Саяно-Шушенская ГЭС | это... Что такое Саяно-Шушенская ГЭС? (original) (raw)

Саяно-Шушенская ГЭС
Изображение
Страна Flag of Russia.svg Россия
Река Енисей
Каскад Енисейский
Собственник РусГидро
Статус Действующая
Год начала строительства 1963
Годы ввода агрегатов 1978/1985
Основные характеристики
Годовая выработка электричества, млн кВт·ч 23 500[1]
Разновидность электростанции Плотинная
Расчётный напор, м 194
Электрическая мощность 6400[1][прим. 1]
Характеристики оборудования
Тип турбин радиально-осевые
Количество и марка турбин 6×РО-230/833-В-677, 4×РО-230-В-677
Расход через турбины, м³/сек 10×358
Количество и марка генераторов 5×СВФ-1285/275-42 УХЛ4, 5×СВФ1-1285/275-42 УХЛ4
Мощность генераторов, МВт 10×640
Основные сооружения
Тип плотины бетонная арочно-гравитационная
Высота плотины, м 245
Длина плотины, м 1074
Шлюз нет
ОРУ 500 кВ
На карте
Саяно-Шушенская ГЭС (Россия) Red pog.png Саяно-Шушенская ГЭС

Координаты: 52°49′32″ с. ш. 91°22′16″ в. д. / 52.825556° с. ш. 91.371111° в. д. (G) (O) (Я)52.825556, 91.371111

Сая́но-Шу́шенская гидроэлектроста́нция имени П. С. Непоро́жнего — крупнейшая по установленной мощности электростанция России, шестая — среди ныне действующих гидроэлектростанций в мире. Расположена на реке Енисей, на границе между Красноярским краем и Хакасией, у посёлка Черёмушки, возле Саяногорска. Является верхней ступенью Енисейского каскада ГЭС. Уникальная арочно-гравитационная плотина станции высотой 245 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.

Строительство Саяно-Шушенской ГЭС, начатое в 1963 году, было официально завершено только в 2000 году. В ходе строительства и эксплуатации ГЭС имели место проблемы, связанные с разрушением водосбросных сооружений и образованием трещин в плотине, позднее успешно решённые.

17 августа 2009 года на станции произошла крупнейшая в истории отечественной гидроэнергетики авария, ставшая причиной гибели 75 человек. Восстановление станции должно быть завершено в 2014 году.

Содержание

Природные условия

Саяно-Шушенская ГЭС использует падение верхнего Енисея в так называемом Саянском коридоре — участке течения, на котором река прорезает хребты Западных Саян. Саянский коридор имеет длину около 280 км, начинаясь у впадения в Енисей реки Хемчик и заканчиваясь в районе Саяногорска. В пределах Саянского коридора Енисей течёт в узком ущелье, русло реки почти полностью состоит из порогов и перекатов, средний уклон реки на этом участке составляет 0,007. Возле Саяногорска Енисей выходит в слаборасчленённую горную равнину Минусинской котловины, его течение становится более спокойным. Основные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС расположены в Карловом створе, расположенном на расстоянии 455,6 километра от истока реки. В данном створе река протекает в глубокой каньонообразной долине — ширина долины реки на уровне поймы составляет 360 м, на уровне гребня плотины — 900 м. В створе плотины крутизна склонов составляет около 45°; левый берег более крутой, высота почти отвесной части склона составляет до 150 м; правый берег более пологий, имеет пойму шириной до 20 м. Склоны долины покрыты лесом и кустарником. Горные породы склонов и днища долины представлены крепкими метаморфическими кристаллическими сланцами — парасланцами (продукт метаморфизма осадочных пород) и ортосланцами (продукт метаморфизма эффузивных пород), местами прорванных интрузиями гранитов и дайками основных пород. Под сланцами на глубине 200—1000 м залегают граниты. Породы основания резко неоднородны по водопроницаемости (до пяти порядков и более). Створ ГЭС находится в пределах единого Джойско-Кибикского структурно-тектонического блока, ограниченного Борусским и Кандатским разломами, в 11 км к северу от Борусского разлома. Ближайшие к створу тектонические нарушения II—III порядка находятся в нижнем бьефе в 1,5—3 км от створа. Современных тектонических движений в пределах Джойско-Кибикского блока не выявлено. Фоновая сейсмичность участка размещения ГЭС составляет 8 баллов по шкале MSK-64, в районе Борусского разлома возможны землетрясения с максимальной магнитудой 6.[2] [3] [4]

Площадь водосбора Енисея в Карловом створе составляет 179 900 км². Среднемноголетний расход воды реки в створе ГЭС — 1490 м³/с, годовой объём стока 47 км³, модуль стока — 8,2 л/с с км². По характеру питания верхний Енисей относится к типу рек смешанного питания с преобладанием снегового. Его режим характеризуется затяжным весенним половодьем, обусловленным растянутыми сроками таяния снега на разных высотах и выпадением дождей в этот период, переходящим в летне-осенние дождевые паводки; за весну и лето проходит 70 % годового стока. Максимум половодья приходится на конец мая — начало июня. Наиболее низкие расходы воды наблюдаются в декабре, перед ледоставом. Максимальный расход воды в створе гидроузла наблюдался в 1916 году и составлял 12 900 м³/с, минимальный — в 1933 году (150 м³/с).[5] Расчётные максимальные расходы в створе гидроузла приведены в таблице.

Расчётные гидрологические характеристики половодья в створе Саяно-Шушенской ГЭС[6]
Характеристика Расходы и объёмы, вероятность в %
0,01 с гарантийной поправкой 0,01 0,1 1,0 5,0
Максимальные расходы воды, м³/сек 23 900 21 700 17 600 13 500 10 800
Объём стока за 30 дней, км³ 34,1 31,22 25,9 20,9 17,4

Климат в районе расположения ГЭС — континентальный, умеренный. Минимальная температура января составляет −42°С, максимальные температуры июля-августа — 35—36°С. Годовая норма осадков составляет 655 мм. Устойчивый снежный покров устанавливается в первой половине ноября, достигая наибольшей высоты в марте. Таяние снега начинается в первой декаде апреля.[2]

Конструкция станции

Саяно-Шушенская ГЭС представляет собой мощную высоконапорную гидроэлектростанцию приплотинного типа. Конструктивно сооружения ГЭС разделяются на плотину, здание ГЭС с корпусами вспомогательного назначения, водобойный колодец эксплуатационного водосброса, береговой водосброс, открытое распределительное устройство (ОРУ). Судопропускными сооружениями гидроузел не оборудован и не позволяет проход судов в нижний и верхний бьефы (на дальнюю перспективу на правом берегу было запланировано сооружение судоподъёмника). Ниже Саяно-Шушенской ГЭС расположен её контррегулятор[прим. 2] — Майнская ГЭС мощностью 321 МВт, организационно входящая в состав Саяно-Шушенского гидроэнергетического комплекса. Саяно-Шушенская и Майнская ГЭС спроектированы институтом «Ленгидропроект».[1]

Плотина

План сооружений Саяно-Шушенской ГЭС

Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина, устойчивость и прочность которой обеспечивается действием собственного веса (на 60 %) и частично упором верхней арочной части в берега (на 40 %). Плотина имеет максимальную высоту 242 м, её верховая грань очерчена дугой с радиусом 600 м, ширина плотины по основанию — 105,7 м, по гребню — 25 м. Длина гребня плотины с учётом береговых врезок составляет 1074,4 м. Плотина врезана в породы левого и правого берегов на глубину 15 м и 10 м соответственно, в породы основания — на глубину до 5 м. В поперечном разрезе плотина выполнена в виде четырёх столбов бетонирования толщиной 27 м. В теле плотины размещены 10 продольных галерей (9 в первом столбе и одна — в третьем), служащих для размещения контрольно-измерительной аппаратуры (около 11 000 единиц), наблюдения за состоянием плотины и выполнения ремонтных работ; нижние галереи также служат для сбора и отвода дренажных и фильтрующихся вод и для обслуживания цементационной завесы в основании плотины; кроме того, в плотине на расстоянии 10—18 м от напорной грани выполнен дренаж. По условиям бетонирования и омоноличивания тела плотины её массив разделён радиальными швами на 68 секций шириной 15 м. Основание плотины укреплено площадной цементацией на глубину до 30 м; в основании устроена глубокая (до 100 м) цементационная завеса, сопрягающая завеса под верховой гранью (до 65 м), а также скважинный дренаж (максимальная глубина дренируемой зоны — 43 м, в русле размещено 268 дренажных скважин).[4][7][8][9]

