Как это работает: Саяно-Шушенская ГЭС (фото и видео)

СШГЭС им. П. С. Непорожнего — высоконапорная гидроэлектростанция приплотинного типа, самая мощная электростанция России. Основные сооружения станции расположены в Карловом створе, в этом месте Енисей протекает в глубоко врезанной каньонообразной долине. Передать с помощью фотографии масштаб этого гигантского сооружения довольно сложно. К примеру, длина гребня плотины больше одного километра, а высота — 245 метров, выше главного здания МГУ.

далее...

1. Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина, которая является самой высокой плотиной в мире данного типа. Если подняться на один из склонов ущелья, открывается прекрасный вид на саму плотину, нижней бьеф и Саяно-Шушенское водохранилище, общим объемом в 31 км³.

2.

3. В теле плотины установлено порядка одиннадцати тысяч различных датчиков, контролирующих состояние всего сооружения и его элементов.



Увеличить изображение

4. Возведение плотины началось в 1968 году и продолжалось семь лет. Количество уложенного в плотину бетона — 9,1 млн. м³ — хватило бы на постройку автострады от Санкт-Петербурга до Владивостока.

5. Диаметр такой «трубы» турбинного водовода — 7,5 метров.

6. Вид сверху на машинный зал и административный корпус станции.

7. Несколько слов о принципе работы плотины. Любая плотина кроме аккумулирования, должна пропускать определенное количество воды. Каждый из десяти гидроагрегатов СШГЭС может пропускать по 350 м³ воды в секунду. Сейчас в работе находятся 4 из 10 гидроагрегатов, и зимой их пропускной способности вполне достаточно.
Белая площадка — это водобойный колодец эксплуатационного водосброса, на этой площадке может легко разместиться футбольное поле для проведения ЧМ, правда получится «футбол на льду».

8. Во время половодьев и паводков открывают затворы эксплуатационного водосброса. Он предназначен для сброса избыточного притока воды, который не может быть пропущен через гидроагрегаты ГЭС либо аккумулирован в водохранилище. Максимальная проектная пропускная способность эксплуатационного водосброса составляет 13600 м³ (это пять 50-метровых плавательных бассейна по 10 дорожек) в секунду! Щадящим режимом для водобойного колодца, находящегося под эксплуатационным водосбросом, считаются расходы 7000 - 7500 м³.

9. Длина гребня плотины с учетом береговых врезок составляет 1074 метра, ширина по основанию — 105 метров, по гребню — 25. Плотина врезана в породы берегов на глубину 10-15 метров.
Устойчивость и прочность обеспечивается действием собственного веса плотины (на 60 %) и частично упором верхней арочной части в берега (на 40 %).



Увеличить изображение

10.

11. Береговые укрепления.

12. С плотины видно поселок Черемушки, который соединен с ГЭС автомобильной дорогой и необычной трамвайной линией.
В 1991 году в Ленинграде были закуплены несколько городских трамваев и переоборудованы в двухкабинные для железнодорожного пути без разворотных колец, оставшегося со времён строительства ГЭС. Теперь бесплатные трамваи следуют от посёлка до ГЭС с периодичностью в один час. Таким образом, решена транспортная проблема для работников станции и жителей Черёмушек, а единственная в Хакасии трамвайная линия стала достопримечательностью посёлка.

13. Вид на Саяно-Шушенское водохранилище с входного портала берегового водосброса.



Увеличить изображение

14. Береговой водосброс состоит из входного оголовка, двух безнапорных туннелей, выходным порталом, пятиступенчатым перепадом и отводящим каналом.



Увеличить изображение

15.

16. Не смотря на морозы, лед на водохранилище встает довольно поздно — как правило, в конце января.

17.

18.

19. Береговой водосброс в период пропуска больших паводков позволит осуществить дополнительный пропуск расходов до 4000 м³/с и, тем самым, снизить нагрузку на эксплуатационный водосброс станции и обеспечить щадящий режим в водобойном колодце. Входной оголовок служит для организации плавного входа водного потока в два безнапорных туннеля.

