Наука | Техника

Колымская ГЭС
РусГидро

Колымская ГЭС функционирует в уникальных условиях по множеству параметров. Во-первых, энергосистема Магаданской области является изолированной от единой энергосистемы России, и эта гидроэлектростанция обеспечивает примерно 95% ее мощности. Во-вторых, станция расположена в зоне вечной мерзлоты. Она имеет самую высокую в России грунтовую плотину, а также является самой мощной в стране гидроэлектростанцией с подземным расположением машинного зала. Даже одного этого пункта было достаточно, чтобы съездить на нее. О да, конечно, она расположена еще так, что фиг до нее доберешься. :)

Историю проектирования Колымского каскада ГЭС я уже рассказывал в материале про строительство Усть-Среднеканской станции, так что повторять его не буду.

Напомню, что первые идеи о строительстве ГЭС на реке Колыма были выдвинуты геологом Вознесенским еще в 1932 году. Но далее нескольких довоенных проектов дело не пошло. Было принято решение использовать местный уголь. Интерес к строительству ГЭС на Колыме вновь возник в 1960-х годах. В июне 1964 года была начата топографическая съёмка в районе будущей ГЭС. В 1965 году в Магадан вместе с большой группой гидротехников прибыл министр энергетики СССР П. С. Непорожний; по итогам этой поездки было принято решение о начале изыскательских работ на створе Колымской ГЭС. В 1965 году были завершены топографические работы, в створе высадился первый отряд изыскателей-гидротехников. В декабре 1966 года «Ленгидропроект» начал разработку проекта Колымской ГЭС, в 1967 году в створе начала комплексные исследования экспедиция № 13 института.

6 ноября 1969 года был подписан приказ о создании в составе «Вилюйгэсстроя» управления строительства «Колымагэсстрой». В январе 1970 года Госплан СССР открыл титул подготовительных работ по Колымской ГЭС. 17 февраля 1970 года с Вилюйской ГЭС в Якутии был отправлен и 5 марта того же года прибыл к створу станции первый автопоезд со строительной техникой. Одновременно выдвигались люди и техника со стороны Магадана — в марте 1970 года в районе посёлка Уптар была выбрана площадка для перевалочной базы строительства. Начался подготовительный этап стройки — сооружение жилья, дорог, базы строительства и другой инфраструктуры.

Колымская ГЭС, в отличие от многих других, начиналась не с палаток и плотины, а с перевалочных баз, с подъездных дорог, с жилья и соцкультбыта, со строительства поселка гидростроителей Синегорье. В 1972 году здесь открылась первая школа, развернулось строительство двухэтажных домов из деревянного бруса, затем появились ряды красивых и благоустроенных, как близнецы-братья, домиков из алюминиевых панелей. Строительство велось при крайне суровых погодных условиях, в зоне вечной мерзлоты. Климат здесь резко континентальный: с очень холодной зимой и умеренно тёплым летом. Годовая амплитуда колебаний температуры воздуха достигает 98 градусов, минимальная зимняя температура — минус 62 градуса. Отопительный период длится 270 дней.

Одновременно с продолжением строительства поселков гидростроителей развернулись работы на основных сооружениях гидростанции, уже 4 июня 1974 года был вынут первый ковш грунта, а в 1976 году Колымская ГЭС была объявлена Всесоюзной ударной стройкой. На ней одновременно в комсомольско-молодежных коллективах трудились две с половиной тысячи юношей и девушек. В 1980 году перекрыли Колыму в створе ГЭС, а спустя всего пять месяцев первый гидроагрегат был испытан на холостом ходу. Последний, пятый гидроагрегат был введен в эксплуатацию в 1994 году. В 2010 году станции было присвоено имя руководителя её строительства и первого директора — Юрия Иосифовича Фриштера.

1. Колымская ГЭС расположена на 1854 км от устья одноимённой реки, на месте расположения Больших Колымских порогов (в настоящее время затоплены водохранилищем ГЭС). В створе ГЭС долина реки сужается, образуя ущелье с крутыми склонами.