Отметка гребня плотины находится на высоте 547 м, где расположена подпорная стенка со стороны верхнего бьефа. Низовая часть гребня с отметкой 542 м и шириной 9 м предназначена для технологического автодорожного проезда через плотину. С правого берега подъезд к гребню плотины осуществляется по открытой автодороге, с левого берега — по тоннелю длиной 1100 м и далее также по открытой автодороге вдоль ОРУ.[8] Плотина Саяно-Шушенской ГЭС является самой высокой в России и находится на седьмом месте среди существующих плотин в мире; кроме того, она является самой высокой в мире плотиной арочно-гравитационного типа.[10] Отношение пролёта плотины к её высоте (~4,5) является почти предельным для такого типа плотин.[4] Арочно-гравитационную плотину в России имеет ещё только одна ГЭС — Гергебильская, но она намного меньше. В плотину Саяно-Шушенской ГЭС уложено 9,075 миллионов м³ бетона.[1]

Плотина разделяется на левобережную глухую часть длиной 252,8 м (секции 0—15), станционную часть длиной 331,8 м (секции 16—36), водосбросную часть длиной 189,6 м (секции 38—48) и правобережную глухую часть длиной 300,2 м (секции 49—67). Левобережная и правобережная части осуществляют сопряжение плотины с берегами. В чётных секциях станционной части размещены 10 водоприёмников ГЭС, переходящих в турбинные водоводы, идущие вначале в теле плотины, а затем по её низовой грани. Водоприёмники ГЭС имеют пороги на отметке 479,0 м и могут перекрываться аварийно-ремонтными затворами. Сороудерживающие решётки водоприёмников выполнены по типу «корзинки», выступающей пятиугольным эркером за верховую грань плотины и поддерживаемой консолью с наибольшим вылетом 16 м. Сталежелезобетонные напорные водоводы имеют внутренний диаметр 7,5 м; толщина железобетонной облицовки — 1,5 м. В строительный период в станционной части плотины были размещены временные водоприёмники гидроагрегатов № 1—6 с отметками порогов: № 1 и № 2 — 369,5 м, № 3 — 408,5 м, № 4—6 — 426,5 м. Водоводы этих водоприёмников, размещённые в теле плотины, в настоящее время забетонированы. В водосбросной части плотины размещены 11 эксплуатационных водосбросов с отметками порогов на входе 479,0 м, в нижней части плотины расположены строительные водосбросы I и II ярусов, в настоящее время забетонированные.[8]

При проектировании сейсмичность района расположения плотины оценивалась в 7 баллов по шкале MSK-64. Позднее, после дополнительно проведённых исследований, сейсмичность была увеличена до 8 баллов, что потребовало проведения дополнительных расчётов сейсмостойкости плотины. Результаты расчётов показали, что при землетрясении силой 8 баллов сейсмостойкость плотины обеспечивается.[11]

Эксплуатационный водосброс

Эксплуатационный водосброс Саяно-Шушенской ГЭС в действии (2010)

Эксплуатационный водосброс предназначен для сброса избыточного притока воды в половодье и паводки, который не может быть пропущен через гидроагрегаты ГЭС либо аккумулирован в водохранилище. Проектная максимальная пропускная способность эксплуатационного водосброса составляет 13 600 м³/сек, фактическая при отметке водохранилища 540 м — 13 090 м³/сек. Конструктивно эксплуатационный водосброс состоит из водоприёмников, водосбросных лотков, водобойного колодца и рисбермы. Водоприёмники 11 лотков водосброса размещены в водосбросной части плотины, их пролёты размерами 8,2×5,4 м перекрываются плоскими колёсными затворами, маневрирование которыми осуществляется при помощи двух козловых кранов грузоподъёмностью 500 т; также имеются аварийно-ремонтные затворы. Водосбросы состоят из трубчатой закрытой части, проходящей в теле плотины и частично на её низовой грани, и открытой части длиной около 150 м на низовой грани плотины. Водосбросные лотки имеют ширину 7,18 м (6,73 м на нижнем участке) и отделены друг от друга стенами высотой 7 м. На концевых участках стен водосбросных лотков расположена строительная эстакада с отметкой верха 343,5 м, использовавшаяся для размещения техники и подвоза бетона при строительстве водобойного колодца. После окончания строительства эстакаду было решено сохранить для использования в возможных ремонтных работах.[8]

Водобойный колодец предназначен для гашения энергии сбрасываемого водного потока и имеет трапециевидную форму (расстояние между боковыми стенами в начале составляет 130,66 м, а в конце, у водобойной стенки — 112,6 м). Длина колодца от торцов раздельных стен открытых лотков плотины до верховой грани водобойной стенки: по оси — 144,81 м, по линиям ограждающих стен — 140,28 м. Бетонное крепление дна водобойного колодца после ремонтных работ имеет преобладающую толщину от 4 до 6 м, на отдельных участках до 8—10 м. В конце колодца расположена водобойная стенка высотой 19 м. Для осушения водобойного колодца в раздельном устое размещена насосная станция с тремя насосами производительностью 1200 м³/ч, позволяющими полностью осушить колодец за 55 часов. Ниже водобойной стенки выполнено бетонное крепление дна реки в виде рисбермы с отметкой верха 307,0 м. Рисберма завершается бетонным зубом, заглублённым в скальное основание на 7 м. Длина рисбермы 60 м, ширина в створе зуба — 98,6 м. Правобережная стенка водобойного колодца продолжается за рисберму на 60 м. К торцевой секции стенки примыкает береговой откос, укреплённый наброской крупного камня, которая по длине 200 м дополнительно покрыта армированной бетонной облицовкой.[8]

Береговой водосброс

Береговой водосброс Саяно-Шушенской ГЭС (ноябрь 2010)

Береговой водосброс расположен на правом берегу и предназначен для пропуска паводков редкой повторяемости. Конструктивно водосброс состоит из водоприёмного сооружения, двух безнапорных тоннелей, пятиступенчатого перепада и отводящего канала. Водоприёмное сооружение предназначено для забора воды в водосброс и включает в себя водосливы практического профиля с отметкой порога 524,0 м и забральную стенку. Пролёты шириной по 18 м и высотой 8,7 м каждый перекрыты основными сегментными затворами, маневрирование которыми осуществляется гидроприводами, управляемыми дистанционно с пульта ГЭС. Перед сегментным затвором имеются пазы для установки плоского скользящего секционного аварийно-ремонтного затвора с помощью козлового крана грузоподъёмностью 2×125 т. Безнапорные тоннели длиной по 1130 м имеют корытообразное сечение 10×12 м, толщина бетонной обделки на разных участках 0,6—1,5 м, скорость воды в тоннелях до 22 м/с. Пятиступенчатый перепад представляет собой пять колодцев гашения шириной 100 м и длиной от 55 до 167 м, разделённых водосливными плотинами. Функция перепада заключается в гашении энергии потока — максимальные скорости потока на входе в верхний колодец достигают 30 м/с, на сопряжении с руслом реки уменьшаются до 4—5 м/с. Отводящий канал шириной по дну 100 м и длиной по оси около 700 м обеспечивает сопряжение сбрасываемого потока с руслом реки. Максимальная пропускная способность берегового водосброса составляет 4000 м³/с.[12].

