ГЭС – это станция, которая получает и вырабатывает электроэнергию с помощью падающей воды. Обычно такие станции строят на больших реках. Их перегораживают высокой плотиной и сооружают станцию.
Все гидроэлектростанции делятся на несколько категорий по степени напора:
- низко-;
- средне-;
- высоконапорные.
Также ГЭС разделяют по мощностям:
- малые;
- средние;
- мощные.
В пятерку самых больших ГЭС в мире входят плотины из Китая, Бразилии, Канады и Венесуэлы. Сегодня вниманию представляется топ-10 крупнейших ГЭС мира.
10 место. Богучанская ГЭС
Где находится: г. Кодинск, Кежемский район, Красноярский край, Россия
Год запуска: 2012 г
Мощность: 2997 МВт
Плотина расположена 444 км от устья реки Ангара. Стройка Богучанской ГЭС считается одной из самых долгих в мире. Ее проект был предложен в далеком 1987 году. В этом же году началось возведение плотины. Продолжалось оно до 1994 года. Затем, из-за недостатка финансирования, проект был заморожен до 2005 года. В 2006 году строительство продолжилось, а запуск первых агрегатов стартовал лишь через 6 лет.
Плотина ГЭС имеет длину 776 м и высоту 79 м. Сооружение имеет уникальный ступенчатый водосброс, предназначенный для спуска воды во время паводков. Он также рассчитан на случай экстремального затопления, которое, по подсчетам ученых, случается в Красноярском крае раз в 10 тысяч лет.
9 место. Усть-Илимская ГЭС
Где находится: г. Усть-Илимск, Иркутская область, Россия
Год запуска: 1974 г
Мощность: 3840 МВт
Строительство плотины велось с 1963 г до 1980. Запуск первых агрегатов был осуществлен в 1974 г. В полную мощность ГЭС заработала в 1979 г. Плотина имеет высоту 105 м и длину чуть меньше 1,5 км.
Изначально проект предполагал сооружение 18 агрегатов. Однако, по настоящее время плотина функционирует с 16-ю агрегатами, а под 17 и 18 при необходимости создали заделы – есть турбинные водоводы и трубы для отсоса.
Усть-Илимская одна из крупнейших ГЭС в России.
8 место. Братская ГЭС им. 50-летия Великого Октября
Где находится: г. Братск, Иркутская область, Россия
Год запуска: 1961 г
Мощность: 4500 МВт
Братская ГЭС одна из самых известных в мире и самых крупных в России. Ее строительство началось в 1954 г, а завершилось в 1967 г. Плотина Братской ГЭС имеет длину чуть меньше километра и высоту 124,5 м.
Братская ГЭС – один из самых мощных поставщиков энергии для всей Сибири. Братский алюминиевый завод берет свою мощность именно от этой плотины.
Проведенная в 1998 г комиссия пришла к выводам, что Братская ГЭС покрывает рентабельность всех подобных плотин в России.
7 место. Красноярская ГЭС
Где находится: Дивногорск, Красноярский край, Россия
Год запуска: 1967 г
Мощность: 6000 МВт
Строительство плотины велось с 1956 по 1972 гг. Высота станции – 124 м, длина – 1065 м. Красноярская ГЭС входит в 10-ку крупнейших гидроэлектростанций в мире. Плотина входит в Енисейский каскад.
Примечательно, что в собственности Красноярской ГЭС имеется единственный в России судоподъемник.
В рентабельности по состоянию на 2012 г, Красноярская ГЭС превосходит все тепловые станции России. Среди гидроэлектростанции по рентабельности она занимает второе место после Братской ГЭС.
6 место. Саяно-Шушенская ГЭС им. П. С. Непорожнего
Где находится: п. Черемушки, между Красноярским краем и республикой Хакасия, Россия
Год запуска: 1978, 2011
Мощность: 6400 МВт
Строительство ГЭС осуществлялось с 1963 до 2000 г. Первый ввод агрегатов станции начался в 1978 г. Окончательно ГЭС заработала в 1985 г. Однако, позднее начались проблемы – водосборные сооружения начали разрушаться, в плотине появились трещины.
