменного тока требуется специальный резерв мощности. Значительную долю резервных функций в системе должна выполнять Волжская ГЭС имени ХХП съезда КПСС. Суммарный резерв мощности на ней, необходимый для поддержания частоты гака и замены при необходимости агрегатов, работающих в Единой энергетической системе тепловых электростанций, мог достигать, по данным проектных проработок, 400-500 тыс. кВт (в маловодные годы).

Таким образом, Волжская ГЭС имени XXII съезда КПСС является не только крупнейшей гидроэлектростанцией Волжске Камского каскада, но до ввода в эксплуатацию Братской ГЭС на Ангаре была также в самой мощной гидроэлектростанцией в мире».

23 октября 1958 г. после возведения бетонных сооружений гидроузла и окончания навигации были затоплены котлованы. Волга перекрывалась в две очереди: сначала отсыпкой банкета было сужено основное русло, затем был перекрыт 300-метровый проран. 31 октября в 10 часов вечера Волга была перекрыта.

Чтобы ускорить ввод ГЭС на полную мощность, проектировщики и строители сделали немало нововведений. Так, при строительстве Волжской ГЭС, впервые в стране разработаны и применены вибрационные машины (катки, погружатели, молоты), крупноблочные и крупнопанельные керамзито-бетонные конструкции, гидровибробурение скважин и многие другие новые в гидростроительстве механизмы и технологии. Машинный зал (длиной свыше 730, шириной 24 и высотой 27 м) был полностью выполнен из сборного железобетона. Арматурные металлоконструкции. Гидроагрегаты и другое технологическое оборудование монтировались крупными элементами. При этом уровень комплексной механизации земляных, бетонных и монтажных работ составил 97—100%. На монтажной площадке и в двух первых секциях ГЭС был организован поточный метод монтажа нескольких агрегатов одновременно. Не случайно, уже в декабре 1958 г. при частично наполненном водохранилище были пущены три первые гидроагрегата с диаметром рабочего колеса турбины 9,3 м, удостоенные в том же году Большого приза на Всемирной выставке в Брюсселе.

Именно 1958 год в истории строительства Сталинградского гидроузла был самым напряженным и ответственным. Если еще точнее, то время с 23 октября по 22 декабря. В этот короткий промежуток спрессовано несколько исторических событий: затопление котлована, перекрытие Волги и, наконец, пуск первых гидроагрегатов ГЭС.

Практически одновременный, да еще и досрочный пуск агрегатов на год раньше установленного правительством срока создавал дополнительные трудности. Требовалась не только круглосуточная работа тысяч людей, но и неординарные организационные меры, технические решения.

По предложению главного инженера Сталинградгидростроя К. С. Иванова монтаж гидроагрегатов был начат с пятого, а место, отведенное под первый, второй, третий и четвертый, использовано для расширения монтажной площадки. Это позволило вести укрупнительную сборку всех трех агрегатов одновременно. Собственно, монтаж как таковой пусковых гидроагрегатов начался в августе 1958 года укрупненными узлами весом до 730 тонн. Напряженно работали строители, монтажники «Гидромонтажа», «Спецгидроэнергомонтажа» и «Гидроэлектромонтажа». Без их ударного труда успех был бы невозможен.

Заводы-изготовители не поспевали за строителями, не могли обеспечить поставку проектного оборудования. В их числе был и Запорожский трансформаторный завод силовых трансформаторов, Всесоюзный электротехнический институт, изготовлявший, выпрямители ИВС-500, необходимые для возбуждения генераторов.

Из тупикового положения вышли так: приняли решение выдачу электроэнергии в Сталинградскую энергосистему произвести через временную группу силовых трансформаторов (поставка «Сталинградэнерго»), а возбуждение генераторов осуществить от машинных возбудителей.

Только 5 декабря платформы с электрооборудованием для машинного возбуждения были поданы на монтажную площадку, монтаж начался немедленно.

И вот наступило 15 декабря 1958 года. Пятый агрегат и схема выдачи от него электроэнергии в Сталинградскую энергосистему подготовлены для пуска. Под шатром — столпотворение. Здесь собрались строители, монтажники, наладчики, эксплуатационники, руководители стройки, корреспонденты. Под вспышки фотообъективов и стрекот телекамер начальник электроцеха СГЭС А. А. Милютин поворачивает ключ управления — и 1400-тонная махина вращающихся частей гидроагрегата, словно нехотя, сдвинулась и стала медленно набирать обороты. Сталинградская ГЭС дала свой первый электрический ток! Сколько радости, аплодисментов, поздравлений.

