Рисунки саяно шушенской гэс. Мощность Саяно-Шушенской ГЭС. Саяно-Шушенская ГЭС: авария, восстановление
В 70-х - 80-х годах прошлого века о Саяно-Шушенской ГЭС знали, наверное, все жители СССР. По телевидению, радио и в прессе постоянно рассказывали про эту стройку века на берегах Енисея. В 1967 г. ЦК ВЛКСМ объявил строительство Всесоюзной ударной комсомольской стройкой. На всех последующих съездах ВЛКСМ комсомольцы, прямо из Кремлевского Дворца съездов, уходили добровольцами на строительство этого сооружения. Строительство Саяно-Шушенской гидроэлектростанции по значимости можно сравнить только с БАМом, но в отличии от БАМа Саяно-Шушенская гидроэлектростанция действует и выдает электроэнергию.
1. В ноябре 1961 г. первые отряды изыскателей института "Ленгидропроект" прибыли 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 1962 году экспертная комиссия выбрала окончательный вариант - Карловский створ. В 20 км ниже по течению было намечено строительство спутника Саяно-Шушенской - контррегулирующей .
2. 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".
3. Сегодня Саяно-Шушенская гидроэлектростанция имени П. С. Непорожнего - крупнейшая по установленной мощности электростанция России, 9-я - среди ныне действующих гидроэлектростанций в мире. Уникальная арочно-гравитационная плотина станции высотой 242 м — самая высокая плотина России и одна из высочайших плотин мира. Название станции происходит от названий Саянских гор и расположенного неподалёку от станции села Шушенское, широко известного в СССР как место ссылки В. И. Ленина.
4. Здание ГЭС имеет криволинейную форму в плане, радиус по оси агрегатов — 452 м. Подводная часть здания разделена на 10 блоков (по числу гидроагрегатов), 9 из которых имеют ширину по оси агрегатов 23,82 м, а торцевой 10-й блок, примыкающий к раздельному устою, — 34,6 м. Ширина машинного зала с полом на отметке 327,0 м составляет 35 м, а его общая длина с монтажной площадкой — 289 м. Расстояние между осями агрегатов — 23,7 м. В здание ГЭС уложено 480 000 м³ бетона. Стены и крыша машинного зала станции созданы на базе пространственной перекрёстно-стержневой конструкции, состоящей из унифицированных металлических элементов системы Московского Архитектурного института (МАРХИ).
5. В здании ГЭС размещено 10 гидроагрегатов, мощностью 640 МВт каждый, с радиально-осевыми турбинами РО-230/833-0-677, работающими при расчётном напоре 194 м (рабочий диапазон напоров — от 175 до 220 м). Номинальная частота вращения гидротурбины — 142,8 об/мин, максимальный расход воды через турбину — 358 м³/с, КПД турбины в оптимальной зоне — около 96 %, общая масса оборудования гидротурбины — 1440 т. Рабочее колесо гидротурбины — неразъёмной цельносварной конструкции из нержавеющей стали, имеет диаметр 6,77 м.
6. Тот самый гидроагрегат № 2 который 17 августа 2009 года внезапно разрушился и был выброшен напором воды со своего места. В машинный зал станции под большим напором стала поступать вода, затопившая машинный зал и технические помещения под ним. В момент аварии мощность станции составляла 4100 МВт, в работе находились 9 гидроагрегатов, автоматические защиты на большинстве которых не сработали. Было потеряно электропитание собственных нужд станции, в результате чего сброс аварийно-ремонтных затворов на водоприёмниках (с целью остановки поступления воды) персоналу станции пришлось производить вручную.
7. Сейчас о катастрофе 2009 года, унесшей жизни 72 человек, уже ничего не напоминает.
8. В ходе восстановления были произведены работы на старых гидроагрегатах и установлены новые взамен разрушенных. 12 ноября 2014 года был введён в строй и гидроагрегат № 2, на чём восстановление и комплексная модернизация станции были в целом завершен. В настоящее время кое-где еще проводятся отделчные работы.
9. 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. Количество уложенного в плотину бетона — 9,1 млн. м³ — хватило бы на постройку автострады от Санкт-Петербурга до Владивостока.
10. 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.
11. Вид на Енисей с нижнего бьефа.
12. Внутренний диаметр "трубы" турбинного водовода — 7,5 метров, наружный около 10 метров.
13. Пульт управления станцией.
15. Вид на ГЭС с остановки уникального трамвая, возящего сотрудников из поселка энергетиков Черемушки на ГЭС.
16. В ходе рекострукции станции было модернизировано и открытое распределительное устройство (ОРУ 500).
17. ОРУ 500 обеспечивает выдачу мощности Саяно-Шушенской ГЭС в энергосистемы Кузбасса и Хакасии
18. Согласитесь, что распределительное устройство закрытого типа с элегазовой изоляцией (КРУЭ) компании ABB. похоже на составные элементы космической станции.
19. Ну а теперь поднимемся на верхний гребень плотины. Красотень!!!
21. Глядя вниз у меня захватывает дух:), а кто-то умудряется свеситься вниз и сделать селфи. Жуть!
22. Виз с гребня ГЭС на Енисей.
23. А это все сооружение в комплексе.
24. Вид на ГЭС с верхнего бьефа.
25. Строительство берегового водосброса было начато 18 марта 2005 года, общая стоимость его сооружения оценивалась в 5,5 млрд рублей.