Это одна из крупнейших плотин в мире и России. И только на ней произошла известная авария 17 августа 2009 г. Разрушился и вышел из строя агрегат №2. Мощным напором воды он был выдавлен со своего места. Поступавшая через него вода в считанные секунды затопила машинный отдел и технические помещения. Эта техногенная авария унесла жизни 75 человек.
После ремонта станцию начали запускать в 2011 г. Окончательно заработала ГЭС на полную мощность лишь в 2014 г.
5 место. Тукуруйская ГЭС
Где находится: графство Тукуруи, штат Токантис, Бразилия
Год запуска: 1984 г
Мощность: 8370 МВт
Решение о строительстве было принято в 1970 г. Высота плотины составляет 76 м, а длина 11 км. Гидроэлектростанция расположена в долине реки, одноименной штату. Токантис – полноводная река, которая впадает в Амазонку.
Мощность плотины позволяет ежедневно обеспечивать энергией не только Бразилию, но и соседние государства.
4 место. Черчилл-Фолс
Где находится: между провинциями Ньюфаундленд и Лабрадор, Канада
Год запуска: 1967 г
Мощность: 5428 МВт
На месте, где в 1967 г началось строительство ГЭС, был водопад. Почти все время он не функционировал, поэтому правительство приняло решение построить плотину. И водопад, и ГЭС названы в честь премьер-министра Британии Уинстона Черчилля.
ГЭС одна из двух гидростанций в мире, которая имеет крупный подземный машинный зал.
Высота плотины точно неизвестна, а общая протяженность составляет 64 км.
3 место. ГЭС им. Симона Боливара или «Гури»
Где находится: штат Боливар, Венесуэла
Год запуска: 1978 г
Мощность: 10 235 МВт
Строительство началось в 1963 г. Первый запуск агрегатов стартовал в 1978 г, а на полную мощность ГЭС заработала в 1986 г.
Сегодня станция имеет название им. Симона Боливара. Однако, с момента первого запуска и до 2000 г – носила имя Рауля Леони.
Высота плотины составляет 162 м, длина – 1,3 км.
ГЭС Гури покрывает 65% энергии, потребляемой Венесуэлой. Также электроэнергия ГЭС продается в соседние Бразилию и Колумбию.
В феврале 2013 г недалеко от гидростанции произошел сильный пожар. Были повреждены линии электропередач, что стало нештатной ситуацией для ГЭС. На некоторое время основная часть венесуэльских штатов осталась без электричества.
2 место. Итайпу
Где находится: г. Фос-ду-Игуасу, граница Бразилии и Парагвая
Год запуска: 1984
Мощность: 14 000 МВт
Вторая по объему производимой энергии ГЭС в мире. Также плотина является одним из самых крупных сооружений в мире. Проект плотины начал обсуждаться в 1971 г. Старт строительства приходится на 1978 г. Уже спустя 13 лет были введены в эксплуатацию 18 генераторов. В 2007 г подключили еще два генератора.
В прошлом году ГЭС стала мировым лидером по объему производимой энергии. За весь 2016 г гидростанция выдала больше 100 млрд кВт/ч электроэнергии.
Внештатная ситуация произошла с этим гигантом в конце 2009 г. Из-за сильной грозы были повреждены линии электропередач, по которым подавалась энергия от ГЭС. В результате этого ЧП без электричества осталась вся часть Парагвая, которая запитана от Итайпу, а также около 50 млн домов Бразилии.
1 место. Три ущелья
Где находится: городской округ Ичан, провинция Хубэй, Китай
Год запуска: 2003
Мощность: 22 500 МВт
ГЭС Три ущелья – самое гигантское сооружение в мире и одновременно самая мощная гидростанция. Ее строительство стартовало в 1992 г, а запуск первых агрегатов начался в 2003 г. На полную мощность ГЭС заработала сравнительно недавно – в середине лета 2012 г.