2. Конструктивно Колымская ГЭС представляет собой мощную плотинную высоконапорную гидроэлектростанцию. Сооружения ГЭС разделяются на каменно-набросную плотину, подземное здание ГЭС с водоприёмником, водосброс, производственно-технологический комплекс (ПТК) с закрытым распределительным устройством (ЗРУ). Колымская ГЭС имеет большое количество постоянных и временных подземных сооружений общей длиной 7,2 км и объёмом выломки 425 тыс. м?. Установленная мощность электростанции — 900 МВт, гарантированная мощность — 224 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии — 3,325 млрд кВт·ч.

3. Съемки были сентябре, когда пик летне-осеннего дождевого паводка закончился, но для поддержания уровня воды, чтобы продлить летний завоз по реке, станция срабатывает воду через водосброс. С вводом Усть-Среднеканской ГЭС в полном объеме можно будет переключить на нее регулирование судоходных попусков, что позволит снять ограничения на режимы работы Колымской ГЭС. А пока после каждого сброса воды приходится укреплять дно реки и противоположный берег, так как водосброс работает большее время, чем был рассчитан.

4. Главный щит управления. Симбиоз унылой схемотехники 80-х с еще более скучными современными компьютерами.

5. А вот в стойках уже интереснее — аналоговые релюшки и современные микропроцессорные системы.

6. Как я написал выше, эта самая мощная станция в нашей стране с подземным машзалом. Небольшой пример поперечного разреза по водоприемнику. На схеме видна выработка первой очереди, когда станция была пущена с маленьким напором.

7. Вход в тоннель, который приведет к машинному залу.

8. Длина тоннеля 300 метров. Помимо этого есть лифтовые шахты и аварийные выходы.

9. Первоначально я подумал, что это дренажная перекачка, но потом, уже на фото, увидел по четыре цилиндра и черный грибочек. Скорее всего, это компрессорная станция.

10. Воистину огромные тоннели, уходящие куда-то вглубь горы. Мирно припаркованный трактор :)

11. Тоннель, резко опускаясь, поворачивает почти на 360 градусов.

12. Обделка разная. Набрызг бетон, просто бетон. Анкера.

13. Машинный зал Колымской ГЭС — подземный, расположен в скальной выломке левого берега, имеет длину 130 м и ширину 24 м, состоит из монтажной площадки и пяти агрегатных блоков. В машинном зале установлено 5 гидроагрегатов мощностью по 180 МВт: четыре с диагональными турбинами и один с радиально-осевой турбиной.

14. Интересна история появления гидроагрегата с радиально-осевой турбиной. Дело в том, что после пуска гидроагрегатов выяснилось, что некоторые их элементы не обладают достаточной надёжностью. В 1985 году в спиральных камерах гидроагрегатов № 1 и 2 были зафиксированы разрушения участков стальной облицовки. Помимо этого, наблюдалось активное трещинообразование в лопастях турбин, что 24 июня 1991 года привело к обрыву лопасти турбины гидроагрегата № 3. В результате были повреждены направляющий аппарат и крышка турбины, нарушена герметичность турбины, вследствие чего была затоплена турбинная шахта гидроагрегата. Угроза затопления всего машинного зала была предотвращена оперативным закрытием затворов. В 1998 году на гидроагрегате № 1 была заменена гидротурбина с диагональной на радиально-осевую, но от замены остальных турбин было решено отказаться, поскольку после проведённых доработок их надёжность перестала вызывать сомнения.

15. Когда я был на станции, то третий гидроагрегат находился на капитальном ремонте.

16. Все работы осуществляются на монтажной площадке в подземном машинном зале.

17. Статор генератора.

18. Вид на гидроагрегат. По краям — крепление лопаток направляющего аппарата.

19. По центру — система изменения угла атаки лопаток турбины. Используется в начале старта для плавного выхода на рабочие режимы.

20. С гидрогенераторов электроэнергия подаётся напряжением 13,8 кВ по трём шинным галереям на генераторное распределительное устройство, расположенное в ПТК (Производственно-технологический корпус).