Здание ГЭС и ОРУ

Машинный зал Саяно-Шушенской ГЭС (июнь 2009)

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. Первые два гидроагрегата снабжались сменными рабочими колёсами РО-140/820а-605, работающими при напоре от 60 до 120 м; впоследствии сменные рабочие колёса были заменены на штатные. Отличительная особенность гидротурбин станции — использование индивидуальных приводов лопаток направляющего аппарата. Наиболее эффективна работа гидротурбин на мощности, близкой к максимальной; в диапазоне мощностей от 190 до 410 МВт (при напоре 175 м) и от 275 до 585 МВт (при напоре 215 м) работа гидроагрегатов запрещена вследствие повышенных вибраций («запрещённая зона»). Работа с мощностью меньше, чем в «запрещённой зоне», возможна, но менее эффективна из-за снижения КПД турбин.[13]

Турбины приводят в действие синхронные гидрогенераторы зонтичного типа СВФ-1285/275-42УХЛ4 с диаметром ротора 10,3 м, выдающие ток напряжением 15,75 кВ. Гидрогенераторы имеют водяное охлаждение. 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. Производитель турбин — Ленинградский металлический завод, генераторов — завод «Электросила» (в настоящее время оба предприятия входят в концерн «Силовые машины»). При создании гидроагрегатов Саяно-Шушенской ГЭС широко использовался опыт изготовления мощных (500 МВт) гидроагрегатов Красноярской ГЭС.[14] Электрической схемой предусмотрено объединение в один энергоблок двух соседних агрегатов, работающих на одну группу из трёх однофазных трансформаторов типа ОРЦ-533000/500 мощностью 533 МВА и напряжением 15,75/500 кВ каждый (всего на ГЭС установлено 15 основных трансформаторов). Трансформаторы расположены на специальной площадке в пазухе, образованной низовой гранью плотины и верховой стеной машинного зала. Первоначально генераторы подключались к трансформаторам посредством коммутационных аппаратных генераторных комплексов — КАГ-15,75, каждый из которых включал в себя выключатель нагрузки, разъединитель, трансформаторы тока и напряжения; к настоящему времени КАГ-15,75 заменены на современные элегазовые выключатели HEC-8.[13]

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). К зданию ГЭС и к низовой грани левобережной части плотины примыкают глубоко врезанные в откос здания монтажной площадки и трансформаторной мастерской.[8]

Станционная площадка левого берега размещается на отметке 333,0 м. Площадка ограждена со стороны реки подпорной стенкой, ниже которой берег реки укреплён армированной бетонной облицовкой. На станционной площадке размещены два здания служебно-технологических корпусов: четырёхэтажный корпус «А», в котором размещаются центральный пульт управления (ЦПУ), помещения автоматизированной системы управления (АСУ), узел связи и административные службы, и прискальный корпус «Б» с цокольным и двумя надземными этажами, где расположены мастерские, лаборатории, службы цехов, столовая, бытовые помещения и прочие вспомогательные службы. От станционной площадки до посёлка Черёмушки, расположенного в 4 км от ГЭС, организовано трамвайное сообщение.[8]

Открытое распределительное устройство (ОРУ) напряжением 500 кВ размещено в 1,2 км ниже ГЭС по течению Енисея, в долине небольшой реки Карловой, русло которой было переведено в подземный коллектор под ОРУ. Площадка ОРУ размерами 128×340 м выполнена в полувыемке-полунасыпи. Схема ОРУ 500 кВ построена по принципу подключения трёх присоединений через четыре выключателя (так называемая схема «4/3»). На ОРУ установлены воздушные выключатели ВВБК-500А, трансформаторы тока ТФРМ-500, ограничители перенапряжения ОПНИ-500, разъединители РГ3-500/3200. Выдача мощности от ГЭС до ОРУ 500 кВ осуществляется по трём ЛЭП вдоль левого берега и двумя ЛЭП — через переходную опору, установленную на скальной выемке правого берега. Начальное крепление пролётов пяти ЛЭП 500 кВ выполнено к специальным металлическим конструкциям, закреплённым анкерами в железобетонную облицовку турбинных водоводов. В энергосистему электроэнергия выдаётся с ОРУ по четырём ЛЭП 500 кВ. По причине ограниченной пропускной способности ЛЭП и недостаточного развития промышленных потребителей вблизи ГЭС максимальная выдаваемая в энергосистему мощность станции ограничена 4400 МВт.[8] [15]

Водохранилище

Саяно-Шушенское водохранилище

Плотина ГЭС образует крупное Саяно-Шушенское водохранилище сезонного регулирования полным объёмом 31,34 км³, полезным объёмом 15,34 км³, длиной 320 км и площадью 621 км².[1] Проектная отметка нормального подпорного уровня (НПУ) водохранилища — 540,0 м, форсированного подпорного уровня (ФПУ) — 544,5 м. С 1997 года, после завершения ремонтных работ в теле плотины, отметка НПУ была снижена до 539 м, а ФПУ — до 540 м.[16] При создании водохранилища было затоплено 35 600 га (по другим данным — 18 300 га[17]) сельхозугодий и перенесено 2717 строений.[1] Вода водоёма отличается высоким качеством,[18] что позволило организовать в нижнем бьефе ГЭС рыбоводные хозяйства, специализирующиеся на выращивании форели. Водохранилище расположено в Туве, Хакасии и Красноярском крае. Проявлений наведённой сейсмичности в результате создания водохранилища не зафиксировано.[4][19]

Экологические последствия

После сооружения Саяно-Шушенской ГЭС в её нижнем бьефе в зимний период стала возникать незамерзающая полынья, связанная со сбросом относительно тёплых вод с водохранилища при работе гидроагрегатов ГЭС. Возникновение полыньи привело к усилению зажорных явлений в нижнем бьефе с периодическим подтоплением территорий. С целью минимизации ущерба от данных явлений в районе города Минусинска были сооружены защитные дамбы. Образование водохранилища и полыньи в нижнем бьефе оказало влияние на микроклимат прилегающих территорий — снизился градиент температур воздуха (уменьшилась континентальность климата), возросла влажность воздуха, над руслом реки в нижнем бьефе в зимний период усилилось образование туманов. В то же время изменения микроклимата преимущественно имеют локальный характер и наблюдаются не далее 2 км от водохранилища и русла реки в нижнем бьефе. Проблем с резкими колебаниями уровня воды в нижнем бьефе при смене режимов работы Саяно-Шушенской ГЭС удалось избежать за счёт строительства контррегулирующей Майнской ГЭС с буферным водохранилищем.[20]

Всплывший лес в запани Саяно-Шушенского водохранилища

В зоне затопления водохранилища находилось более 3 млн м³ древесины. В связи с мелкоконтурностью и разбросанностью территорий произрастания деловой древесины, труднодоступностью лесных массивов из-за отсутствия подъездов, а также невозможностью обеспечения безопасной работы на крутых склонах каньона Енисея, было принято решение о затоплении данной древесины в водохранилище на корню. Полная лесоочистка была произведена только на озёрной части ложа водохранилища — на территории Тувы, на рыбопромысловых участках и местах отстоя судов, а также части зоны переменного уровня водохранилища вблизи плотины. За время эксплуатации водохранилища большая часть (более 2 млн м³) затопленной древесины всплыла на его поверхность, после чего часть древесины (около 0,6 млн м³) вновь затонула вследствие намокания. В связи с большим объёмом водохранилища и медленным разложением древесины существенного влияния на качество воды в водохранилище она не оказывает. Всплывшая древесина собирается с акватории в нескольких запанях, образованных в заливах водохранилища, постепенно извлекается из водохранилища и складируется на берегу (извлечено более 0,9 млн м³). Данная древесина имеет низкое качество, в связи с чем производится её постепенная утилизация путём переработки в древесный уголь; существует проект завода по переработке древесины в топливные гранулы — пеллеты.[21] [22]

Начальный озеровидный участок водохранилища в Туве, на который приходится около 20 % полезной ёмкости водохранилища, в результате колебаний уровня воды в водохранилище при сезонном регулировании стока заполняется в середине августа и обсыхает в середине ноября, образуя в остальное время года обширную заболоченную и непригодную для хозяйственной деятельности низменность. Имеются предложения об отсечении этого участка водохранилища путём строительства низконапорной плотины.[23]

С целью изучения влияния водохранилища на прилегающие экосистемы, охраны популяций соболя и снежного барса, а также в качестве компенсационного мероприятия на прилегающей к водохранилищу территории в 1976 году был создан Саяно-Шушенский биосферный заповедник площадью 3904 км². По мнению директора заповедника А. Рассолова, катастрофических изменений природной среды в результате строительства водохранилища не произошло.[24] Отмечается факт возникновения на участке незамерзающей полыньи в нижнем бьефе и озеровидном участке водохранилища в Туве крупной популяции водоплавающих птиц.[25]

Экономическое значение

Саяно-Шушенская ГЭС является крупнейшей электростанцией России, к тому же вырабатывающей очень дешёвую электроэнергию — себестоимость 1 кВт·ч электроэнергии в 2001 году Саяно-Шушенского гидроэнергетического комплекса составляла 1,62 коп.[1] До аварии 2009 года ГЭС являлась самым мощным источником покрытия пиковых перепадов электроэнергии в Единой энергосистеме России.[26] Гидроэлектростанция является основой и источником энергоснабжения Саянского территориально-производственного комплекса, включающего в себя крупные алюминиевые заводы — Саянский и Хакасский (принадлежат компании «Российский алюминий»), Абаканвагонмаш, угольные разрезы, железные рудники, ряд предприятий лёгкой и пищевой промышленности.[27]