Но торжество было недолгим. Следивший за режимом работы гидроагрегата В. В. Охрименко с тревогой стал замечать повышение температуры подпятника. Когда она достигла аварийной отметки 90 градусов, он доложил об этом главному инженеру СГЭС М. А. Иванову.

Что делать? Ситуация экстраординарная. М. А. Иванов принимает самостоятельное решение: термоконтроль отключить. И агрегат продолжает работать уже без термоконтроля!

И только после праздничного мероприятия гидроагрегат остановили, подпятник демонтировали и приняли немедленные меры для его восстановления. Оказалось, всему причиной — некачественное масло и большое удельное давление на подпятник.

Подобного допустить в будущем ни в коем случае было нельзя. И на следующих гидроагрегатах — шестом и седьмом — ванны подпятников залили турбинным маслом марки УТ, а не компрессорным, как прежде, а также более тщательно выполнили шабровку и притирку на баббитовых сегментах подпятников.

22 декабря 1958 года в 23 часа 45 минут пущен в эксплуатацию агрегат № 6, 24 декабря — агрегат № 5 после восстановления подпятника и 30 декабря — агрегат № 7.

«В первой половине 1959 года напряжение работ на строительной площадке не уменьшилось, так как к апрелю надо было подготовить к постоянной эксплуатации судоходные сооружения, — писал впоследствии начальник строительства Сталинградской ГЭС А.П. Александров. – В первом квартале 1959 года пришлось форсировать работы по судоходным сооружениям: шлюзам, аванпорту, креплениям откосов низового судоходного канала… Одновременно велись работы на всех сооружениях напорного фронта гидроузла с целью доведения их до начала весеннего половодья до отметки +27,00 м. Этот уровень был определен из условия пропуска паводка обеспеченностью 5% (47800м³/с) через 26 пролетов водосливной плотины с порогом, пониженным на 8 м против проектного, а также водосбросы и работающие агрегаты ГЭС. Предполагалось, что отметка воды в водохранилище при пропуске весеннего паводка будет 24 м.

Отличительной особенностью этого этапа явилось и наибольшее развитие работ по монтажу гидросилового и электротехнического оборудования. В 1959 году было смонтировано и введено в промышленную эксплуатацию 9 агрегатов вместо 5 по государственному плану. Достигнутая на Сталинградгидрострое высокая интенсивность монтажа гидроагрегатов способствовала выполнению обязательств коллектива гидростроителем смонтировать и ввести в эксплуатацию в 1960 году Волжскую ГЭС на полную проектную мощность за исключением одного опытного гидроагрегата.

Строительство сооружений, формирующих напорный фронт гидроузла со стороны верхнего бьефа до проектной отметки, было завершено в мае 1960 г. Уровень воды в водохранилище впервые достиг проектной отметки 17 июня 1960 г.

9 декабря 1960 года коллектив Сталинградгидростроя выполнил свои обязательства. К этому сроку все агрегаты ГЭС были введены в эксплуатацию. ГЭС достигла мощности 2415 тыс. кВт и стала крупнейшей электростанцией мира».

9 сентября 1961 г. ГЭС, работавшая уже на полную мощность, была принята государственной комиссией. По этому случаю в Волжском и Сталинграде состоялся всенародный праздник, очень похожий на торжества по случаю пуска Куйбышевской ГЭС.

За успешное выполнение задания по строительству ГЭС и большие достижения в развитии отечественного гидростроительства Управление строительства «Волгоградгидрострой» и «Гидропроект» им. С.Я. Жука были награждены орденами Ленина.

Орденами и медалями СССР отмечены 2013 проектировщиков и гидростроителей. Начальник строительства А.П. Александров стал дважды Героем Социалистического Труда. Звания героев были удостоены: главный инженер проекта Сталинградского гидроузла А.В. Михайлов, первый главный инженер Сталинградгидростроя А.Я. Кузнецов, электролинейщик треста «Волгоэлектросетьстрой» А.В. Деньжонков, бригадир комплексной бригады бетонщиков И.Г. Демейко, шофер Я. К. Музыка и бригадир И.П. Стриженок.