Плотина расположена на реке Янцзы, которая входит в тройку крупнейших рек мира. Три ущелья отметились еще одним рекордом – самое масштабное переселение за всю историю человечества. Чтобы заполнить плотину было переселено 1,3 млн местных жителей.
Плотина имеет длину 2,3 км, высоту – 185 м.
Для экономики страны ГЭС Три ущелья представляет особую ценность. Изначально планировалось, что ввод плотины в эксплуатацию будет покрывать 10% потребляемой страной энергии.
Также плотина регулирует разлив реки Янцзы. За последние 2000 лет разлив реки был губителен для экономики страны почти 200 раз! Только на протяжении 20 века от катастрофических разливов Янцзы погибло 1,5 млн жителей страны.
Образованное водохранилище положительно сказалось на судоходстве по Янцзы. Благодаря увеличению количества воды, грузооборот по реке увеличился в 10 раз. Ежегодно суда провозят до 100 млн разных грузов.
По состоянию на 2010 год в России существует 14 гидроэлектростанций мощностью более 1000 мегаватт и более сотни крупных гидроэлектростанций.
Гидроэлектростанции России мощностью свыше 1000 мВт
|
Наименование |
Установленная мощность, МВт |
География |
|
Саяно-Шушенская ГЭС |
р. Енисей, г. Саяногорск |
|
|
Красноярская ГЭС |
р. Енисей, г. Дивногорск |
|
|
Братская ГЭС |
р. Ангара, г. Братск |
|
|
Усть-Илимская ГЭС |
р. Ангара, г. Усть-Илимск |
|
|
Волгоградская ГЭС |
р. Волга, г. Волжский |
|
|
Жигулёвская ГЭС |
р. Волга, г. Жигулевск |
|
|
Бурейская ГЭС |
р. Бурея, в Амурской области |
|
|
Чебоксарская ГЭС |
р. Волга, г. Новочебоксарск |
|
|
Саратовская ГЭС |
р. Волга, г. Балаково |
|
|
Зейская ГЭС |
р. Зея, г. Зея |
|
|
Нижнекамская ГЭС |
р. Кама, г. Набережные Челны |
|
|
Загорская ГАЭС |
р. Кунья, пос. Богородское |
|
|
Воткинская ГЭС |
р. Кама, г. Чайковский |
|
|
Чиркейская ГЭС |
р. Сулак, Дагестан |
Крупнейшие гэс в мире
|
Наименование |
Мощность, ГВт |
Среднегодовая выработка, млрд кВт·ч |
География |
|
Три ущелья |
р. Янцзы, г. Сандоупин, Китай |
||
|
р. Парана, г. Фос-ду-Игуасу, Бразилия/Парагвай |
|||
|
р. Карони, Венесуэла |
|||
|
Черчилл-Фолс |
р. Черчилл, Канада |
||
|
р. Токантинс, Бразилия |
Коротко опишем крупнейшие гидроэлектростанции России.
Крупнейшие гидроэлектростанции России находятся в составе Ангаро-Енисейского каскада ГЭС, построенного на сибирской реке Енисее и его притоке – Ангаре. В этот каскад входят следующие ГЭС:
на Енисее – крупнейшая в России Саяно-Шушенская ГЭС и вторая по величине в России Красноярская ГЭС, а также Майнская ГЭС;
на Ангаре – Братская и Усть-Илимская ГЭС, входящие в первую пятерку ГЭС России, а также Иркутская ГЭС.
Помимо этого на Ангаре строится Богучанская ГЭС. Она располагается в 367 км ниже по течению от существующей Усть-Илимской ГЭСи в 444 км от устья реки.
Саяно-Шушенская гэс
Саяно-Шушенская гидроэлектростанция имени П. С. Непорожнего – 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. Строительство Саяно-Шушенской ГЭС, начатое в 1963 году, было официально завершено только в 2000 году.
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 1962-1965 годах Ленинградский проектный институт «Ленгидропроект» разработал проектное задание для 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. Например, 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.
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.
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. 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.
11 января 1971 года технический проект Саяно-Шушенской ГЭС был утверждён коллегией Минэнерго СССР.