20. В зимний период порталы перекрываются теплозащитными щитами.

21. Длина двух тоннелей — 1122 метра, с сечением — 10х12 метров каждый, что достаточно для размещения 4 тоннелей метро.

22.

23. Выходной портал. Расчетная скорость движения воды на выходе из туннеля — 22 м/с.

24. Пятиступенчатый перепад представляет собой пять колодцев гашения шириной 100 м и длиной от 55 до 167 м, разделенных водосливными плотинами. Перепад будет обеспечивать гашение энергии потока и спокойное сопряжение с руслом реки. Максимальные скорости потока на входе в верхний колодец достигают 30 м/с, на сопряжении с руслом реки уменьшаются до — 4–5 м/с.
Трехмерный ролик о запуске первой нитки берегового водосброса.



Увеличить изображение

25. Для лучшего представления о масштабах: это более ранняя фотография строительства нижнего колодца. Автор gelio_nsk.

26.

27. Для открытия затворов на гребне плотины установлены два козловых крана.

28. Енисей — одна из крупнейших рек России. Площадь его бассейна, обеспечивающего приток к створу ГЭС около 180 тыс. км², что втрое превышает размеры республики Хакасия.

29. Енисей — граница между Западной и Восточной Сибирью. Левобережье Енисея заканчивает великие западносибирские равнины, а правобережье представляет царство горной тайги. От Саян до Северного Ледовитого океана Енисей проходит через все климатические зоны Сибири. В его верховьях живут верблюды, в низовьях — белые медведи.

30. Работа шаманов...

31.

32. Спасибо фотографу Валерию из пресс-службы СШГЭС, который провел меня на этот склон. Вид открывается отличный. Правда, идти по колено в снегу, а местами и по пояс, было не просто.



Увеличить изображение

33.

34. Общедоступная смотровая площадка.

35. Вырабатываемый ток со станции передается в открытое распределительное устройство (ОРУ 500).

36. ОРУ 500 обеспечивает выдачу мощности Саяно-Шушенской ГЭС в энергосистемы Кузбасса и Хакасии.

37. Вид со смотровой площадки, которая находится в 1600 метрах от плотины. Слева подсвечивается береговой водосброс.



Увеличить изображение

38.

39.

40.



Увеличить изображение

Саяно-Шушенская ГЭС. Восстановление.

В момент аварии, которая произошла 17 августа 2009 года, в работе находились девять гидроагрегатов из десяти (№ 6 находился в резерве). В результате повреждения гидроагрегата № 2 произошел выброс большого количества воды из кратера турбины, который разрушил часть крыши и повредил несущие колонны машинного зала. В результате попадания воды все гидроагрегаты ГЭС получили электрические и механические повреждения и вышли из строя.
С момента аварии прошло полтора года, за это время был закончен первый этап реконструкции станции и запущены в эксплуатацию 4 гидроагрегата. В отличии от прошлой зимы, пропуск воды через плотину осуществляется в штатном режиме через водопропускные тракты работающих гидроагрегатов без холостых сбросов.

1. В машинном зале ГЭС изначально было размещено 10 гидроагрегатов мощностью по 640 МВт. Максимальный расход воды через турбину составляет 358 м³ в секунду, КПД турбины в оптимальной зоне около 96%.

2. Здание машинного зала ГЭС впечатляет — почти 300 метров в длину. На правой части панорамы видно участок крыши, который был восстановлен после аварии.



Увеличить изображение

Разрез плотины и машинного зала c гидроагрегатом.

3. Разрез гидроагрегата. Расследование показало, что непосредственной причиной аварии стало усталостное разрушение шпилек крепления крышки гидроагрегата №2 (места отмечены стрелками), что привело к её срыву и затоплению машинного зала.

4. Сегодня на станции ведутся активные работы по восстановлению машинного зала. Так выглядит место установки гидроагрегата №2.