С 15 сентября по 10 октября 1961 г. правительственная комиссия под председательством президента Академии строительства и архитектуры СССР В.А. Кучеренко детально освидетельствовала все предъявленные к сдаче сооружения и устройства гидроузла.

В апреле 1962 г. Совмин СССР рассмотрел выводы правительственной комиссии и утвердил акт приемки сооружений гидроузла в промышленную эксплуатацию. Было отмечено, что ввод в эксплуатацию Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС имеет большое значение для развития обширных и важных районов страны, играет решающую роль в энергоснабжении Москвы, Нижнего Поволжья и Донбасса и объединяет между собой крупные энергосистемы Центра, Поволжья и Юга, а через Волжскую ГЭС им. В.И. Ленина объединяет эти энергосистемы с энергосистемами Урала и Татарии. Железнодорожный и автодорожный переходы через Волгу, проложенные через сооружения гидроузла, обеспечивают кратчайшую связь районов Поволжья между собой и с районами Прикаспия и Средней Азии. В результате образования Волгоградского водохранилища коренным образом улучшились условия судоходства па большом участке Волги и появились широкие возможности для орошения и обводнения засушливых земель Заволжья и Прикаспия.

Уже в 1962 г. Волжская ГЭС выработала более 10,9 млрд кВт·ч, или около 98% проектной выработки электроэнергии. По расчетам авторов технического отчета экономическая эффективность ГЭС для энергетики доказана. Вырабатываемая ею электроэнергия в 9 раз ниже себестоимости энергии ТЭС Центра и Поволжья, которые пришлось бы построить в 1955 —1960 гг. при отсутствии ГЭС, их создание освободило народное хозяйство от капиталовложений в строительство ТЭС и топливных баз на сумму 470 млн руб., к тому же известно, что замена ТЭС на ГЭС позволяет ежегодно экономить до 5 млн т дальнепривозных донецких углей.

Экономическая эффективность гидроузла в целом без учета трудного для оценки влияния на рыбное хозяйство будет возрастать из года в год, и к 1966—1967 гг. капитальные вложения по Волгоградскому гидроузлу будут покрыты.

Масштабы крупнейшей в мире ГЭС поражали не только советских людей. Иностранцы, побывавшие на строительстве и на открытии ГЭС, не скрывали своего интереса к опыту ее возведения и эксплуатации. Не случайно, Волжская ГЭС долгие годы служила испытательным полигоном для электротехнического и гидромеханического оборудования строившихся сибирских и зарубежных ГЭС.

В настоящее время Волжская ГЭС на правах филиала входит в состав ОАО «РусГидро» (до 25 июня 2008 года компания носила наименование ОАО «ГидроОГК»). Филиал был создан на основании решения Совета директоров ОАО «ГидроОГК» 9 января 2008 года в результате реорганизации ОАО «Волжская ГЭС».

Приоритетом работы Волжской ГЭС является обеспечение надежности работы станции и безопасности ее сооружений. Для чего эксплуатационный персонал станции с момента ввода ГЭС в эксплуатацию регулярно проводит инструментальный и визуальный контроль состояния сооружений (натурные наблюдения) и необходимый комплекс ремонтно-восстановительных работ.

Кроме того, один раз в пять лет проводится комплексная проверка состояния сооружений гидроузла и организации надзора за ними. На ее основании в 2014 году Волжская ГЭС в очередной раз получила разрешение на эксплуатацию гидротехнических сооружений станции (ГТС) сроком на пять лет.

Результаты регулярных наблюдений и исследований свидетельствуют о том, что общее состояние сооружений Волжской ГЭС в настоящее время достаточно надежно, хотя и требует постоянного контроля и своевременного проведения ремонта, восстановления или реконструкции отдельных частей сооружений, конструкций и оборудования.

Программа комплексной модернизации Волжской ГЭС рассчитана на период до 2025 года. На ее реализацию запланировано 58 млрд руб. Среди наиболее значимых работ ПКМ – замена гидроагрегатов на принципиально новые номинальной мощностью 125,5 МВт вместо прежних 115 МВт. К 1 июля 2014 года на Волжской ГЭС заменено 12 из 22 гидротурбин. Оставшиеся 10 турбин и 22 генератора планируется заменить к 2021 году.

ПКМ позволит значительно повысить надежность и эксплуатационные характеристики оборудования, а также увеличить установленную мощность Волжской ГЭС до 2744,5 МВт (проектная мощность 2541 МВт).

Источник