Подготовительный этап строительства Саяно-Шушенской ГЭС начался в 1963 году со строительства дорог, жилья для строителей и других объектов инфраструктуры. Согласно проектному заданию, строительство ГЭС предполагалось осуществить в 1963-1972 годах.
Непосредственные работы по сооружению собственно ГЭС были начаты 12 сентября 1968 года с отсыпки перемычек котлована первой очереди.
После осушения котлована 17 октября1970 годав основные сооружения станции был уложен первый кубометрбетона. К моменту перекрытия Енисея, осуществлённого11 октября1975 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 до1979 годасток 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.
Первый гидроагрегат Саяно-Шушенской ГЭС (со сменным рабочим колесом) был поставлен под промышленную нагрузку 18 декабря1978 года.
Отставание в темпах строительства ГЭС, в частности, в темпах укладки бетона, привело к чрезвычайному происшествию во время пропуска половодья 1979 года. Предполагалось использовать только водосбросы второго яруса (донные водосбросы первого яруса подлежали заделке). Однако из-за больших объемов паводковых вод возникла необходимость использования также и открытых водосливов, образованных за счёт штраблениянечётных 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 результате23 мая1979 года при пропуске половодья произошёл перелив воды через раздельную стенку и затопление котлована ГЭС с введённым уже в строй гидроагрегатом № 1. Перед затоплением гидроагрегат был остановлен и частично демонтирован, что позволило после откачки воды восстановить его работоспособность. Но все же понадобилось время для восстановления гидроагрегата – откачка воды из здания ГЭС, осушка, ремонтно-восстановительные работы. В ходе восстановительных работ был сооружён бетонный барьер вокруг гидрогенератора, произведена герметизация ограждающих конструкций. Повторно гидроагрегат № 1 был включен в сеть20 сентября1979 года.
Ввод гидроагрегата № 2 (также со сменным рабочим колесом) был произведён 5 ноября1979 года, гидроагрегата № 3 со штатным рабочим колесом –21 декабря1979 года.
К этому времени начали возникать проблемы со строительными конструкциями плотины ГЭС. При заполнении водохранилища возникли трещины в бетоне плотины. Имели место значительные по объёму кавитационныеразрушения в водосбросах второго яруса и попусковом водосбросе первого яруса. Это было связано как с недостаточно продуманными проектными решениями, так и с отступлениями от проекта при строительстве и эксплуатации водосбросов. 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.
В 1980 году были пущены гидроагрегаты № 4 и № 5 (29 октябряи21 декабря),6 ноября1981 года– гидроагрегат № 6. Оставшиеся гидроагрегаты были пущены в1984 году(№ 7 –15 сентябряи № 8 –11 октября) и в1985 году(№ 9 –21 декабря, № 10 –25 декабря). К началу половодья 1985 года были заделаны водосбросы второго яруса и введена в работу часть эксплуатационных водосбросов. В1987 годувременные рабочие колёса гидроагрегатов № 1 и № 2 были заменены на постоянные. К1988 годустроительство ГЭС было в основном завершено, в1990 годуводохранилище было впервые заполнено до отметки НПУ. В постоянную эксплуатацию Саяно-Шушенская ГЭС была принята13 декабря2000 года.
И в процессе строительства Саяно-Шушенской ГЭС, и в процессе ее эксплуатации возникали проблемы, как со строительной (бетонной) частью станции, так и с оборудованием гидроагрегатов.
Проблемы с водобойными колодцами.
Первые, небольшие и относительно легко устранённые повреждения водобойного колодца Саяно-Шушенской ГЭС были зафиксированы в 1980-1981 годах. Разрушения были вызваны попаданием в водобойный колодец горной породы, кусков бетона и строительного мусора, нарушениями в технологии строительства, непроектными режимами работы водосбросов.
Более серьезные проблемы возникли при пропускании через водосбросы паводковых вод в штатном режиме. Конструкция и качество строительства водобойных колодцев оказались не способными работать в штатном режиме.
Так в 1985 году 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.
Причины разрушения изучались различными комиссиями, объединяя выводы которых, можно отметить следующее.