26. Строительные работы по сооружению первой очереди берегового водосброса, включающей входной оголовок, правый безнапорный туннель, пятиступенчатый перепад и отводящий канал, были завершены к 1 июня 2010 года. Гидравлические испытания первой очереди были проведены в течение трёх дней, начиная с 28 сентября 2010 года. Строительство берегового водосброса было официально завершено 12 октября 2011 года.
27. Памятник строителям ГЭС на смотровой площадке. Открыт в 2008 году.
28. Вид на береговой водосброс и гидроэлектростанцию с берега Енисея.
29. В настоящее время "Саяно-Шушенская ГЭС имени П. С. Непорожнего" является самым мощным источником покрытия пиковых перепадов электроэнергии в Единой энергосистеме России и Сибири.
В своем следующем посте с тегом "Энергетика" я расскажу об одной из старейших ГЭС России - Угличской ГЭС. Подписывайтесь на обновления моего журнала.
Огромное спасибо компании "
Саяно-Шушенская ГЭС - крупнейшая по установленной мощности электростанция России, 7-я - среди ныне действующих гидроэлектростанций в мире.
Конструкция высоконапорной арочно-гравитационной плотины не имеет аналогов в мировой и отечественной практике. 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 входит в десятку самых высоких плотин мира.
Устойчивость и прочность плотины под напором воды (около 30 млн. тонн) 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.
Эксплуатационный водосброс СШГЭС. Предназначен для сброса избыточного притока воды в половодье и паводки, который не может быть пропущен через гидроагрегаты ГЭС либо аккумулирован в водохранилище. 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. Четырехметровые носки-трамплины завершают водосбросы, на сходе с них скорость воды достигает 55 м/с.
Береговой водосброс. Строительство дополнительного берегового водосброса было продиктовано необходимостью повышения надежности и безопасности гидротехнических сооружений станции. Сооружение позволяет осуществить дополнительный пропуск расходов до 4000 куб.м/сек (основный пропуск расходов осуществляется через эксплуатационный водосброс и водопропускные тракты гидроагрегатов) и, тем самым, снизить нагрузку на эксплуатационный водосброс станции и обеспечить щадящий режим в водобойном колодце. Береговой водосброс предназначен для пропуска экстремальных паводков и паводков редкой повторяемости.
Расположение берегового водосброса, относительно самой станции.
Турбинные водоводы СШГЭС. Турбиннный водовод – напорный трубопровод, подводящий воду к турбинам гидроэлектростанции. На Саяно-Шушенской ГЭС водоводы сталежелезобетонные. Внутренний диаметр 7,5 м; толщина железобетонной облицовки - 1,5 м.
Трансформаторная площадка.
Машинный зал. В здании ГЭС размещено 10 гидроагрегатов, мощностью 640 МВт каждый, с радиально-осевыми турбинами, работающими при расчётном напоре 194 м (рабочий диапазон напоров - от 175 до 220 м). Номинальная частота вращения гидротурбины - 142,8 об/мин, максимальный расход воды через турбину - 358 м/с, КПД турбины в оптимальной зоне - около 96%, общая масса оборудования гидротурбины - 1440 т.
Несколько гидроагрегатов до сих пор в ремонте после известной всем аварии. К 2014 году Саяно-Шушенская ГЭС будет полностью оснащена абсолютно новым и современным оборудованием, обладающим улучшенными рабочим характеристиками и соответствующим всем требованиям надежности и безопасности.
Производитель турбин и генераторов генераторов - ОАО «Силовые машины». По результатам испытаний, проводившихся заводом на уже установленном оборудовании, гидроагрегаты способны развивать мощность до 720 МВт, являясь, таким образом, наиболее мощными из гидроагрегатов ГЭС России.
Спускаемся уровнем ниже. На фото вращающийся огромный ротор. Скорость вращения 142,8 об/мин.
Ещё ниже. Шахта турбины. Гидроагрегат состоит из двух независимых частей: гидротурбины и гидрогенератора соединённых валом. В шахте турбины мы можем видеть и то и другое. Под ногами находится турбина, над головой генератор, в центре видно вращающийся вал. Прямо под железным полом находятся сервомоторы, которые приводят в движение лопатки направляющего аппарата, регулирующие количество воды поступающее на рабочее колесо турбины.
Ещё ниже. Спиральная камера. Она предназначена для подвода воды к направляющему аппарату турбины. Особая форма камеры с уменьшающимися сечениями служит для равномерного распределения потока по всей окружности статора.
Сопряжение спиральной камеры с турбинным водоводом. Диаметр здесь 7.5 м. Это больше, чем в стандартном тоннеле метро.
Ещё ниже. Рабочее колесо турбины. Рабочее колесо, соединенное с валом турбины – это ротор радиально-осевой турбины, преобразующий энергию потока воды в механическую. Вес колеса – 145 тонн, диаметр - 6,77 м.
И, наконец, мы в самом низу. Отсасывающая изогнутая труба, которая выводит воду на поверхность в нижний бьеф.
Центральный пульт управления.
Водохранилище СШГЭС. Распоряжением Правительства РФ от 16 ноября 2006 года Саяно-Шушенское водохранилище включено в перечень 70 водоёмов, являющихся стратегическими источниками питьевой воды, которые будут находиться в исключительной федеральной собственности. Использование их водных ресурсов осуществляется для обеспечения питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения значительных территорий одного или нескольких субъектов РФ.