5. Сравнение с тем, что было чуть больше года назад. Автор фотографии gelio_nsk.
Олег Мякишев, очевидец аварии, описывает этот момент так:
«…Я стоял наверху, услышал какой-то нарастающий шум, потом увидел, как поднимается, дыбится рифлёное покрытие гидроагрегата. Потом видел, как из-под него поднимается ротор. Он вращался. Глаза в это не верили. Он поднялся метра на три. Полетели камни, куски арматуры, мы от них начали уворачиваться… Рифлёнка была где-то под крышей уже, да и саму крышу разнесло… Я прикинул: поднимается вода, 380 кубов в секунду, и — дёру, в сторону десятого агрегата. Я думал, не успею, поднялся выше, остановился, посмотрел вниз — смотрю, как рушится всё, вода прибывает, люди пытаются плыть… Подумал, что затворы надо закрывать срочно, вручную, чтобы остановить воду… Вручную, потому что напряжения-то нет, никакие защиты не сработали…»

Видео, снятое очевидцем аварии:

6. Еще одно сравнение.

7. Потоки воды быстро затопили машинный зал и помещения, находящиеся под ним. Все гидроагрегаты ГЭС были затоплены, при этом на работавших гидрогенераторах произошли короткие замыкания, выведшие их из строя. Произошёл полный сброс нагрузки ГЭС, что привело к обесточиванию самой станции.

8. Предпринятые после аварии меры, исключают полное обесточивание станции. Установлены дополнительные дизельные электрогенераторы, которые автоматически запускаются при исчезновении основного питания, с чем бы это ни было связано.

9.

10. Также к системе виброконтроля добавились по тридцать девять датчиков, установленных на каждом гидроагрегате, которые отслеживают перемещения валов и колебания всей конструкции. Защита срабатывает, если в установившемся режиме работы гидроагрегата более 15 секунд держится повышенный уровень максимально допустимой вибрации.

11. ОАО «РусГидро» заключило контракт с ОАО «Силовые машины» о поставке оборудования на ГЭС. В течение 2011 года компания изготовит шесть новых гидроагрегатов.

12.

13. В машинном зале работают два козловых крана грузоподъемностью по 500 тонн.

14. Краны могут работать в паре и поднимать сразу 1000 тонн.

15. Для разбора свыше 5000 кубометров завалов, в районе 10 гидроагрегата был организован технологический въезд для грузовых машин.

16. Так как изначально въезд не был предусмотрен, места для маневрирования практически нет. Нужно очень постараться, чтобы загнать в зал грузовик с полуприцепом...

17.

18.

19. Часть технологического оборудования собирают прямо монтажной площадки станции, а часть привозят из Санкт-Петербурга. Например рабочие колеса гидротурбин, диаметр которых более 6 метров, доставляют водным транспортом.

20.

21. Сейчас мощность станции составляет 2560 МВт.

22.

23. Зона работающих гидроагрегатов.

24.

25. Турбины приводят в действие синхронные гидрогенераторы с диаметром ротора 10,3 метра, выдающие ток напряжением 15,75 кВ. По результатам испытаний новые гидроагрегаты способны развивать мощность до 720 МВт.

26. Технические помещения в районе работающего гидроагрегата.

27. Цилиндрические стенки гидроагрегата и различное оборудование.
В результате аварии все эти помещения были затоплены водой. Погибло 75 человек.

28.

29.

30.

31. Внутри работающего гидроагрегата довольно шумно...

32. Одна из технических галерей.

33. Центральный пункт управления Саяно-Шушенской ГЭС.



Увеличить изображение

34.

35. Модернизированная система защиты останавливает агрегат, когда пропадает напряжение питания, в том числе и при внештатной ситуации: при обрыве кабеля, пожаре, затоплении и замыкании. Действие всех защит приводит к закрытию направляющего аппарата, аварийно-ремонтного затвора и отключению генератора от сети.

36.

37. Даже если по каким-то причинам автоматика не сработает, остановить гидроагрегат и сбросить аварийно-ремонтный затвор можно с помощью специальных ключей, расположенных на центральном пульте управления. Аварийные ключи существовали и раньше, но находились они непосредственно у гидроагрегатов. Во время аварии эти отметки были затоплены, и воспользоваться ключами не представлялось возможным.