Плиты, покрывавшие дно водобоя, были плохо закреплены. Между ними оставались незагерметизированные трещины, в которые проникала вода. При починке кавитационных повреждений водобойного колодца в 1981 году бетонная пломба была выполнена из некачественного бетона, места ее сопряжения с плитами крепления не были загерметизированы. Кроме того, при открытии затворов водосброса были использованы непроектные схемы сосредоточенного сброса воды в водобойный колодец.
При ремонте водобойного колодца вместо плит толщиной 2,5 м были уложены блоки толщиной 4 – 8 м. Устойчивость блоков обеспечивалась за счёт их веса, цементации основания и использования анкеров. При этом разборка старого крепления и подготовка основания для нового проводилась с широким использованием буровзрывных работ.
В 1987 годуэксплуатационные водосбросы не использовались. В1988 годудля пропуска летнего паводка с15 июляпо19 августаоткрывалось 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 августа1988 года, что привело к концентрации сбросов на «потревоженной», но ещё находившейся на месте части крепления, после чего в короткие сроки произошло разрушение крепления.
Разрушения в водобойном колодце после паводка 1988 года устранялись путём установки блоков, аналогичных блокам первой и второй очереди, но с герметизацией швов металлическими шпонкамии 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. Была проведена цементация швов блоков 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. После завершения реконструкции, в ходе дальнейшей эксплуатации значительных разрушений в водобойном колодце не наблюдалось.
После выявления повторных разрушений в водобойном колодце в 1988 году было предложено, с целью снижения нагрузок на водобойный колодец, рассмотреть возможность сооружения дополнительного водосброса тоннельного типа пропускной способностью 4000-5000 м³/с.
Строительство берегового водосброса было начато 18 марта 2005 года. Строительные работы по сооружению первой очереди берегового водосброса, включающей входной оголовок, правый безнапорный туннель, пятиступенчатый перепад и отводящий канал, были завершены к 1 июня2010 года. Гидравлические испытания первой очереди были проведены в течение трёх дней, начиная с28 сентября2010 года. Завершение строительства берегового водосброса намечено на2011 год.
Повышенный уровень фильтрации через напорный фронт.
После наполнения водохранилища до отметки НПУ в 1990 году резко увеличился фильтрационный расход через тело плотины и зону контакта плотины и основания. Проект допускал уровень фильтрации в основании в пределах 100 – 150 л/с, а в теле плотины фильтрация вообще должна была быть незначительной. Тем не менее, в 1995 году была зафиксирована фильтрация в количестве 549 л/с в основании и 457 л/с в теле плотины. Причиной увеличения фильтрации явилось образование трещин в плотине, трещинообразование в месте контакта бетона плотины и её основания, а также разуплотнение пород основания. В качестве причин данного явления называются несовершенство использованных при проектировании расчётных методик и отступления от проекта при строительстве плотины (интенсификация строительства первого столба плотины при отставании в бетонировании других столбов).
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 годубыло принято решение воспользоваться услугамифранцузскойфирмы «Solétanche Bachy» («Солетанш Баши»), имевшей опыт ремонтных работ на гидротехнических сооружениях с использованиемэпоксидных 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, в1998-2002 годахуже с помощью отечественного состава КДС-173 (компаунд эпоксидной смолы и модифицированногокаучука) 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.
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, существенных повреждений в водобойном колодце после его осушения обнаружено не было. 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 августа2009 года по29 сентября2010 года, пропустив 55,6 км³ воды без каких-либо повреждений.
В настоящее время действующая Саяно-Шушенская ГЭС имеет следующие характеристики.
Высота плотины составляет 245 м, ширина основания 110 м, а длина по гребню 1066 м.
Состав сооружений ГЭС:
бетонная арочно-гравитационная плотина высотой 245 м, длиной 1066 м, шириной в основании – 110 м, шириной по гребню 25 м. Плотина включает левобережную глухую часть длиной 246,1 м, станционную часть длиной 331,8 м, водосливную часть длиной 189,6 м и правобережную глухую часть длиной 298,5 м;
приплотинное здание ГЭС;
береговой водосброс.