Станция:
1. Правобережная глухая часть плотины
2. Водосбросная часть
3. Водобойный колодец
4. Станционная плотина
5. Левобережная глухая часть
6. Крепление потенциально неустойчивых береговых массивов
7. Машинный зал
Строящийся береговой водосброс:
8. Безнапорные туннели
9. Сопрягающий участок
|
Валентин Иванович Брызгалов (1931-2003) — генеральный директор СШГЭС с 1977 по 2001 год. Участник строительства Волжской и Красноярской ГЭС. Доктор технических наук, вице-президент Российского научно-технического общества энергетиков и электротехников. В 1999 году вышла цитируемая в статье книга В.И. Брызгалова «Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций», в связи с событиями августа 2009 года ставшая очень популярной в Рунете. Валентин Анатольевич Стафиевский (р. 1939) — заместитель управляющего директора дивизиона «Юг» ОАО «РусГидро». С 1983 по 2005 год работал на СШГЭС заместителем главного инженера и главным инженером, в 2005 году переведен в аппарат «РусГидро». Владимир Владимирович Тетельмин (р. 1944) — доктор технических наук, профессор МГОУ. Соавтор и автор ряда законов, в том числе «О безопасности гидротехнических сооружений». Автор множества научных публикаций, монографий и учебных пособий (в области геологии углеводородов, защиты окружающей среды и пр.), ряда изобретений. |
Гидростанции до недавних пор были самым безопасным источником электроэнергии, ни одной крупной аварии на ГЭС в мире не случалось. Правда, строительство таких станций почти всегда сопряжено с колоссальными экологическими и социальными издержками, но это все же представлялось меньшим злом, чем загрязнение среды выбросами тепловых станций или взрыв реактора АЭС, который после Чернобыля уже не кажется чем-то невозможным.
У ГЭС есть ряд неоспоримых достоинств: это и возобновляемость источника энергии, и отсутствие всего, что связано с добычей, перевозкой и подготовкой топлива, утилизацией отходов. Кроме того, энергия ГЭС самая дешевая — и тем дешевле, чем крупнее станция. Если стоимость киловаттчаса, вырабатываемого на Верхневолжском каскаде (Рыбинской ГЭС мощностью 110 МВт и Угличской — 40 МВт) принять за 100 единиц, то соответствующая цифра для СШГЭС (6400 МВт) будет всего 21,5, в то время как для крупнейшей тепловой Пермской ГРЭС (2400 МВт) — 149.
Но утром 17 августа 2009 года все иллюзии относительно безопасности гидростанций рассеялись как дым — вылетевший словно пробка из бутылки гидроагрегат весом под две тысячи тонн, полное разрушение машинного зала, десятки погибших. Самое же главное: после такой аварии уже отнюдь не кажется невозможным прорыв плотины, ниже которой по течению Енисея стоят крупные города — Саяногорск, Абакан, почти миллионный Красноярск, секретный «атомный центр» Железногорск (бывший Красноярск-26) со стотысячным населением и действующими атомными реакторами, складами и могильниками радиоактивных материалов...
13 ноября 2009-го в газете «Красноярский рабочий» появилось открытое письмо жителей Хакасии и Красноярского края к президенту и премьер-министру. «Все мы очень обеспокоены состоянием плотины Саяно-Шушенской ГЭС, и не только в связи с аварией 17 августа этого года. Многое из того, что мы знали на уровне слухов, подтверждается выводами авторитетных ученых и специалистов… Обращаясь к вам, уважаемые Дмитрий Анатольевич и Владимир Владимирович, мы просим ради безопасности сотен тысяч человеческих жизней принять решение о полном спуске Саяно-Шушенского водохранилища и закрытии Саяно-Шушенской ГЭС».
Обжегшись на молоке, люди склонны дуть на воду. Но так ли беспочвенны их страхи и что на самом деле происходит с плотиной СШГЭС?
Большой скачок
В прессе сейчас много пишут о слабых места плотины, несовершенстве ее конструкции, ошибках проектировщиков и строителей. Валентин Анатольевич Стафиевский, занимавший с 1983 по 2005 год должность сначала заместителя главного инженера, а затем главного инженера станции, предлагает исходить все же из того, что новое неизбежно сопряжено с риском: «Надо понимать, что ни в мире, ни тем более в нашем государстве не было достаточного опыта проектирования таких плотин». Правда, в случае Саяно-Шушенской риск этот он оценивает как чрезмерный: «...нормы на проектирование такой мощной станции — сразу агрегаты по 640 МВт на таких высоких напорах — сохранились старые, от опыта эксплуатации равнинных станций. Практически был поставлен эксперимент». Такого рода масштабные, связанные со значительным риском эксперименты в СССР были обычной практикой. Воспетая советскими поэтами, композиторами и художниками Братская ГЭС с ее 124-метровой плотиной тоже для своего времени была уникальной. К тому же спешка, вызванная стремлением закончить стройку непременно к 7 ноября 1967 года — 50-летию Октябрьской революции, — сильно сказалась на качестве конструкций. В результате проблемы с плотиной возникают у эксплуатационников по сию пору и постоянно. Уроки Братской ГЭС были учтены при проектировании и строительстве Красноярской ГЭС, плотина которой имеет ту же высоту.