Выработано электроэнергии за год, млн кВт·ч

2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Только СШ ГЭС 22 790[26] 18 600[26] 19 715
Вместе с Майнской ГЭС 23 647,70[28] 26 817,70[29] 20 764,50[30] 19 983,90[31] 17 479[32] 11 986[32]

Водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС имеет противопаводковое значение, защищая от наводнений расположенные ниже по течению территории. Так, в ходе половодья 2010 года приток в водохранилище составлял более 9000 м³/с, а сброс воды в нижний бьеф ГЭС составлял менее 6000 м³/с,[33] при том, что при расходах более 7000 м³/с начинается подтопление территорий в нижнем бьефе.[34] Саяно-Шушенская ГЭС представляет интерес как объект туризма.[35] Саяно-Шушенская ГЭС является филиалом ОАО «РусГидро». Директор филиала — Валерий Кяри.[36]

История строительства

Проектирование

Чертёж плотины и здания ГЭС

В 1956—1960 годах «Ленгидроэнергопроектом» была разработана схема гидроэнергетического использования верхнего Енисея, в ходе работы над которой была установлена целесообразность использования падения реки в районе Саянского коридора одной мощной ГЭС, что позволяло создать водохранилище с ёмкостью, достаточной для сезонного регулирования. В 1962 году совет государственной научно-технической экспертизы подтвердил обоснованность предложенной схемы, начались работы по формулированию проектного задания. Одновременно начались полевые изыскания с целью поиска наиболее подходящего створа для строительства новой ГЭС — 4 ноября 1961 года в Абакан прибыл первый отряд изыскателей «Ленгидропроекта» во главе с П. В. Ерашовым. Изучались пять возможных створов — Майнский, Кибикский, Мраморный, Карловский и Джойский. Первоначально наиболее перспективным казался Джойский створ, но в ходе изысканий он был исключён из рассмотрения в связи с обнаруженными переуглублениями в скальном основании выше и ниже створа. По инженерно-геологическим и иным показателям наиболее оптимальным оказался Карловский створ, выбранный Государственной комиссией 21 июля 1962 года. В целом Саянской экспедицией «Ленгидропроекта» в течение 6 лет был выполнен большой объём инженерно-геологических работ (так, объём бурения составил 41 км, фильтрационные опыты были проведены с 4000 образцами пород, что позволило избежать «геологических неожиданностей» при строительстве).[4][37] [38]

В 1962—1965 годах «Ленгидропроектом» велись активные работы в рамках разработки проектного задания Саяно-Шушенской ГЭС. В ходе проектирования рассматривались варианты компоновки будущего гидроузла с каменно-набросной, бетонной гравитационной, арочной и арочно-гравитационной плотиной. Из всех возможных вариантов наиболее предпочтительным оказался вариант с арочно-гравитационной плотиной (так, вариант с каменно-набросной плотиной, потенциально несколько более дешёвый, был отвергнут по причине необходимости строительства крупных тоннельных водосбросов, требовавших сооружения сложных в эксплуатации двухъярусных водоприёмников и создававших тяжёлый гидравлический режим реки в нижнем бьефе).[38] Проектное задание Саяно-Шушенской ГЭС было утверждено Советом Министров СССР в 1965 году и предусматривало сооружение ГЭС с 12 гидроагрегатами мощностью по 530 МВт (с подводом воды по типу использованного на Красноярской ГЭС), расположенными в здании ГЭС, по центру арочно-гравитационной плотины, и двумя поверхностными водосбросами без водобойных колодцев слева и справа от здания ГЭС, предусматривавших гашение энергии потока воды в яме размыва в нижнем бьефе.[39][40]

После утверждения проектного задания начались работы по созданию технического проекта Саяно-Шушенской ГЭС. В ходе работы над техническим проектом конструктивная схема отдельных элементов гидроузла, зафиксированная в проектном задании, подверглась изменению. В 1968 году по предложению Министерства энергетики СССР и заводов-производителей оборудования было решено увеличить единичную мощность гидроагрегатов до 640 МВт, что позволило уменьшить их количество до 10; кроме того, было принято решение об использовании однониточных трубопроводов и одноподводных спиральных камер, в результате чего удалось существенно уменьшить длину здания ГЭС.[41] Также в связи со значительными прогнозируемыми размерами воронки размыва и возможным развитием ряда неблагоприятных процессов в нижнем бьефе было принято решение об отказе от предусмотренной проектным заданием схемы водосбросных сооружений с гашением потока в воронке размыва в пользу водосброса с водобойным колодцем, расположенного в правой части гидроузла. В 1969 году состоялась первая экспертиза технического проекта Саяно-Шушенской ГЭС, по итогам которой было принято решение о доработке проекта. В 1970 году состоялась повторная экспертиза, по результатом которой 11 января 1971 года технический проект Саяно-Шушенской ГЭС был утверждён коллегией Минэнерго СССР.[42]

Должность главного инженера проекта Саяно-Шушенской ГЭС в разное время занимали Г. А. Претро (до 1965 года), Я. Б. Марголин (1965—1968), Л. К. Доманский (1968—1972) и А. И. Ефименко (1972—1991).[37]

От начала строительства до пуска гидроагрегата № 1 (1963—1978 годы)

Строительство ГЭС. На переднем плане — спиральная камера гидроагрегата

Подготовительный этап строительства Саяно-Шушенской ГЭС начался в 1963 году со строительства дорог, жилья для строителей и других объектов инфраструктуры. Головной организацией, ответственной за строительство гидроузла, стал «КрасноярскГЭСстрой». Согласно проектному заданию, строительство ГЭС предполагалось осуществить в 1963—1972 годах. Однако объёмы финансирования строительства с первых лет подготовительного периода значительно отставали от проектных, что привело к затягиванию сроков сооружения ГЭС.[43] Непосредственные работы по сооружению собственно ГЭС были начаты 12 сентября 1968 года с отсыпки перемычек котлована первой очереди. После осушения котлована 17 октября 1970 года в основные сооружения станции был уложен первый кубометр бетона. К моменту перекрытия Енисея, осуществлённого 11 октября 1975 года, были построены основание водосбросной части плотины с донными водосбросами первого яруса, значительная часть водобойного колодца и рисберма. После перекрытия реки были развёрнуты работы по сооружению левобережной части плотины со зданием ГЭС; вплоть до 1979 года сток реки пропускался через 9 донных водосбросов, а также поверх строящейся водосбросной части плотины через так называемую «гребёнку», образованную наращиванием нечётных секций плотины по отношению к чётным.[8] В апреле 1976 года было принято постановление Совета Министров СССР об ускорении строительства Саяно-Шушенской ГЭС, устанавливавшее жёсткие сроки ввода гидроагрегатов: первый агрегат — в 1978 году, по два агрегата — в 1979 и 1980 годах. Первый гидроагрегат Саяно-Шушенской ГЭС (со сменным рабочим колесом) был поставлен под промышленную нагрузку 18 декабря 1978 года.[37]

Затопление котлована ГЭС при пропуске половодья 1979 года

К 1976 году стало очевидно, что реальные темпы строительства значительно отстают от проектных предположений. Согласно техническому проекту станции, к моменту пуска первых гидроагрегатов планировалось возвести плотину на высоту 170 м и уложить в основу главных сооружений более 75 % бетона от общего объёма; для пропуска половодья в этот период планировалось использовать 10 временных водосбросов второго яруса. Отставание темпов работ при сохранявшихся директивных сроках пуска гидроагрегатов привело к необходимости изменения проектных параметров сооружения. В частности, было принято решение о снижении уровня верхнего бьефа, необходимого для пуска первых гидроагрегатов, что позволило снизить необходимый для укладки к этому моменту объём бетона с 7,31 до 4,13 миллионов м³, количество водосбросов второго яруса было уменьшено с 10 до 6 при сохранении их общей пропускной способности.[44]

Однако обеспечить необходимые темпы укладки бетона даже в сокращённом варианте не удалось, что привело к невозможности пропуска половодья 1979 года с использованием только водосбросов второго яруса (донные водосбросы первого яруса подлежали заделке). Возникла необходимость использования также и открытых водосливов, образованных за счёт штрабления нечётных секций водосбросной части плотины. Тем не менее, к началу половодья 1979 года водосбросной участок плотины не был подготовлен к пропуску воды и в этом варианте — в необходимые для безопасного пропуска половодья сооружения не было уложено более 100 000 м³ бетона. В результате 23 мая 1979 года при пропуске половодья произошёл перелив воды через раздельную стенку и затопление котлована ГЭС с введённым в строй гидроагрегатом № 1.[45] Перед затоплением гидроагрегат был остановлен и частично демонтирован, что позволило после откачки воды быстро восстановить его работоспособность. В ходе восстановительных работ был сооружён 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 повреждённых узлов. Повторно гидроагрегат № 1 был включен в сеть 20 сентября 1979 года.