Мощность ГЭС – 6400 МВт, среднегодовая выработка 23,5 млрд. кВт·ч. В 2006 году из-за крупного летнего паводка электростанция выработала 26,8 млрд. кВт·ч электроэнергии.
В здании ГЭС размещено 10 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 640 МВт, работающих при расчетном напоре 194 м. Максимальный статический напор на плотину – 220 м.
Ниже Саяно-Шушенской ГЭС расположен её контррегулятор - Майнская ГЭС мощностью 321 МВт, организационно входящая в состав Саяно-Шушенской ГЭС.
Плотина ГЭС образует крупное Саяно-Шушенское водохранилище полным объёмом 31,34 куб. км (полезный объём – 15,34 куб. км) и площадью 621 кв. км.
Перекрытие Енисея
Перекрытие Енисея
Рабочие колеса турбин на баржах доставляют к месту
строительства станции
Саяно-Шушенская ГЭС – ночная иллюминация
Саяно-Шушенская ГЭС – вид на плотину
Практически каждый представляет себе предназначение гидроэлектростанций, однако лишь немногие достоверно понимают принцип работы ГЭС. Основная загадка для людей - каким образом вся эта огромная плотина без какого-либо топлива генерирует электрическую энергию. Об этом и поговорим.
Что такое ГЭС?
Гидроэлектростанция - это сложный комплекс, состоящий из разных сооружений и специального оборудования. Возводятся гидроэлектростанции на реках, где есть постоянный приток воды для наполнения плотины и водохранилища. Подобные сооружения (плотины), создаваемые при постройке гидроэлектростанции, необходимы для концентрации постоянного потока воды, который при помощи специального оборудования для ГЭС преобразовывается в электрическую энергию.
Отметим, что важную роль в плане эффективности работы ГЭС играет выбор места для строительства. Необходимо наличие двух условий: гарантированная неиссякаемая обеспеченность водой и высокий угол
Принцип работы ГЭС
Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.
Основная сложность подобного сооружения - обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В некоторых случаях используют естественный ток воды, а иногда плотину и деривацию (естественное течение) применяют совместно.
В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.
Ниже на картинке показана принципиальная схема ГЭС.
Как видите, поток воды вращает турбину генератора, тот вырабатывает энергию, подает ее на трансформатор для преобразования, после чего она транспортируется по ЛЭП к поставщику.
Мощности
Есть разные гидроэлектростанции, которые можно поделить по вырабатываемой мощности:
- Очень мощные - с выработкой более 25 МВт.
- Средние - с выработкой до 25 МВт.
- Малые - с выработкой до 5 МВт.
Технологии
Как мы уже знаем, принцип работы ГЭС основан на использовании механический энергии падающей воды, которая в дальнейшем с помощью турбины и генератора преобразуется в электрическую. Сами турбины могут быть установлены либо в дамбе, либо возле нее. В некоторых случаях применяют трубопровод, через который вода, находящаяся ниже уровня дамбы, проходит под высоким давлением.
Индикаторов мощности любой ГЭС несколько: расход воды и гидростатический напор. Последний показатель определяется разницей высот между начальной и конечной точкой свободного падения воды. При создании проекта станции на одном из этих показателей основывают всю конструкцию.
Известные сегодня технологии производства электричества позволяют получать высокий КПД при преобразовании механической энергии в электрическую. Иногда он в несколько раз превышает аналогичные показатели тепловых электростанций. Столь высокая эффективность достигается за счет применяемого на гидроэлектростанции оборудования. Оно надежное и относительно простое в использовании. К тому же за счет отсутствия топлива и выделения большого количества тепловой энергии срок службы подобного оборудования достаточно большой. Поломки здесь случаются крайне редко. Считается, что минимальный срок службы генераторных установок и вообще сооружений - около 50 лет. Хотя на самом деле даже сегодня вполне успешно функционируют гидроэлектростанции, которые были построены в тридцатых годах прошлого века.