Но, в отличие от Саяно-Шушенской, плотины обеих этих станций были уникальны именно своей высотой, по конструкции же они относились к хорошо уже изученным гравитационным, то есть прямым, тяжелым, опирающимся на дно плотинам, которые ставятся на равнинных реках. Для того чтобы построить аналогичную плотину вдвое большей высоты, как планировалось в случае СШГЭС, пришлось бы уложить колоссальное количество бетона. Поэтому была выбрана более экономичная, не имеющая аналогов в мире конструкция: арочногравитационная. Это позволило уменьшить объем бетонных работ примерно на четверть.
Арочная конструкция имеет то замечательное свойство, что в ней материал работает не на изгиб, как в плоском перекрытии, а на сжатие, которое хрупкие материалы — бетон, камень, кирпич — выдерживают гораздо лучше. Арочная плотина — это, по сути, та же арка, только не вертикальная, а положенная на бок выгнутостью в сторону водохранилища и опирающаяся на высокие скальные берега. Они и воспринимают значительную часть нагрузки. Наиболее напряженные участки — места заделки арки в берег, поэтому плотина СШГЭС слева и справа врезана в скалу на глубину соответственно 15 и 10 метров.
Арочные плотины обычно строят в узком каньоне, здесь же расстояние — километр с лишним, поэтому проектировщики Саяно-Шушенской решили подстраховаться и сделать плотину отчасти гравитационной, то есть заложить такую площадь основания и такой вес, чтобы бетонная стена «держалась» не только за берега, но и за скальное дно, в которое конструкция заглублена на пять метров. Гладко было на бумаге — как пишет в своей книге генеральный директор СШГЭС с 1977 по 2001 год Валентин Брызгалов: «Опыт сооружения за сравнительно короткое время — 10-15 лет — высоких гравитационных плотин (100-125 метров) Братской, Красноярской и Усть-Илимской ГЭС был расценен как полная готовность к возведению принципиально иной конструкции плотины, к тому же вдвое превышающей высоты». Время показало — расценен ошибочно: на СШГЭС уже с пуском первого агрегата все пошло вкривь и вкось.
|
Саяно-Шушенская ГЭС Строительство: с 1968 (начата отсыпка перемычек котлована) по 1990 (водохранилище заполнено до проектной отметки 540 метров). Официально принята в эксплуатацию только в 2000 году (приказ РАО «ЕЭС России» от 13.12.2000 № 690), хотя вырабатывала электроэнергию с конца 1980-х. Плотина: бетонная арочно-гравитационная высотой 245, длиной 1066, шириной в основании 110, по гребню — 25 метров. Включает левобережную глухую часть длиной 246,1, станционную часть длиной 331,8, водосбросную часть длиной 189,6 и правобережную глухую часть длиной 298,5 метра. Для ее сооружения потребовалось 9 075 000 кубометров бетона. Энергетические параметры: Мощность — 6400 МВт (вместе с Майнским гидроузлом — 6721 МВт), среднегодовая выработка 24,5 млрд кВт.ч. Гидроагрегаты: 10 гидрогенераторов номинальной мощности 640 МВт каждый, с номинальным напряжением 15 750 В и частотой вращения 142,8 об/мин. Масса гидрогенератора — 1860 тонн, внешний диаметр статора — 14 800 миллиметров. Номинальный расчетный напор — 194 метра водяного столба. Водохранилище: объем — 31,34 км3 (полезный объем — 15,34 км3), площадь 621 км2. Максимальный ожидаемый приток воды в водохранилище в период паводка с вероятностью (уровнем обеспеченности) 0,01% — 24 700 м3/с, с вероятностью 1% — 13 800 м3/с. Расход воды через плотину: максимальный проектный расход воды через водобойный колодец — 13 640 м3/с, реальный (при неполном открытии затворов водосбросов) — 6000-7000 м3/с. Расход через гидроагрегаты при номинальной вырабатываемой мощности станции — около 3500 м3, при мощности 3950 МВт — 2100 м3/с. Строящийся береговой водосброс обеспечит дополнительно 4000 м3/с на каждый из двух планируемых тоннелей. |
Авария за аварией
В конце 1978 года на недостроенной плотине, при отсутствии каких-либо средств сброса воды в случае непредвиденных обстоятельств, был в срочном порядке (чтобы успеть к 6 декабря, дню рождения Брежнева) сдан в эксплуатацию первый гидроэнергетический агрегат. Брызгалов, ненавидевший, как всякий настоящий инженер, штурмовщину, по этому поводу пишет: «Предполагалось, что к пуску агрегата в 1978 г. будет уложено в плотину 1592 тыс. куб. м, фактически (уложили. — Прим. ред.) — 1200 тыс. куб. м». В результате к половодью 1979 года (самому большому за все время эксплуатации плотины) станция оказалась не готова. Паводок просто перехлестнул через край плотины, и 23 мая 1979 года первый агрегат и машинный зал были затоплены.
Следующая крупная авария случилась через шесть лет, и связана она с ошибками при проектировании водосбросной системы СШГЭС. Эта система зимой, когда воды мало, не работает — вся вода поступает на турбины через 10 водоводов станционной части плотины. Но в другие сезоны их пропускной способности не хватает, поэтому открывают задвижки 11 колодцев водосбросной части. Через них вода попадает на общий лоток, по форме напоминающий трамплин, и далее в так называемый водобойный колодец, расположенный у основания плотины. Нагрузки колодец, особенно во время паводка, должен выдерживать чудовищные — как если бы в него с 250-метровой высоты каждую секунду падал стандартный панельный дом.
