Саяно-Шушенская гидроэлектростанция им. П. С. Непорожнего — самая мощная электростанция России, шестая по мощности гидроэлектростанция в мире.
Саяно-Шушенский гидроэнергетический комплекс расположен на реке Енисей на юго-востоке республики Хакасия в Саянском каньоне у выхода реки в Минусинскую котловину.
Комплекс включает в себя Саяно-Шушенскую ГЭС и расположенный ниже по течению контррегулирующий Майнский гидроузел.
Саяно-Шушенская ГЭС стала верхней в каскаде енисейских гидроэлектростанций: установленная мощность – 6,4 млн кВт, среднегодовая выработка – 22,8 млрд кВт/ час электроэнергии.
Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина высотой 245 м, длиной по гребню 1
074,4 м, с шириной по основанию 105,7 м и по гребню - 25 м. В плане плотина в верхней 80-метровой части запроектирована в виде круговой арки, имеющей по верхней грани радиус 600 м и центральный угол 102° , а в нижней части плотина представляет собой трехцентровые арки, причем центральный участок с углом охвата 37° образуется арками, аналогичными верхним. Конструкция высоконапорной арочно-гравитационной плотины не имеет аналогов в мировой и отечественной практике.
По условиям бетонирования и омоноличивания тела плотины ее массив разделен радиальными швами на секции, а в поперечном сечении на столбы. Арочно-гравитационная плотина состоит из водосбросной, станционной и глухих береговых частей. Гашение энергии сбросного потока осуществляется в водобойном колодце.
В теле плотины вдоль верховой грани устроены продольные галереи, используемые для наблюдения за состоянием плотины, размещения контрольно-измерительной аппаратуры, сбора и отвода дренажных вод, выполнения цементационных ремонтных работ. Всего в плотине размещены по высоте 10 галерей.
Водосбросная часть плотины расположена у правого берега, ее длина – 189,6 м, состоит она из 12 секций. Водосброс имеет 11 отверстий, которые рассчитаны на пропуск 13600 м³/сек. Отверстия заглублены на 61 м под НПУ (нормальный подпорный уровень). Сечение водоводов на входе 6x8 м, на выходе 7x5. Водоводы оборудованы основными и ремонтными затворами. Четырехметровые носки-трамплины завершают водосбросы, на сходе с них скорость воды достигает 55 м/сек.
Станционная часть плотины располагается в левобережной части русла реки и состоит из 21 секции (16-36) при общей длине 331,6 м. Со стороны нижнего бьефа (франц. - bief, часть водоема, реки или канала, примыкающая к водоподпорному сооружению (плотина, шлюз)) к ней примыкает здание ГЭС, зона примыкания завершается трансформаторной площадкой на отметке 333 м.
Глухие береговые части плотины осуществляют сопряжение плотины с берегами. Глухая левобережная часть имеет длину по гребню 252,8 м и состоит из 16 секций (0-15), правобережная – 300,2 м и состоит из 19 секций (49-67).
Устойчивость плотины под напором воды (около 30 млн тонн) обеспечивается не только собственным весом (60 %), но и упором в берега (40 %). Плотина врезана в скалу левого и правого берегов соответственно на глубину 15 м и 10 м. Сопряжение плотины с основанием в русле произведено врезкой до прочной скалы на глубину до 5 м. Такая конструкция плотины позволила на 2 млн.м³ (уложено около 10 млн.м³) уменьшить объем бетонной кладки по сравнению с плотиной гравитационного типа.
Саяно-Шушенская ГЭС имеет в составе 10 гидроагрегатов мощностью 640 МВт каждый. Водосбросная плотина имеет 11 водосбросных отверстий.
Площадь водосбора бассейна реки, обеспечивающей приток к створу ГЭС, составляет 179 900 км²2. Среднемноголетний сток в створе – 46,7 км³. Площадь водохранилища составляет 621 км², полная емкость водохранилища – 31,3 км³, в том числе полезная – 15,3 км³.
Майнский гидроузел расположен ниже по течению Енисея в 21,5 км от Саяно-Шушенской ГЭС. Его основная задача - контррегулирование ее нижнего бьефа, что позволяет сильно сглаживать колебания уровня в реке, когда Саяно-Шушенская ГЭС ведет глубокое регулирование нагрузки в энергосистеме.