Гидроэлектростанции России
На сегодняшний день на территории России действует около 100 гидроэлектростанций. Конечно, их мощность разная, и большая часть - это станции с установленной мощностью до 10 МВт. Есть также такие станции, как Пироговская или Акуловская, которые были введены в эксплуатацию еще в 1937 году, а их мощность составляет всего 0.28 МВт.
Самыми крупными являются Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС с мощностью 6400 и 6000 МВт соответственно. За ними следуют станции:
- Братская (4500 МВт).
- Усть-Илимская ГЭС (3840).
- Бочуганская (2997 МВт).
- Волжская (2660 МВт).
- Жигулевская (2450 МВт).
Несмотря на огромное количество подобных станций, они вырабатывают всего 47700 МВт, что равно 20% от суммарного объема всей производимой энергии в России.
В заключение
Теперь вы понимаете принцип работы ГЭС, преобразовывающих механическую воды в электрическую. Несмотря на достаточно простую идею получения энергии, комплекс оборудования и новые технологии делают подобные сооружения сложными. Впрочем, по сравнению с они действительно являются примитивными.
Саяно-Шушенская гидроэлектростанция (СШГЭС) - крупнейшая в России, расположена на реке Енисей, между Красноярским краем и Хакасией. Строительство станции началось в 1963 году. Первый гидроагрегат был запущен в декабре 1978 года. Возведение ГЭС полностью завершилось лишь в 2000-м. Через девять лет на станции произошла авария: тогда вышел из строя гидроагрегат № 2, его выбросило напором воды со своего места. Машинный зал и технические помещения под ним затопило, погибли 75 человек. Как позже установила комиссия, причиной аварии стал износ шпилек крепления крышки турбины. На восстановление и комплексную модернизацию станции компания «Русгидро» потратила 41 миллиард рублей. Сейчас работы практически завершены. The Village выяснил, как работает станция.
Саяно-Шушенская ГЭС
Крупнейшая гидроэлектростанция
в России
год основания : 1963
местоположение : посёлок Черёмушки, Хакасия
число сотрудников : 580 человек
Саяно-Шушенское водохранилище образовано плотиной ГЭС. Его объём составляет 31 кубический километр. Эта плотина является самой высокой в мире арочно-гравитационной плотиной, её высота 245 метров. Длина гребня составляет 1 074 метра, ширина основания - 105 метров.
Из водохранилища вода попадает в водоводы. Каждый водовод имеет диаметр 7,5 метра. В теле плотины установлено около одиннадцати тысяч различных датчиков, контролирующих состояние сооружения.
Из водоводов вода попадает на турбины. Благодаря их вращению, приходят в движение генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.
Центральный пульт управления. Мозг станции, откуда всего два человека управляют её работой.
В здании СШГЭС установлены десять гидроагрегатов, мощность каждого - 640 мегаватт. Таким образом, общая мощность станции - 6 400 мегаватт, это самая большая электростанция России. Каждый из десяти гидроагрегатов СШГЭС может пропускать по 350 кубических метров воды в секунду.
Восстановительные работы в машинном зале Саяно-Шушенской ГЭС сейчас завершаются, восстанавливается последний гидроагрегат, ведутся отделочные работы.
Оборудование на нижних отметках машинного зала тоже полностью обновили.
Выходя из турбин, вода ниже по течению бурлит и образует водовороты.
Эксплуатационный водосброс используется во время сильных паводков и может пропускать до 13 тысяч кубометров воды в секунду.
Раньше ток со станции подавался в открытое распределительное устройство, которое сейчас демонтируется.
Теперь его функции выполняет комплектное элегазовое распределительное устройство, расположенное в небольшом закрытом помещении. Оно гораздо более надёжное и безопасное, требует намного меньших затрат на обслуживание. В нём - 19 ячеек, в каждой из которых расположены выключатели, разъединители, заземлители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, а также шкаф управления. В узлах ячейки находится элегаз (SF6). Это тяжёлый газ, очень хороший изолятор.