Строительство в 1979—1991 годах

Памятник строителям ГЭС на смотровой площадке. Открыт в 2008 году

Ввод гидроагрегата № 2 (также со сменным рабочим колесом) был произведён 5 ноября 1979 года, гидроагрегата № 3 со штатным рабочим колесом — 21 декабря 1979 года. К моменту пуска данных гидроагрегатов профиль плотины также не соответствовал проекту — основные усилия строителей были направлены на интенсификацию сооружения I столба плотины при недостаточных объёмах бетонирования остальных столбов, что при заполнении водохранилища привело к непроектным напряжениям в I столбе и образованию трещин в бетоне.[46] Имели место значительные по объёму (более 13 000 м³ бетона и железобетона) кавитационные разрушения в водосбросах второго яруса и попусковом водосбросе первого яруса, связанные как с недостаточно продуманными проектными решениями, так и с отступлениями от проекта при строительстве и эксплуатации водосбросов.[47] В частности, согласно проекту временные водосбросы второго яруса планировалось использовать в течение 2-3 лет, однако из-за затягивания строительства фактически они использовались 6 лет.[48]

В 1980 году были пущены гидроагрегаты № 4 и № 5 (29 октября и 21 декабря), 6 ноября 1981 года — гидроагрегат № 6. Оставшиеся гидроагрегаты были пущены в 1984 году (№ 7 — 15 сентября и № 8 — 11 октября) и в 1985 году (№ 9 — 21 декабря, № 10 — 25 декабря). К началу половодья 1985 года были заделаны водосбросы второго яруса и введена в работу часть эксплуатационных водосбросов. В 1987 году временные рабочие колёса гидроагрегатов № 1 и № 2 были заменены на постоянные.[37] К 1988 году строительство ГЭС было в основном завершено, в 1990 году водохранилище было впервые заполнено до отметки НПУ. В постоянную эксплуатацию Саяно-Шушенская ГЭС была принята 13 декабря 2000 года.[26]

Разрушения водобойного колодца и их устранение

Первые, умеренные по объёму и относительно легко устранённые повреждения водобойного колодца Саяно-Шушенской ГЭС были зафиксированы в 1980—1981 годах и были связаны с попаданием в водобойный колодец горной породы, кусков бетона и строительного мусора, нарушениями в технологии строительства, непроектными режимами работы водосбросов.[49]

Images.png Внешние изображения
Image-silk.png Разрушения в водобойном колодце после паводка 1988 года

Половодье 1985 года впервые пропускалось с использованием эксплуатационных водосбросов (5 из 11), сбрасываемые расходы достигали 4500 м³/с. Перед пропуском половодья водобойный колодец был осушен, обследован и очищен, значительных повреждений в нём обнаружено не было. После пропуска половодья, в ноябре 1988 года при осмотре водобойного колодца было выявлено наличие в нём значительных разрушений. На площади около 70 % поверхности дна колодца плиты крепления были полностью разрушены и выброшены потоком за водобойную стенку. На площади, составляющей порядка 25 % от общей площади дна колодца, были разрушены все плиты крепления, бетонная подготовка и скала на глубину от 1 до 6 м ниже основания плит.[50] Причиной разрушения колодца комиссия Минэнерго СССР назвала дефектную конструкцию крепления плит; в то же время экспертная комиссия Инженерной академии РФ в 1993 году пришла к выводу о правильности проектных решений конструкции крепления.[51] В настоящее время причиной разрушения водобойного колодца в 1985 году считается разрушение бетонной «пломбы», которой были заделаны кавитационные повреждения дна водобойного колодца, возникшие в 1981 году, с последующим проникновением скоростного напора воды между плитами крепления и их основанием, что вызвало отрыв плит. Причиной разрушения «пломбы» называется её недостаточная прочность и отсутствие герметизации швов в местах её сопряжения с плитами крепления, усугублённые сосредоточенным воздействием сбрасываемого потока воды, возникшего в результате использования непроектной схемы открытия затворов водосброса.[52]

Сразу же после обследования осушенного колодца комиссией Минэнерго СССР было принято решение о его восстановлении, причём конструкция нового крепления принималась принципиально отличной от исходного: вместо плит толщиной 2,5 м и размерами 12,5×15 м с герметизированными швами было решено устроить крепление из бетонных блоков толщиной 4—8 м размерами 6,25×7,5 м с открытыми швами. Устойчивость блоков обеспечивалась за счёт их веса, цементации основания и использования анкеров. Работы было решено выполнить в две очереди — первая, предусматривающая реконструкцию дна колодца по его периферии, должна была быть закончена к половодью 1986 года, вторая (реконструкция центральной части колодца) — к половодью 1987 года.[53] В блоки первой очереди было уложено 30 100 м³ бетона и установлено 785 анкеров. Разборка старого крепления и подготовка основания для нового проводилась с широким использованием буровзрывных работ. К моменту затопления колодца перед половодьем 1986 года в центральной части колодца находился отвал скального грунта и обломков бетона общим объёмом около 20 000 м³. После прохождения половодья было обнаружено, что крепление первой очереди не получило значительных повреждений; большая часть отвала грунта из центральной части колодца была вымыта и унесена потоком за пределы колодца.[52] Вторая очередь реконструкции крепления потребовала укладки 52 100 м³ бетона и установки 197,5 т анкеров.[54]

Вид на ГЭС с верхнего бьефа

В 1987 году эксплуатационные водосбросы не использовались. В 1988 году для пропуска летнего паводка с 15 июля по 19 августа открывалось до пяти эксплуатационных водосбросов, максимальный расход достигал 5450 м³/с. После осушения колодца в сентябре 1988 года были обнаружены значительные разрушения его днища в центральной части. Общая площадь повреждений составила 2250 м², что соответствует примерно 14 % общей площади дна колодца. В зоне наибольших разрушений площадью 890 м² бетонное крепление было разрушено полностью, до скального грунта, с образованием в последнем воронки размыва. Бетонные блоки крепления весом до 700 тонн каждый были либо разрушены, либо отброшены потоком к водобойной стенке. Причиной разрушения водобойного колодца являлось образование трещин в блоках первой очереди реконструкции в ходе подготовки основания под блоки второй очереди с применением широкомасштабных буровзрывных работ. Проникновение воды под давлением в трещины через открытые швы между блоками привело к разрушению повреждённых блоков первой очереди, что в свою очередь привело к отрыву от основания неповреждённых блоков второй очереди, часть из которых (толщиной 6 м и более) к тому же не была закреплена анкерами. Усугубило ситуацию включение водосбросов 43 и 44 секций с полным открытием затворов 1 августа 1988 года, что привело к концентрации сбросов на «потревоженной», но ещё находившейся на месте части крепления, после чего в короткие сроки произошло разрушение крепления.[55]

Разрушения в водобойном колодце после паводка 1988 года устранялись путём установки блоков, аналогичных блокам первой и второй очереди, но с герметизацией швов металлическими шпонками и обязательной установкой анкеров. Кроме того, во всех сохранившихся блоках крепления второй очереди толщиной 6 метров и более также устанавливались анкера из расчёта один анкер на 4 м² площади. В головной части заделки зоны повреждений устанавливались предварительно-напряжённые анкера. Была проведена цементация швов блоков 5—11 рядов всех трёх очередей. Взрывные работы при подготовке основания для установки блоков были исключены. Работы по реконструкции водобойного колодца были завершены к 1991 году, всего было уложено 10 630 м³ бетона, установлено 221 т пассивных анкеров и сеток и 46,7 т (300 шт.) предварительно-напряжённых анкеров.[56] После завершения реконструкции, в ходе дальнейшей эксплуатации значительных разрушений в водобойном колодце не наблюдалось.