Немного истории
Свою историю Саяно-Шушенская ГЭС начала в ноябре 1961 году, когда первый отряд изыскателей института «Ленгидропроект» во главе с Петром Васильевичем Ерашовым прибыл в горняцкий поселок Майна. В условиях суровой зимы и последующего бездорожья предстояло обследовать три конкурирующих створа. 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, 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.
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. Проектное задание разрабатывалось под руководством главного инженера проекта Г.А. Претро в Отделе Саянской ГЭС, а, после его утверждения в 1965 г., начальником отдела и главный инженером проекта был назначен Я.Б. Марголин. Начатые при нем разработки технического проекта были продолжены Л.К. Доманским (1968-72 гг.) и А.И. Ефименко (1972-91 гг.).
В апреле 1974 года состоялось важное для всех участников создания ГЭС событие - был подписан «Договор двадцати восьми», или совместное обязательство, направленное на сокращение сроков строительства и повышение качества выполняемых работ. Идея договора предусматривала выявление резервных возможностей всех участников строительства и постоянную координацию их действий. Кроме того, требовалось выявить тенденции в развитии техники, способности промышленности и строительства в использовании на практике новейших достижений науки и техники. Координационный Совет с самого начала возглавил директор Ленгидропроекта Ю. А. Григорьев, секретарем был избран М. Г. Александров.
В 1975 году было перекрыто русло Енисея на строительстве ГЭС, в 1978 году начато строительство контррегулирующей Майнской ГЭС. В том же году был поставлен под промышленную нагрузку первый гидроагрегат Саяно-Шушенской ГЭС. В 1979 г. – второй и третий гидроагрегаты, а к концу 1985 г. – десятый гидроагрегат, ГЭС достигла проектной мощности. К 1988-му строительство ГЭС в основном было завершено. В 1990 году водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС было впервые заполнено до проектной отметки 540 метров нормального подпорного уровня. В 2000-м ГЭС была принята Госкомиссией в постоянную эксплуатацию.
Аварии
Несомненно, о самой мощной электростанции России знали многие, но авария 17 августа 2009 года мгновенно сделала Саяно-Шушенскую ГЭС печально знаменитой на весь мир, теперь о ней знает практически каждый.
Впрочем, аварии на этой гидроэлектростанции случались и раньше. Так, одна из самых известных произошла 23 мая 1979 года. В процессе возведения плотины сброс излишков воды предусматривалось производить по нескольким временным схемам. В 1979 году для этого предполагалось впервые использовать временные водосбросы II-го яруса. Однако, в силу ряда причин, их строительство не было закончено в срок. 23 мая 1979 года начался неуправляемый пропуск воды через недостроенные водосбросы плотины. Поток воды разрушил некоторые сооружения плотины, затопил здание ГЭС, смыл грузоподъемный кран и другое оборудование. Несмотря на экстренные меры по обваловке первого агрегата, запущенного к тому времени, он был залит.
В ходе восстановительных работ был сооружен бетонный барьер вокруг гидрогенератора, произведена герметизация ограждающих конструкций. 31 мая произведена откачка воды из гидрогенератора, 10 июня началась откачка воды из здания ГЭС. Одновременно велись ремонтно-восстановительные работы на оборудовании станции. 20 июня здание ГЭС и турбинное оборудование было осушено полностью. 4 июля началась сушка изоляции гидрогенератора и ремонт поврежденных узлов. Через 112 дней после высвобождения гидрогенератора из воды, 20 сентября 1979 года, он был включен в сеть.
Следующая авария произошла в 1985-м. Во время мощного половодья произошло разрушение 80 % площади дна водобойного колодца. Были полностью разрушены плиты крепления (толщиной более 2 метров), бетонная подготовка под ними и скалы ниже подошвы на глубину до 7 метров. Анкера диаметром 50 мм были разорваны с характерными следами наступления предела текучести металла. Были проведены работы по реконструкции водобойного колодца (1991 год).
В 1988-м паводок привел к разрушению отремонтированного колодца. Было принято решение об эксплуатации ГЭС в щадящем режиме на пониженной отметке максимального напора воды: не более 240 метров вместо проектных 245.