21. Вода на гидротурбины поступает по пяти напорным водоводам длиной 262 м и диаметром 6 м каждый с водоприёмника, расположенного на левом берегу, вблизи водосброса. В период временной эксплуатации ГЭС на пониженном напоре использовался временный водоприёмник и временные водоводы для первых трёх гидроагрегатов. Впоследствии временный водоприёмник был выведен из эксплуатации и затоплен водохранилищем, а временные водоводы заделаны бетонными пробками.

22. Водоприёмник примыкает к плотине и отделён от неё подпорной стенкой. Водоприёмник состоит из пяти секций шириной по 18 м, к которым примыкают водоводы.

23. Напорные сооружения ГЭС образуют крупное Колымское водохранилище сезонного регулирования (коэффициент зарегулирования стока 0,7). Площадь водохранилища 454,6 км?, полная и полезная ёмкость водохранилища 15,08 и 7,24 км? соответственно.

24. При создании водохранилища было затоплено 40,84 тыс. га сельхозугодий (главным образом оленьих пастбищ), перенесено 66 строений.

25. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 451,5 м над уровнем моря, форсированного подпорного уровня — 457,6 м, уровня мёртвого объёма — 432,0 м.

26. Как я уже написал, Колымская ГЭС является основным источником энергоснабжения Магаданской области, обеспечивая около 95 % её энергопотребления. Ввод ГЭС в эксплуатацию позволил вывести в резерв Аркагалинскую ГРЭС и существенно сократить потребление угля на Магаданской ТЭЦ (с прекращением отопительного периода ТЭЦ останавливается и используется электрокотельная). На электроотопление также переведён ряд населённых пунктов Магаданской области. Сокращение потребления угля позволяет ежегодно предотвращать сжигание около 1 млн. тонн этого вида топлива. В ходе возведения Колымской ГЭС были также построены посёлки Синегорье и Уптар, линии электропередачи, реконструирована транспортная инфраструктура.

27. Слева отапливаемое здание водоприемника. Справа — здание с лебедками для управления затворами водосброса.

28. Монументальная эстакада для лебедок.

29. Водосброс Колымской ГЭС поверхностный, берегового типа, расположен слева от плотины в скальной выемке и примыкает к водоприёмнику здания ГЭС, имея с ним общий подводящий канал. Пропускная способность водосброса — 11 300 м?/с.

30. Водосброс бетонный, состоит из трёхпролётного водослива и быстротоков, заканчивающихся трамплинами. Каждый из трёх пролётов водослива шириной по 13 м перекрывается сегментным затвором высотой 21 м.

31. В период строительства станции использовалось временное водосбросное сооружение, расположенное на правом берегу у основания плотины, общей длиной 1060 м. Оно состоит из подводящего канала длиной 300 м, оголовка башенного типа с четырьмя донными отверстиями, железобетонной трубы длиной 350 м, шириной 22 м и высотой 29,5 м, отводящего канала длиной 360 м с виражом, водобойным колодцем и бетонной рисбермой. Пропускная способность временного водосброса — 10 700 м?/с. Строительство временного водосброса заняло 8 лет, в него было уложено 400 тыс. м? бетона (30 % всех бетонных работ по Колымской ГЭС), его сметная стоимость составила 80 млн рублей в ценах 1984 года. Использование временного водосброса в период постоянной эксплуатации ГЭС не предусмотрено, в настоящее время он забетонирован. Такое решение по отношению к столь сложному и дорогостоящему сооружению некоторыми специалистами считается инженерной ошибкой.

32. Разрез плотины — можно увидеть в теле основной плотины временную, малой высоты. Что интересно, реку Колыма перекрывали дважды. 4 декабря 1978 года Колыма была перекрыта в первый раз, вода пошла через строительный тоннель. Предполагалось пропустить паводок 1979 года поверх перемычек и недостроенной части основной плотины, защитив её от размыва крупным камнем, уложенным слоем в 1 м. Однако паводок разрушил защиту и размыл уложенный в плотину грунт. Повторное перекрытие Колымы было произведено 20 сентября 1980 года, вода пропускалась через ещё не достроенный к тому моменту временный водосброс. Строительство временной плотины Колымской ГЭС высотой 62 м было произведено в 1980—1981 годах за 15 месяцев между двумя перекрытиями.