И когда в 1985-м случилось большое половодье, вода разрушила до 80% дна колодца: бетонные плиты двухметровой толщины поток выбрасывал, как пенопластовые кубики, а крепящие их к скальному основанию анкерные болты диаметром 50 миллиметров рвал, как нитки. Такая же авария, но несколько меньшего масштаба повторилась в 1988 году.
Эксплуатационники были вынуждены ограничить пропускную способность водосбросных колодцев. Однако для потока воды есть всего два пути — либо через водосброс, либо через турбины гидроагрегатов. Но функционирование последних в режиме максимального расхода (то есть максимальной вырабатываемой мощности) на практике невозможно — может оказаться, что энергию попросту некуда будет девать.
Так, в первой половине 1990-х годов не хватало пропускной способности тогдашних линий электропередач, и станция в среднем выдавала лишь половину номинальной мощности. Из-за явно недостаточной пропускной способности водосбросов плотины сброс экстремальных (с вероятностью раз в 100 лет) или даже просто неверно предсказанных паводков практически невозможен — плотину захлестнет, как это было в 1979 году. Заметим, что на пропуск всего паводка плотина и не рассчитана. Нормальная ее эксплуатация предусматривает превентивное снижение уровня водохранилища в зимне-весенний период. Но слишком сильно снижать нельзя — летом воды может не хватить, и напор будет ниже оптимального для работы турбин.
Вопрос о строительстве дополнительного берегового водосброса, не предусмотренного проектом, обсуждался давно, но начало работ все время откладывалось. Главным образом, из-за непомерной стоимости объекта — 5,5 миллиарда рублей, что превышает годовую выручку от эксплуатации СШГЭС, составившую в самом урожайном 2006 году 3,9 миллиарда, и равно приблизительно трети стоимости всей станции. Но в 2005 году строительство началось, и первую очередь с пропускной способностью 4000 м3/с планируют завершить к июню 2010 года, то есть к периоду максимального заполнения водохранилища. Учитывая, что сброс воды через водоводы турбин после аварии стал невозможен, это более чем своевременно. Иными словами, проблема сброса к лету 2010 года так или иначе будет решена, а вот состояние самой плотины вызывает большую тревогу.
Отрыв от дна
Еще в 1980-е годы в теле плотины появились глубокие трещины, некоторые от берега до берега, ее основание отошло от дна русла (специалисты это называют «раскрытием стыка плотина — скальное основание»). И, что самое неприятное, обнаружились явные признаки того, что доктор технических наук Владимир Тетельмин называет «сползанием плотины вниз».
Трещины, ответственные за просачивание воды через плотину (это называется фильтрацией), которое достигало в отдельные периоды 500 литров в секунду и приводило к размыванию бетона, возникли не только из-за ошибок проектировщиков, но и вследствие нарушения технологии строительства. Брызгалов отмечает в своей книге, что «бетонирование четвертого (низового) столба было выполнено с опозданием, длительное время напор воспринимался более тонкой, недостроенной по профилю плотиной». К середине 1990-х с трещинами худо-бедно научились справляться с помощью французской фирмы Solétanche Bachy, разработавшей технологию заливки полостей полимерным составом, но сам процесс не прекратился: «В русловых секциях, — пишет Тетельмин — раскрытие заинъектированных трещин увеличивается. Выполненная цементация обжала дефектную зону первого столба, заполнила пустоты и трещины, но не остановила процесс трещинообразования».
Главное же — не получается восстановить прочность сцепления плотины с основанием. Не вдаваясь в подробности, отметим, что плотина в настоящее время «держится» за дно максимум третью своего основания. Фактически она перестала быть арочно-гравитационной и сделалась чисто арочной, то есть «висит», опираясь о берега. При этом плотина качается, то есть при повышении уровня водохранилища наклоняется вниз по течению, а при снижении — отрабатывает назад. Но не до конца, а каждый год, как утверждает Тетельмин, «на 1-2 мм все более сползает в сторону нижнего бьефа». Это смещение, измеренное по гребню плотины, к настоящему времени составило на отдельных участках 100 миллиметров и более. Беда в том, что в разных секциях оно разное, из-за чего в теле плотины, по словам того же Тетельмина, возникли «чудовищные внутренние напряжения».
Беды плотины Саяно-Шушенской ГЭС
Четыре главных порока плотины
Капризы земной коры
Еще одна группа проблем связана с реакцией пород и земной коры в районе станции на давление колоссальных масс воды и бетона. СШГЭС проектировалась с расчетом на 6-7балльные землетрясения. В 1988 году, после Спитака, расчеты сейсмической устойчивости плотины были проведены заново. Они показали, что она не боится и 8-балльного землетрясения. Вероятность такого события оценить трудно. Есть мнение, что давление провоцирует землетрясения, но имеются и данные, что оно как раз способствует снятию напряжений в земной коре и тем самым не позволяет развиться катастрофическому землетрясению. Мелкие же в районе плотины происходят постоянно.