Об аварии, произошедшей 17 августа этого года, сообщили, наверное, все СМИ. В 8:13-8:15 местного времени произошла авария на гидроагрегате № 2 с его разрушением и поступлением большого количества воды в помещение машинного зала.
В результате аварии были частично обрушены строительные конструкции на участке от 1-го до 5-го гидроагрегатов и перекрытия отметки обслуживания машинного зала (отметка 327); повреждены и местами разрушены несущие колонны здания и отметки 327, а также расположенные на ней оборудование систем регулирования, управления и защит гидроагрегатов; получили механические повреждения различной степени пяти фаз силовых трансформаторов; строительные конструкции трансформаторной площадки в зоне первого и второго блоков.
В результате попадания воды электрические и механические повреждения различной степени тяжести получили все гидроагрегаты ГЭС, при этом:
ГА 5 - по предварительной оценке - электрические повреждения генератора;
ГА 6 - повреждения генератора, связанным с затоплением водой;
ГА 3, 4 - электрические и механические повреждения генераторов средней степени тяжести и повреждения строительных конструкций разной степени тяжести;
ГА 1, 10, 8 - электрические и механические повреждения генераторов большой степени тяжести и повреждения строительных конструкций разной степени тяжести;
ГА 7, 9 - большой степени тяжести и повреждения строительных конструкций и полное разрушение генераторов,;
ГА 2 - полное разрушение строительных конструкций, генератора и турбины.
Все общестанционные технологические системы, расположенные на отметке 327 и нижележащих отметках были затоплены и получили повреждения различной степени тяжести. Кабельные тоннели и галереи нижнего бьефа в районе ГА 2, 7, 9 обрушены.
Силами персонала станции и подрядных организаций в 9:20 был закрыт аварийно-ремонтный затвор ГА 2 и прекращено поступление воды в машзал через разрушенный ГА 2. В 11:40 открыты затворы водосливной плотины и восстановлен баланс расхода через гидроузел, соответствующий заданному режиму. До начала открытия затворов водосливной плотины регулирование санитарного попуска по р. Енисей осуществлялся Майнской ГЭС.
В результате аварии погибло 75 человек
В ходе ликвидации последствий аварии на станции силами МЧС при взаимодействии с Минэнерго России при проведении аварийно-спасательных работ в целом было привлечено до 2,7 тыс. человек (в том числе около 2 тыс. человек непосредственно на ГЭС), более 200 единиц техники, в том числе 11 воздушных судов и 15 плавсредств. Было разобрано свыше 5 тыс. м³ завалов, откачано более 277 тыс. м³ воды. Установлено 9 683 метра боновых заграждений, собрано 324,2 т маслосодержащей эмульсии.
Было проведено расследование, позволившее определить причины аварии. По заявлению главы Ростехнадзора Николая Кутьина ее спровоцировал «набор причин, которые уходят своими корнями еще в 80-е годы». Речь идет о совокупности проектных, эксплуатационных и ремонтных проблем, таких как ввод в эксплуатацию ненадежных гидроагрегатов, неэффективность работы систем управления и защиты ГЭС в режимах аварии, недостаточность действий ремонтных служб, проблемы с креплениями крышки турбины.
В минувшую среду правительство приняло решение о выделении «РусГидро» 4,3 миллиарда рублей на строительство берегового водосброса. Финансирование позволит обеспечить завершение строительства первой очереди водосброса к 1 июня 2010 года, что обеспечит беспроблемное прохождение паводка.
Мероприятия по восстановлению Саяно-Шушенской ГЭС в 2010 году будут финансироваться из внебюджетных источников, в том числе за счет допэмиссии.
Заявка на финансирование восстановительных работ на ГЭС в 2010 году составляет 9,6 млрд руб. Восстановление Саяно-Шушенской ГЭС в случае замены всех десяти гидроагрегатов станции займет до пяти лет.
И.о. председателя правления «РусГидро» Василий Зубакин сообщил, что затраты на полное восстановление Саяно-Шушенской ГЭС составляют не менее 40 млрд руб., и сумма затрат может увеличиться.
А. Тарновская (по материалам СМИ)