Станция вырабатывает в среднем 23,5 миллиарда киловатт-часов электроэнергии в год. Проектная мощность - 6 400 мегаватт. Основные потребители - Саянский и Хакасский алюминиевый заводы, предприятия Красноярского края и Кемеровской области. Кроме того, станция является регулирующей для всей энергосистемы Сибири.
Фотографии: Иван Гущин
Когда в девятнадцатом веке ученые изобрели лампочку и динамо автомобиль, потребность в электроэнергии возросла. В двадцатом веке потребность компенсировали сжиганием угля на электрических станциях, а когда она еще более увеличилась, пришлось искать новые источники. Благодаря инновационным исследованиям ток получают из экологически чистых источников. Существует 5 крупнейших ГЭС, ТЭС и АЭС в России.
ГЭС — гидроэлектростанция. В каждой из них энергия производится от индукционного тока. Он появляется, когда вращается проводник в магните, при этом механическую работу выполняет вода. ГЭС — это плотины, перегораживающие реки, контролирующие течение, из чего и черпается энергия.
5 крупнейших ГЭС в России
- Саяно-Шушенская им. П. С. Непорожнего на р. Енисей в Хакасии: 6 400 МВт. Работает с декабря 1985 г. под руководством ОАО «РусГидро».
- Красноярская в 40 км от Красноярска: 6 000 МВт. Работает с 1972 г. под руководством ОАО «Красноярская ГЭС», владельцем которой является Олег Дерипаска.
- Братская на р. Ангара в Иркутской области: 4 500 МВт. Работает с 1967 г. под руководством ОАО «Иркутскэнерго» Олега Дерипаска.
- Усть-Илимская на р. Ангара: 3 840 МВт. Работает с марта 1979 г. под руководством ОАО «Иркутскэнерго» Олега Дерипаска.
- Волжская на р. Волга: 2 592.5 МВт. Работает с сентября 1961 г. под руководством ОАО «РусГидро».
ТЭС — тепловая электростанция. Электрическая энергия вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива. На ТЭС вырабатывают более 40% мировой электроэнергии. В качестве топлива в России используют уголь, газ или нефть.
5 крупнейших ТЭС в России
- Сургутская ГРЭС-2 в Ханты-Мансийском АО: 5 597 МВт. Работает с 1985 г. под руководством ПАО «Юнипро».
- Рефтинская ГРЭС в п. Рефтинском (Свердловская область): 3 800 МВт. Работает с 1963 г. под руководством «Энел Россия».
- Костромская ГРЭС в. Волгореченске: 3 600 МВт. Работает с 1969 г. под руководством «Интер РАО».
- Сургутская ГРЭС-1 в Ханты-Мансийском АО: 3 268 МВт. Работает с 1972 г. под руководством ОГК-2.
- Рязанская ГРЭС в г. Новомичуринск: 3 070 МВт. Работает с 1973 г. под руководством ОГК-2.
АЭС — атомная электростанция. Она хоть и опасная, но чистая в отличии от ГЭС и ТЭС. Электроэнергия появляется от потребления небольшого объема топлива — Урана, Плутония. АЭС — это забетонированные камеры, где появляется тепло вследствие распада радиоактивных элементов. Большие температуры приводят к испарению вод, и пар начинает вращать турбины, как на ГЭС.
5 крупнейших АЭС в России
- Балаковская в Балаково (Саратовская область): 4 000 МВт. Работает с 28 декабря 1985 г. под руководством «Росэнергоатом».
- Калининская в Удомле (Тверская область): 4 000 МВт. Работает с 9 мая 1984 г. под руководством «Росэнергоатом». Директором является Игнатов Виктор Игоревич.
- Курская на Сейме в Курске: 4 000 МВт. Работает с 19 декабря 1976 г. под руководством «Росэнергоатом».
- Ленинградская в Сосновом Бору (Ленинградская область): 4 000 МВт. Работает с 23 декабря 1973 г. под руководством «Росэнергоатом».
- Нововоронежская: 2 597 МВт, планируемая — 3 796 МВт. Работает с сентября 1964 г. под руководством «Росэнергоатом».