Строительство берегового водосброса

После выявления повторных разрушений в водобойном колодце в 1988 году на состоявшемся 3—6 октября 1988 года заседании комиссии Минэнерго СССР было предложено, с целью снижения нагрузок на водобойный колодец, рассмотреть возможность сооружения дополнительного водосброса тоннельного типа пропускной способностью 4000—5000 м³/с. К 1991 году «Ленгидропроектом» и институтом «Гидропроект» была проведена предварительная проработка ряда вариантов тоннельных водосбросов (в двух- и однониточном исполнении). В 1993 году экспертной комиссией Инженерной академии РФ под председательством Н. П. Розанова были детально рассмотрены вопросы надёжности плотины и водосбросных сооружений Саяно-Шушенской ГЭС. В выводах комиссии декларировалась нецелесообразность рассмотрения вопроса о строительстве дополнительного водосброса.[57]

После проведения работ по заделке трещин в плотине было принято решение снизить отметки НПУ и ФПУ гидроузла, что привело к снижению регулирующей ёмкости водохранилища; кроме того, были введены ограничения на скорость заполнения водохранилища. Исходя из изменившихся условий, было принято решение о возобновлении работ по береговому водосбросу. В 1997 году «Ленгидропроектом» с участием ВНИИГ были проведены предпроектные проработки трёх вариантов берегового водосброса; в 1998 году первые проработки по водосбросу были проведены НИИЭС. Рассмотрев данные материалы, экспертная комиссия РАО «ЕЭС» приняла решение о проведении проектных работ и гидравлических исследований берегового водосброса, приняв за основу проработки НИИЭС. В 2001 году технико-экономическое обоснование берегового водосброса, разработанное «Ленгидропроектом» и «Гидропроектом», было одобрено государственной экспертизой.[58]

Строительство берегового водосброса было начато 18 марта 2005 года, общая стоимость его сооружения оценивалась в 5,5 млрд рублей. Генеральным проектировщиком водосброса был выбран «Ленгидропроект», конкурс на выполнение строительных работ был выигран «Бамтоннельстроем», но в 2007 году контракт с ним был расторгнут, новым генподрядчиком стало ОАО «Объединённая энергостроительная корпорация».[59] [60] 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. [61]. Строительство берегового водосброса было официально завершено 12 октября 2011 года.[62]

Эксплуатация

Саяно-Шушенская ГЭС начала выдавать электроэнергию в энергосистему с декабря 1978 года, войдя в состав производственного объединения «Красноярскэнерго». По информации РусГидро к 1986 году, выработав 80 млрд кВт·ч, станция окупила затраты на своё строительство.[37] 18 мая 2001 года станции было присвоено имя П. С. Непорожнего. В 2003 году Саяно-Шушенский гидроэнергетический комплекс был выделен в ОАО «Саяно-Шушенская ГЭС». 16 июля 2006 года Саяно-Шушенская ГЭС выработала 500 миллиардов кВт·ч электроэнергии.[63] 9 января 2008 года ОАО «Саяно-Шушенская ГЭС им. П. С. Непорожнего» было ликвидировано путём присоединения к ОАО «ГидроОГК» (позднее переименованного в ОАО «РусГидро»); станция вошла в состав компании на правах филиала.[64]

С 1997 года, после завершения заделки трещин в плотине, с целью недопущения их раскрытия было принято решение снизить отметку нормального подпорного уровня на 1 метр (с 540 до 539 м), а отметку форсированного подпорного уровня — на 4,5 м (с 544,5 м до 540 м). В 2006 году при прохождении сильного летнего дождевого паводка холостые сбросы через эксплуатационный водосброс достигали 5270 м³/с,[65] существенных повреждений в водобойном колодце после его осушения обнаружено не было.[66] Значительные объёмы сбросов через эксплуатационный водосброс (до 4906 м³/с) имели место и в 2010 году, при пропуске многоводного паводка обеспеченностью 3—5 %. После аварии в августе 2009 года эксплуатационный водосброс работал в течение более чем 13 месяцев, с 17 августа 2009 года по 29 сентября 2010 года, пропустив 55,6 км³ воды без каких-либо повреждений.[67] Вынужденная работа эксплуатационного водосброса в зимний период привела к развитию процессов обледенения сооружений водосбросного участка плотины — в частности, открытые лотки водосброса покрылись сплошным ледовым панцирем, а на эстакаде и бычках водосбросов возникли снежно-ледяные образования высотой до 40 м и весом до 24 000 т. Однако обледенение практически не нанесло ущерба сооружениям ГЭС — после схода льда было зафиксировано разрушение двух балок крановой эстакады (в результате падения льда с водосбросов), не имеющее значения для эксплуатации ГЭС (в конце 2010 года произведён демонтаж крановой эстакады).[68][69][70][71]

10 февраля 2011 года в 78 км от Саяно-Шушенской ГЭС произошло землетрясение силой около 8 баллов по шкале MSK-64. В районе плотины ГЭС сила толчков составила около 5 баллов, каких-либо повреждений сооружений станции не зафиксировано.[72]

В ходе эксплуатации были выявлены недостатки оборудования ГЭС. В частности, аппаратные генераторные комплексы КАГ-15,75 оказались ненадёжны в эксплуатации, не способны в определённых условиях справиться с отключением небольшого тока (порядка 60 ампер), имели неприспособленную к ремонту конструкцию (к тому же выпуск запасных частей к ним был прекращён), в связи с чем с 1994 года начались проектные проработки их замены на полноценные элегазовые генераторные выключатели.[26] C 2004 года началась замена КАГ-15,75 на современные элегазовые выключатели HEC-8.[73] Также выяснилось, что конструкция рабочих колёс гидротурбин не вполне удачна — в ходе их эксплуатации наблюдалась повышенная кавитация и трещинообразование, что приводило к необходимости проведения частых ремонтов. С 2011 года планировалось начать постепенную замену рабочих колёс на новые с улучшенными характеристиками.[13] После аварии в августе 2009 года программа технического перевооружения станции была изменена.

Ремонт плотины и её основания

После наполнения водохранилища до отметки НПУ в 1990 году резко увеличился фильтрационный расход через тело плотины и зону контакта плотины и основания, достигнув в 1995 году 549 л/с в основании и 457 л/с в теле плотины против предполагавшихся проектом 100—150 л/с в основании и незначительных объёмов в теле плотины. Причиной увеличения фильтрации явилось образование трещин в первом столбе плотины между отметками 354 и 359 м, а также между отметками 376 и 380 м, трещинообразование на контакте бетона плотины и её основания, а также разуплотнение пород основания. В качестве причин данного явления называются несовершенство использованных при проектировании расчётных методик[74] и отступления от проекта при строительстве плотины (интенсификация строительства первого столба плотины при отставании в бетонировании других столбов).[47]

В 1991—1994 годах предпринимались попытки заделки трещин в плотине и основании с помощью цементации, которые не привели к успеху — цементирующий состав вымывался из трещин. В 1993 году было принято решение воспользоваться услугами французской фирмы «Solétanche Bachy» («Солетанш Баши»), имевшей опыт ремонтных работ на гидротехнических сооружениях с использованием эпоксидных смол. Работы по инъецированию трещин в бетоне плотины с помощью эпоксидного состава «Родур-624» были проведены в 1996—1997 годах и показали хороший результат — фильтрация была подавлена до 5 л/с и менее. Опираясь на этот опыт, в 1998—2002 годах уже с помощью отечественного состава КДС-173 (компаунд эпоксидной смолы и модифицированного каучука) были проведены работы по инъецированию трещин в основании плотины, также с положительным результатом — фильтрация снизилась в несколько раз, упав до значений меньших, чем предусмотрено проектом. Всего на ремонтные работы в плотине и основании было затрачено 334 тонны эпоксидных составов.[4][75] [76]

Авария 17 августа 2009 года

Разрушения при аварии 17 августа 2009 года

В 8:13 местного времени (MSK+4) 17 августа 2009 года на Саяно-Шушенской ГЭС произошла тяжёлая авария (техногенная катастрофа). Находившийся в работе гидроагрегат № 2 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.[26]

В результате аварии погибло 75 человек, большинство из которых составили сотрудники подрядных организаций, занимавшиеся ремонтными работами. Все гидроагрегаты станции получили повреждения различной степени тяжести; наиболее сильные, вплоть до полного разрушения — гидроагрегаты № 2, № 7 и № 9. Было частично разрушено здание машинного зала, повреждено электротехническое и вспомогательное оборудование. В результате попадания в Енисей турбинного масла был нанесён экологический ущерб.[26]

Для расследования причин аварии были созданы комиссия Ростехнадзора, а также парламентская комиссия Государственной Думы. Результаты работы этих комиссий были опубликованы 3 октября и 21 декабря 2009 года соответственно. Непосредственной причиной разрушения гидроагрегата № 2 было названо усталостное разрушение шпилек крепления крышки турбины в результате вибрации, возникавшей при переходах режима мощности гидроагрегата через диапазон «запрещённой зоны».[26]

Восстановление и реконструкция станции

К сожалению, в вашем браузере отключён JavaScript, или не имеется требуемого проигрывателя.
Вы можете загрузить ролик или загрузить проигрыватель для воспроизведения ролика в браузере.