Зачем же понадобилась временная плотина и этот дорогущий временный водосброс?! Все оказалось просто. Директивное давление партийных органов (первый гидроагрегат требовалось пустить к открытию XXVI съезда КПСС в феврале 1981 года) в условиях недофинансирования строительства и имеющихся технических проблем привело к урезанию пускового комплекса с целью обеспечить пуск станции в заданные сроки. 24 февраля 1981 года был произведён пуск первого гидроагрегата, но в условиях недостроенной временной плотины и незначительных расходов в реке в зимний период накопленной в водохранилище воды хватило только на 8 дней работы гидроагрегата, после чего он был остановлен. Информация об этом дошла до Комитета народного контроля СССР, результатом проверки которого стало аннулирование акта о приёмке в эксплуатацию гидроагрегата и лишение коллектива строителей правительственных наград. Повторный пуск гидроагрегата № 1 был произведён в июне 1982 года (акт приёмки подписан 27 июня), 22 октября того же года был введён в эксплуатацию гидроагрегат № 2, 15 июня 1984 года — гидроагрегат № 3, на чём строительство первой очереди Колымской ГЭС было завершено.

33. Плотина Колымской ГЭС каменно-набросная с противофильтрационным ядром. Максимальная строительная высота плотины — 134,5 м (самая высокая грунтовая плотина в России), длина по гребню — 683 м, ширина гребня — 15 м. Плотина состоит из верховой и низовой упорных призм из гранитной каменной наброски, противофильтрационного ядра из суглинисто-супесчаных грунтов, а также фильтров из песчано-гравийного грунта, расположенных между ядром и упорными призмами. В верховой клин плотины включена временная плотина высотой 62 м с противофильтрационным ядром, использовавшаяся в период строительства станции. Объём тела плотины — 10 млн м?, из которых на каменную наброску приходится 8 млн м?, на ядро — 1,2 млн м? и на фильтры — 0,8 млн м?. В основании плотины расположены железобетонная цементационная галерея, скальное основание под ядром плотины облицовано бетоном. Также в правобережной части плотины у её основания расположено временное водосбросное сооружение, использовавшееся в период строительства станции и в настоящее время забетонированное. Водонепроницаемость горных пород в основании плотины обеспечивается при помощи цементационной завесы глубиной 60—100 м.

34. Лотки быстротока водосброса расположены на разной высоте (самый высокий — левый, под № 1) и разделены бычками. Длина лотков различна, наибольшая — у лотка № 1 (220 м); за счёт этого концевой участок водосброса с трамплинами расположен под углом к оси лотков, что усиливает эффект рассеивания струи и отворачивает поток от левобережного склона к руслу реки. Гашение энергии потока происходит в яме размыва в русле реки.

35. Поселок Синегорье. Тлен на самом деле.

36. Другой особенностью станции является закрытое распределительное устройство, расположенное на крыше ПТК. Такое нетипичное расположение и вертикальная компоновка обусловлена отсутствием мест для сооружения открытого распределительного устройства и желанием спрятать оборудование под крышу. Из-за вертикальной компоновки пришлось применять интересные технические решения — вертикальные разъединители.

37. Для разъединения они опускаются в пол.

38. Так же смонтировано и все остальное оборудование. А выдача электроэнергии осуществляется по четырем линиям электропередачи на напряжении 220 кВ.

39. Во время проведения взрывных работ этот камень прилетел в ЗРУ, пробил стену и остался на перекрытии.

40. Решили его не вытаскивать (он, в общем-то, тяжелый) и оставить на память.

41. Панорама нижнего бьефа с работающим водосбросом.

42. Внезапно радуга.

43. Естественно, надо было поймать кадр водосброса и радуги.

44. Огромное спасибо пресс-службе Рус-Гидро за возможность доехать в эти глухие места. Отдельное спасибо Юре Попову и Юлии Павловской.

Источник