Но Тетельмина куда больше землетрясений волнуют другие процессы, происходящие в земной коре. Она «в районе водохранилища под действием нагрузки медленно погружается в вязкое вещество подстилающей мантии... На периферии этих процессов происходит компенсационное поднятие земной коры. Приблизительные расчеты показывают, что за годы эксплуатации «стрела прогиба» толщи земной коры в районе створа плотины составляет около 30 см». К этому надо прибавить и то, что «массив кристаллических сланцев под воздействием передаваемой от плотины сдвигающей нагрузки почти в 18 млн т испытывает необратимые пластические деформации».
Пороки системы
Сегодня состояние плотины — главная забота и эксплуатационников, и жителей городов ниже по Енисею. Но к случившейся 17 августа аварии оно имеет лишь косвенное отношение. Да, вполне вероятно, что смещение плотины сказалось на уровне вибрации 2-го агрегата, как утверждает Тетельмин. Но и без этого катастрофы вряд ли удалось бы избежать.
17 августа в 00:20 (здесь и далее время местное) на пульте Братской ГЭС случился пожар, который вывел из строя систему связи. В 00:31 диспетчер оперативно-диспетчерского управления (ОДУ) Сибири вместо Братской назначил Саяно-Шушенскую станцию главной в системе регулирования мощности Сибирской энергосистемы и перевел ее на автоматическое управление (хотя Братская ГЭС работала исправно, из-за отсутствия связи оператор этого не знал).
До утра СШГЭС работала, непрерывно меняя мощность за счет преимущественно второго агрегата. Поясним, гидроагрегаты станции могут функционировать в разных режимах, причем стабильными являются только два: I — при малой отдаваемой мощности и III — около номинальной. Промежуточный II режим считается нештатным, поскольку сопряжен с мощными пульсациями струи воды, поступающей на лопатки турбины. Особенно опасно, когда частота этих пульсаций совпадает с частотой биения главного вала агрегата (а такие биения всегда присутствуют из-за люфтов в местах его крепления) и возникает резонанс. Зону II инструкция предписывает «проходить быстро», но о том, как долго агрегат может в ней находиться, не сказано ни слова.
Второй агрегат, на котором и без того отмечалась повышенная вибрация главного вала, ночью 17 августа опасную зону II проходил шесть раз. В результате непосредственно перед аварией амплитуда вибрации в контрольной точке возросла за 13 минут с 0,6 до 0,84 миллиметра при предельно допустимом уровне 0,16 миллиметра (то есть превышение было в пять с лишним раз). И при очередном снижении мощности и вхождении в зону II (в 8:13) от такой вибрации разрушились узлы крепления гидроагрегата — под давлением 212-метрового столба воды эту 1800-тонную махину подбросило более чем на 10 метров.
Конечно, персонал обязан был, зафиксировав столь сильную вибрацию, остановить 2-й агрегат. Однако, возможно, что он просто о ней ничего не знал: система непрерывного виброконтроля, установленная лишь в 2009 году, не была полностью введена в эксплуатацию — показания датчиков лишь сохранялись для истории, как в «черном ящике» самолета. Другой порок системы управления станции — не было предусмотрено автоматическое аварийное закрытие затворов на гребне плотины, через которые вода поступает в турбинные водоводы. Вручную же полностью закрыть затворы удалось лишь к 9:30. То есть почти полтора часа в разрушенный машинный зал продолжала хлестать вода, заливая нижние его этажи, где в момент аварии находилась почти вся утренняя смена станции.
В результате погибли 75 человек, разрушен машинный зал, из 10 агрегатов только два не требуют капремонта или полной замены, масляное пятно растянулось по Енисею на 130 километров, из-за чего, кроме всего прочего, возникли проблемы со снабжением водой многих населенных пунктов. Перечень бед можно продолжать и продолжать. Этой зимой воду из водохранилища впервые приходится спускать через открытый водосброс, а не через ведущие к турбинам закрытые водоводы. В телепрограмме «Вести» показали впечатляющие кадры: ремонтники из последних сил борются со льдом, непрерывно нарастающим на всех поверхностях плотины из-за висящего в воздухе водно-ледяного тумана. «Акт технического расследования» и другие источники позволяют сделать вывод: как плачевное состояние плотины, так и повышенные вибрации 2-го агрегата есть следствие одного и того же порока — штурмовщины, допущенной в ходе проектирования и строительства. «С моей точки зрения, — говорит Стафиевский, — многих проблем можно было бы избежать очень просто: поставить одну турбину. Провести испытания. Выявить все слабые места. А как у нас — сразу десять. Сегодня мы опять на эти грабли наступаем и заключаем договор на все машины (заказанные взамен разрушенных. — Прим. ред.)».
Вина за аварию лежит на всех. И «нижних чинах» — тех, кто устанавливал и запускал недоделанную автоматизированную систему управления, и операторах, в ночь перед аварией нагружавших проблемный агрегат № 2 сверх меры. И среднем звене — руководителях ГЭС, не настоявших на своевременном запуске АСУ и замене устаревшего оборудования. И особенно на «генералах» — начиная с министра энергетики СССР Петра Непорожнего, санкционировавшего штурмовщину при проектировании и строительстве, и заканчивая Анатолием Чубайсом, подписавшим вместе с еще 38 членами комиссии приказ о приеме в эксплуатацию проблемной станции. Заметим, что в числе этих 38 один академик и три члена-корреспондента РАН. На чем основывается вера граждан, направивших письмо в «Красноярский рабочий», в «выводы авторитетных ученых и специалистов», непонятно…
Что делать?