Пуск восстановленного гидроагрегата № 3

Аварийно-спасательные работы на станции были в целом завершены к 23 августа 2009 года, после чего начались работы по восстановлению станции. Разбор завалов в машинном зале был завершён к 7 октября 2009 года.[77] Восстановление стен и крыши машинного зала было завершено 6 ноября 2009 года.[78] Одновременно велись работы по демонтажу повреждённых гидроагрегатов и восстановлению строительных конструкций, наиболее повреждённый гидроагрегат № 2 был окончательно демонтирован в апреле 2010 года.[79]

Контракт на поставку новых гидроагрегатов (той же мощности, что и старые, но с улучшенными характеристиками в области надёжности и безопасности) был подписан с «Силовыми машинами» 30 ноября 2009 года, сумма контракта составила 11,7 миллиардов рублей без НДС. Предприятия концерна поставят 10 гидротурбин, 9 гидрогенераторов и 6 систем возбуждения, а также осуществят шефмонтаж и пусконаладочные работы.[80] В связи с тем, что изготовление новых гидроагрегатов занимает более года, было принято решение о восстановлении в течение 2010 года четырёх наименее пострадавших «старых» гидроагрегатов станции. 24 февраля 2010 года после восстановительного ремонта был пущен гидроагрегат № 6, который в момент аварии находился в ремонте и получил наименьшие повреждения. 22 марта 2010 года был включён в сеть гидроагрегат № 5, остановленный во время аварии аварийной защитой. Гидроагрегат № 4 был пущен 2 августа 2010 года; гидроагрегат № 3, на котором пришлось заменить гидрогенератор на новый — 25 декабря 2010 года.[81] 19 декабря 2011 года был пущен гидроагрегат № 1, имеющий полностью новую конструкцию.[82]

Новые гидроагрегаты в настоящее время частично доставлены на станцию (шесть комплектов оборудования), частично находятся в стадии изготовления на предприятиях концерна «Силовые машины». Доставка на станцию рабочих колёс новых гидротурбин и другого крупногабаритного оборудования осуществляется водным транспортом от Санкт-Петербурга до нижнего бьефа Майнской ГЭС, где рабочие колёса перегружаются на специальный автотранспорт и доставляются на станцию по реконструированной автодороге Саяногорск — Майна — Черёмушки. Доставку оборудования планируется осуществить в навигации 2011, 2012 и 2013 годов. В августе и сентябре 2011 года на станцию была доставлена первая партия крупногабаритного оборудования, в том числе 6 рабочих колёс турбин.[83][84] Планируемый график ввода новых гидроагрегатов:[85]

Позднее будут заменены восстановленные в 2010 году гидроагрегаты:

Помимо замены гидроагрегатов, планируется замена ОРУ-500 кВ на современное распределительное устройство закрытого типа (КРУЭ-500 кВ). Также планируется создание комплексной автоматизированной системы контроля состояния плотины.[88] Общая стоимость восстановления и реконструкции Саяно-Шушенской ГЭС оценивается в 37,7 млрд рублей.[85]

Оценки состояния плотины

Периодически в средствах массовой информации высказываются сомнения в надёжности плотины Саяно-Шушенской ГЭС.[89][90] В то же время авторитетные специалисты в области гидротехники неоднократно заявляли о безопасности сооружений станции.[91][92][92][93][94][95] Саяно-Шушенская ГЭС имеет действующую декларацию безопасности.[96]

Примечания

Источники

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Саяно-Шушенский гидроэнергетический комплекс на р. Енисей. Ленгидропроект. Архивировано из первоисточника 29 января 2011. Проверено 23 февраля 2011.
  2. ↑ 1 2 Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 13—14
  3. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 22
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Воронков О. К. Основание Саяно-Шушенской ГЭС: строение, свойства, состояние // Гидротехническое строительство. — 2010. — № 7. — С. 8—13.
  5. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 14—15
  6. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 16
  7. ↑ Саяно-Шушенская ГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 23 февраля 2011.
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 73—75
  9. ↑ Брызгалов, 1999, с. 20
  10. ↑ Плотина Саяно-Шушенской ГЭС входит в десятку самых высоких построенных плотин мира. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 23 февраля 2011.
  11. ↑ Брызгалов, 1999, с. 39—42
  12. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 477—480
  13. ↑ 1 2 3 Митрофанов А.Н. Опыт эксплуатации основного оборудования Саяно-Шушенской ГЭС // Гидротехническое строительство. — 2008. — № 11.
  14. ↑ Брызгалов, 1999, с. 18
  15. ↑ Брызгалов, 1999, с. 418—428
  16. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 474
  17. ↑ Брызгалов, 1999, с. 19
  18. ↑ Брызгалов, 1999, с. 523—526
  19. ↑ Дергачев А. А., Еманов А. Ф., Толошинов А. В. Землетрясения и сейсмическая активность в районе Саяно-Шушенского гидроузла // Гидротехническое строительство. — 2003. — № 11.
  20. ↑ Брызгалов, 1999, с. 510—522
  21. ↑ Брызгалов, 1999, с. 522—530
  22. ↑ Строительство завода по утилизации затопленной древесины из акватории Саяно-Шушенского водохранилища (паспорт инвестиционного проекта и презентация инвестиционного проекта). Республика Хакасия. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 26 февраля 2011.
  23. ↑ Брызгалов, 1999, с. 531
  24. ↑ Строители СШГЭС задумывались о последствиях для окружающей среды. РИА Новости. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 26 февраля 2011.
  25. ↑ Саяно-Шушенский заповедник не пострадал из-за аварии на СШГЭС. РИА Новости. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 26 февраля 2011.
  26. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Акт технического расследования причин аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. Ростехнадзор (2009-10-03) Копия акта на Викитеке
  27. ↑ Саянскому территориально-производственному комплексу 35 лет. Правительство Хакасии. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 5 марта 2011.
  28. ↑ Производство электроэнергии — 2005. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 23 февраля 2011.
  29. ↑ Производство электроэнергии — 2006. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 23 февраля 2011.
  30. ↑ Производство электроэнергии — 2007. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 23 февраля 2011.
  31. ↑ Производство электроэнергии — 2008. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 23 февраля 2011.
  32. ↑ 1 2 Значение выработки электроэнергии, млн кВт·ч. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 23 февраля 2011.
  33. ↑ О гидрологических режимах на Саяно-Шушенском гидроэнергокомплексе на 07.06.2010 г. на 00.00 час.мск.вр.. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 24 февраля 2011.
  34. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 449
  35. ↑ Экскурсии на Саяно-Шушенскую ГЭС. Rusadventures.ru. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 24 февраля 2011.
  36. ↑ Валерий Кяри назначен директором Саяно-Шушенской ГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 23 февраля 2011.
  37. ↑ 1 2 3 4 5 Ключевые этапы строительства Саяно-Шушенской ГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 24 февраля 2011.
  38. ↑ 1 2 Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 21—22
  39. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 28
  40. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 25—27
  41. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 40—41
  42. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 70
  43. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 133
  44. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 180—181
  45. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 204
  46. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 206
  47. ↑ 1 2 Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 237—238
  48. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 186
  49. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 210—215
  50. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 290—296
  51. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 320—321
  52. ↑ 1 2 Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 327—330
  53. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 298—299
  54. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 365
  55. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 394—400
  56. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 401—405
  57. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 471—473
  58. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 474—476
  59. ↑ ОАО «Бамтоннельстрой» разорвал контракт с ГидроОГК на строительство берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС. Advis.ru. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 25 февраля 2011.
  60. ↑ Саяно-Шушенская ГЭС. ОАО «ОЭК». Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 марта 2011.
  61. ↑ Береговой водосброс Саяно-Шушенской ГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 25 февраля 2011.
  62. ↑ На Саяно-Шушенской ГЭС завершено строительство берегового водосброса. РусГидро. Архивировано из первоисточника 22 января 2012. Проверено 13 ноября 2011.
  63. ↑ Годовой отчет ОАО «Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С.Непорожнего» за 2006 год (pdf). ОАО «Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С.Непорожнего». Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 25 февраля 2011.
  64. ↑ Завершился первый этап консолидации ОАО «ГидроОГК». ГидроОГК. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 25 февраля 2011.
  65. ↑ Объективно о паводке 2006 года на р. Енисей. ГидроОГК. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 25 февраля 2011.
  66. ↑ Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 470
  67. ↑ Водобойный колодец эксплуатационного водосброса Саяно-Шушенской ГЭС готов к дальнейшей эксплуатации. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 25 февраля 2011.
  68. ↑ Для обследования водобойного колодца впервые после аварии был полностью закрыт холостой водосброс Саяно-Шушенской ГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.
  69. ↑ Эксплуатационный водосброс и эстакада водобойного колодца СШГЭС практически полностью освободились от снежно-ледовых образований. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.
  70. ↑ Храпков А. А. Состояние гидротехнических сооружений Саяно-Шушенской ГЭС в период зимней эксплуатации 2009/2010 г // Гидротехническое строительство. — 2010. — № 7.
  71. ↑ На Саяно-Шушенской ГЭС идет частичный демонтаж эстакады эксплуатационного водосброса. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.
  72. ↑ Гидротехнические сооружения Саяно-Шушенского гидроэнергокомплекса не пострадали от землетрясения. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.
  73. ↑ Генераторы Саяно-Шушенской ГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 25 февраля 2011.
  74. ↑ Брызгалов, 1999, с. 115—117
  75. ↑ Стафиевский В. А., Булатов В. А., Попов А. В., Епифанов А. П. Технология ремонта основания плотины Саяно-Шушенской ГЭС вязкими полимерами // Гидротехническое строительство. — 2003. — № 11.
  76. ↑ Брызгалов, 1999, с. 125—141
  77. ↑ О ходе восстановительных работ на Саяно-Шушенской ГЭС на 9.00 7 октября 2009 года, РусГидро. Проверено 25 февраля 2011.
  78. ↑ Тепловой контур машинного зала Саяно-Шушенской ГЭС завершен, РусГидро. Проверено 25 февраля 2011.
  79. ↑ На Саяно-Шушенской ГЭС завершен демонтаж гидроагрегата №2, РусГидро. Проверено 25 февраля 2011.
  80. ↑ «Силовые машины» изготовили рабочее колесо для гидроагрегата №1 Саяно-Шушенской ГЭС ОАО «РусГидро». РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 26 февраля 2011.
  81. ↑ Ключевые этапы восстановления СШГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 25 февраля 2011.
  82. ↑ Владимир Путин ввел в эксплуатацию гидроагрегат № 1 Саяно-Шушенской ГЭС и посетил объекты социальной инфраструктуры поселка гидроэнергетиков Черемушки. РусГидро. Архивировано из первоисточника 22 января 2012. Проверено 19 декабря 2011.
  83. ↑ На Майнской ГЭС идет строительство перегрузочного узла для доставки нового оборудования на Саяно-Шушенскую ГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 26 февраля 2011.
  84. ↑ Завершается доставка второй партии крупногабаритных узлов для Саяно-Шушенской ГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 22 января 2012. Проверено 13 ноября 2011.
  85. ↑ 1 2 Интернет-конференция в РИА Новости 29 июля 2010 г.. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 26 февраля 2011.
  86. ↑ На Саяно-Шушенской ГЭС состоялся пуск нового гидроагрегата. РусГидро. Архивировано из первоисточника 28 апреля 2012.
  87. ↑ Гидроагрегат № 8 Саяно-Шушенской ГЭС переведен в режим промышленной эксплуатации
  88. ↑ СШГЭС перейдет на автоматизированный контроль состояния плотины. РИА Новости. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.
  89. ↑ Иван Шварц. Шушенская ГЭС шатается, Коммерсантъ (64 (1467) от 11.04.1998). Проверено 27 февраля 2011.
  90. ↑ Юрий Ревич. Дамоклово море, Вокруг Света (2 (2833) от 02.2010). Проверено 27 февраля 2011.
  91. ↑ Гидротехнические сооружения Саяно-Шушенской ГЭС работают в безопасном режиме. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.
  92. ↑ 1 2 Состояние гидротехнических сооружений Саяно-Шушенской ГЭС обсудили ведущие учёные страны. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.
  93. ↑ Надежность и безопасность плотины Саяно-Шушенской ГЭС подтверждена специалистами. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.
  94. ↑ Безопасность Саяно-Шушенского гидроэнергокомплекса подтверждена экспертной комиссией. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.
  95. ↑ Газиев Э. Г. Анализ современного напряженно-деформированного состояния арочно-гравитационной плотины Саяно-Шушенской ГЭС // Гидротехническое строительство. — 2010. — № 9.
  96. ↑ Ростехнадзор утвердил Декларацию безопасности Саяно-Шушенской ГЭС. РусГидро. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 27 февраля 2011.

Примечания

Литература

commons: Саяно-Шушенская ГЭС на Викискладе?

Ссылки

Просмотр этого шаблона Крупнейшие гидроэлектростанции России
Действующие Братская • ✯ Бурейская • Волжская • Воткинская • Жигулёвская • Зейская • Красноярская • Нижнекамская • Саратовская • Усть-Илимская • ✯ Чебоксарская • Чиркейская • ✯ Загорская ГАЭС
Строящиеся Богучанская • ✯ Загорская ГАЭС-2 • ✯ Саяно-Шушенская (восстановление)
Проекты Эвенкийская • Мокская • Мотыгинская • Алтайская • Южно-Якутский ГЭК • Ленинградская ГАЭС • ПЭС: Мезенская • Пенжинская • Тугурская
Енисей
Притоки Абакан · Аверина · Алина · Ангара · Анциферовка · Артюгина · Ащаяха · Базаиха · Бакланиха · Бахта · Березовка · Биджа · Бирюса · Большая · Большая · Большая Авамская · Большая Байкалиха · Большая Бобровка · Большая Варламовка · Большая Веснина · Большая Горбушина · Большая Денежкина · Большая Игарка · Большая Мельница · Большая Панзыревка · Большая Слизнева · Большая Суклёмиха · Большая Тель · Большая Хета · Большая Шориха · Большой Бузим · Большой Енисей · Большой Пит · Бузим · Бюза · Васькина · Верхний Имбак · Верхняя · Верхняя Гостиная · Верхняя Денежкина · Верхняя Орловка · Верхняя Панзыревка · Вороговка · Вятка · Галактиониха · Галевка · Галкина · Гаревка · Гольчиха · Гравийка · Гремучая · Грязнуха · Грязнуха · Девяшиха · Дербина · Джой · Дорофеевская · Дубчес · Дудинка · Езагаш · Елогуй · Емтиха · Ермаковка · Есауловка · Зверевская · Илюшкина · Исаковка · Казанцева · Казачья · Казыр-Сук · Каменная Сарафаниха · Кан · Кантегир · Карасиха · Каргина · Карынсук · Кас · Кача · Кемь · Кимбирка · Кия · Кокора · Кокса · Кома · Комса · Костылевка · Кузеева · Курейка · Кутукас · Кычкова · Лапхай · Логинская · Лугавка · Малая · Малая Сазоновка · Малая Хета · Малая Шориха · Малый Енисей · Малышевка · Мана · Мезенина · Мироедиха · Монгоче · Немутиха · Нижний Имбак · Нижняя Лебединка · Нижняя Подъёмная · Нижняя Сурниха · Нижняя Тунгуска · Никифорова · Ничка · Осиновка · Оя · Пай-Яха · Пайсаля · Пакулиха · Подкаменная Тунгуска · Подъёмная · Половинка · Полой · Поташиха · Прилучная · Протока Сургутиха · Пучеглазиха · Пятиверстная · Росляковская · Рудиковка · Савина · Савинская · Сальная Курья · Санчуговка · Сарафаниха · Сарчиха · Семивёрстная · Сенькина · Сергеева · Сисим · Сопочная · Средняя · Средняя Орловка · Столбовая · Сумарочиха · Сухариха · Сухая Дудинка · Сухая Тунгуска · Сыда · Сым · Танама · Татарка · Тати · Тис · Тонолау · Точинская · Трёхвёрстная · Туба · Тугулан · Турухан · Убей · Убойная · Ус · Фатьяниха · Филькина · Фокина · Хантайка · Хемчик · Холпакова · Чайка · Чао-холь · Черная · Чистоклеть · Шагонар · Шамбато · Шилка · Элегест · Эрбек · Юдинка · Юн-Яха · Юрацкая · Юрячковская · Ягодкина · Язевая · Яковлева · Яма · Янгода-Яха · Яра-Яха Бассейн Енисея
Водохранилища Саяно-Шушенское · Майнское · Красноярское
ГЭС Саяно-Шушенская · Майнская · Красноярская
Каналы Обь-Енисейский

Эта статья входит в число избранных