Ясно, что станцию закрывать никто не будет. Как не велики разрушения, в течение полугода можно будет запустить три из десяти гидрогенераторов. К лету, после введения в строй берегового водосброса, снизится нагрузка на плотину. Полное восстановление станции потребует нескольких лет и более 40 миллиардов рублей (которые, по крайней мере частично, компенсирует население, вынужденное платить за электричество по повышенным тарифам), но спуск плотины и демонтаж станции с последующей рекультивацией земель едва ли выльется в меньшие затраты. К тому же образовавшийся дефицит электроэнергии (до аварии СШГЭС обеспечивала более 10% потребности предприятий Сибири) придется покрывать за счет угольных электростанций, а это значит, что ежегодно придется сжигать лишние 6,5 миллиона тонн угля со всеми вытекающими последствиями для экологии. Достаточно сказать, что одной ртути будет поступать в окружающую среду в год около тонны: такое количество способно отравить объем в три Саяно-Шушенских водохранилища.
Но все же эти беды ничто в сравнении с прорывом плотины. И раз станцию закрывать не собираются, нужно как-то по-другому обезопасить граждан. МЧС распространило по социальным учреждениям Хакасии памятку с описанием возможного сценария катастрофы и планом эвакуации населения. (Знаменательно, что в марте 2008 года на Абаканской ТЭЦ были проведены учения, имитирующие ситуацию прорыва плотины Саяно-Шушенской.) В ней сказано, что в случае прорыва высота водяного вала непосредственно у плотины превысит 50 метров. Через 10 минут он достигнет Майнской ГЭС и полностью ее разрушит, а через 20 — Саяногорска, который уйдет под воду. Затопление Абакана начнется через 5-6 часов. Через 17 — уровень Енисея в районе этого города повысится на 30 метров.
Согласно некоторым расчетам, если волна достигнет Красноярского водохранилища, то его уровень поднимется на 10 метров, вода перельется через плотину Красноярской ГЭС и выведет ее из строя. Произойдет также затопление отдельных районов Красноярска и ряда лежащих ниже по течению поселений. Наиболее пессимистичный сценарий — полное разрушение плотины Красноярской ГЭС. Тогда серьезная угроза нависнет даже над «атомным центром» Железногорском, расположенным в 64 километрах от Красноярска.
И все же большинство специалистов сходятся в том, что если за состоянием плотины непрерывно следить, ее можно эксплуатировать еще долго. Но один мониторинг полной гарантии все же дать не может. «Выход-то всегда был: просто понизить уровень водохранилища», — замечает Стафиевский. По этому пути пошли в 1997 году. Тогда было принято решение опустить максимальный рабочий уровень на один метр по сравнению с проектным, в результате чего ожидалось значительное снижение интенсивности необратимых процессов в теле плотины и в окружающих массивах. Но этого не случилось. Теперь Тетельмин предлагает пожертвовать частью мощности ГЭС и уже радикально, на 10 метров понизить максимально допустимый уровень водохранилища. Тогда плотину можно будет безопасно эксплуатировать еще 100 лет. Но все, скорее всего, упрется в обычную человеческую жадность — ведь снижение уровня означает и снижение вырабатываемой мощности, и всегда найдутся специалисты, готовые подписать что угодно ради сиюминутной выгоды, своей или государственной — неважно.
Стафиевский вспоминает, что на одном из совещаний по развитию энергетики Сибири председатель правительства СССР Алексей Косыгин (который делал робкие попытки хоть как-то реформировать советскую экономику) сказал: «Мы должны принимать решения такие, чтобы потомки не плевали на наши могилы». В условиях победившего капитализма эти мысль по-прежнему остается актуальной.
Саяно-Шушенская гидроэлектростанция им. П. С. Непорожнего - самая мощная электростанция России, шестая по мощности гидроэлектростанция в мире. Расположена на реке Енисей, в посёлке Черёмушки (Хакасия), возле Саяногорска. Началом биографии Саяно-Шушенского гидроэнергокомплекса можно считать 4 ноября 1961 г., когда первый отряд изыскателей института «Ленгидропроект» прибыл в горняцкий поселок Майна. Зимой того же года было проведено обследование 3 конкурирующих створа. В июле 1962 г. экспертная комиссия, возглавляемая академиком А.А. Беляковым, смогла по материалам изысканий выбрать окончательный вариант – Карловский створ.
В 20 км ниже по течению было намечено строительство спутника Саяно-Шушенской - контррегулирующей Майнской ГЭС.
12 сентября 1968 года - в Карловском створе начата отсыпка перемычек котлована первой очереди.
Проект уникальный арочно-гравитационной плотины СШ ГЭС был разработан Ленинградским отделением института "Гидропроект". Создание плотины такого типа в условиях широкого створа Енисея и сурового климата Сибири не имело аналогов в мире
Две с лишним сотни организаций внесли свой вклад в строительство энергетического гиганта на Енисее и навсегда останутся составляющими истории его создания, но первое место среди них занимает, конечно же, многотысячный "КрасноярскГЭСстрой"
17 октября 1970 года - в основные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС уложен первый кубометр бетона.
11 октября 1975 года вся страна следила за поединком строителей и могучего Енисея.
Вот слова из телеграммы секретаря правления Союза писателей СССР Сергея Сартакова: «…Богатырь Енисей, пробудивший Саянский хребет, будет… служить человеку в надежде, однако, что и человек с ним обойдется по достоинству…»
1978 год - начато строительство контррегулирующей Майнской ГЭС.
Вот это действительно круто!
Год за годом стройка становилась все более «комсомольской»
и все более всероссийской.
18 декабря 1978 года - поставлен под промышленную нагрузку первый гидроагрегат Саяно-Шушенской ГЭС.
Разбушевавшаяся стихия паводка 23 мая ворвалась в здание Саяно-Шушенской ГЭС и затопила первый пусковой гидроагрегат.
Все силы брошены на ликвидацию аварии, и 4 июля затопленный агрегат, пройдя полную техническую ревизию, вновь был введён в сибирскую энергосистему.
На переднем плане - спиральная камера ГА-2
5 ноября 1979 года - введён в эксплуатацию второй гидроагрегат Саяно-Шушенской ГЭС - как и первый, со сменным рабочим колесом.
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».
21 декабря 1979 года в сибирскую энергосистему подключен третий гидроагрегат Саяно-Шушенской ГЭС с постоянным рабочим колесом.
Рабочие колеса турбин были доставлены в верховья Енисея водным путем длиною почти в десять тысяч километров, через Северный Ледовитый океан.
29 октября 1980 года - поставлен под промышленную нагрузку четвёртый «Комсомольский» гидроагрегат
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.
В 1985 году при пропуске паводка с расходом 4500 кубометров воды в секунду через открытые водосбросы плотины Саяно-Шушенской ГЭС произошли серьёзные разрушения водобойного колодца.
А 25 декабря 1985 года - десятый, последний электробогатырь, и Саяно-Шушенская ГЭС по своей мощности обогнала все гидроэлектростанции Азиатско-Европейского континента. Её установленная мощность 6,4 миллиона киловатт!
2 июля 1986 года в основные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС уложен последний, девятый миллион кубометров бетона.
12 июня 1987 года произведена реконструкция первых двух агрегатов Саяно-Шушенской ГЭС, где временные рабочие колёса заменены на штатные, постоянные.
1988 год - строительство ГЭС в основном завершено.
При пропуске паводка с расходом 4400 кубометров воды в секунду через открытые водосбросы Саяно-Шушенской ГЭС вновь разрушено крепление водобойного колодца, чем и вызвана обеспокоенность по поводу дальнейшей эксплуатации проектных водосбросов.
Водобойный колодец после паводка 1988 года
25 сентября 1990 года - водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС впервые заполнено до проектной отметки 540 метров нормального подпорного уровня.
1993 год - создано ОАО «Саяно-Шушенская ГЭС».
В сентябре всё имущество Саяно-Шушенской ГЭС перешло в полное и безраздельное владение РАО "ЕЭС России".
В 2005 году начато строительство берегового водосброса ГЭС, ввод которого повысит надёжность и безопасность функционирования электростанции (штатный водосброс оказался неудачно спроектирован - неоднократно отмечалось разрушение водобойного колодца).
В том же 2005-м году ОАО «Саяно-Шушенская ГЭС» вошло в состав ОАО «ГидроОГК»
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 , как самое надежное гидротехническое сооружение данного типа…
Источник: Живой журнал/4044415.
13) В поселке энергетиков Черёмушки, расположенном в 2 км от ГЭС можно остановиться в гостинице "Борус". От поселка до ГЭС ходит трамвай.
22) Машинный зал Саяно-Шушенской ГЭС построен на базе пространственной перекрестно-стержневой конструкции, состоящей из унифицированных металлических элементов системы Московского Архитектурного института (МАРХИ). Такая конструкция была впервые применена в практике строительства гидростанций… Перекрытие и стены машзала служат ограждением оборудования и людей от внешней среды и рассчитаны только на снеговую и ветровую нагрузку и на сейсмическое воздействие в 7 баллов. При этом нагрузки, связанные с действием гидравлических процессов при работе водосбросов и агрегатов не учитывались. Благодаря этому упущению из-за повышенной вибрации раз в 3 года и обязательно после каждого холостого водосброса необходимо обследовать тысячи узлов конструкции с измерением зазоров в стыковочных узлах. Также нельзя допускать наличие снежного покрова на кровле толщиной более 20 см. Цены на кровельные работы сейчас высокие.
23) На станции побывало множество специалистов из разных стран мира, которые отмечали особую архитектурную выразительность и изящество машинного зала, которые во многом определяются внешним видом конструкции системы МАРХИ. Это свидетельство того, что архитектурному облику проектная организация уделила такое внимание, что оно увенчалось успехом. Настолько глубоко была проработана архитектурно-художественная часть проекта верхнего строения машзала, настолько недостаточным было внимание технологическому его исполнению.
28) Монтажная площадка с частями демонтированного гидроагрегата: место, где скоро будут проводится электромонтажные работы .
29) Три устройства рядом с траверсой для выемки генератора - это части не собственно генератора, а генераторного выключателя КАГ-15,75.
30) Такой выключатель на станции остался один, остальные заменены на современные и более надёжные ABB-шные HEC8.
31) В настоящее время Саяно-Шушенская ГЭС является самым мощным источником покрытия пиковых перепадов электроэнергии в Единой энергосистеме России и Сибири. Один из основных региональных потребителей электроэнергии - Саяногорский алюминиевый завод, расположенный недалеко отсюда близ города Саяногорска. Центральный пульт управления ГЭС.
