Волжская ГЭС
- 1 year ago
- 0
- 0
У́гличская гидроэлектроста́нция — ГЭС на реке Волге в Ярославской области , в городе Угличе . Входит в Волжско-Камский каскад ГЭС , являясь его второй ступенью. Одна из старейших гидроэлектростанций России — пущена в 1940 году, сыграла важную роль в обеспечении Москвы электроэнергией в годы Великой Отечественной войны , особенно в период Битвы за Москву . Строительство станции велось в 1935—1955 годах, а по состоянию на 1941 год она являлась второй по мощности действующей гидроэлектростанцией СССР . Собственником Угличской ГЭС (за исключением судоходного шлюза ) является ПАО « РусГидро ». Архитектурный комплекс Угличской ГЭС является объектом культурного наследия , охраняемым государством .
Конструктивно Угличская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Сооружения гидроузла включают в себя русловую земляную плотину, бетонную водосбросную плотину, здание ГЭС и судоходный шлюз. В основании сооружений находятся моренные суглинки, в ряде случаев перекрытые аллювием . Установленная мощность электростанции — 120 МВт, обеспеченная мощность — 8,8 МВт, среднегодовая выработка — 240 млн кВт·ч .
Русловая земляная плотина образует большую часть напорного фронта гидроузла, размещаясь между шлюзом и водосбросной плотиной. Её длина составляет 314 м, максимальная высота — 27 м. Тело плотины объёмом 1,51 млн м³ намыто из песка, в низовой части плотины расположен каменный банкет, отсыпанный при перекрытии реки и прикрытый . Плотина имеет противофильтрационный элемент — расположенную в её центральной части , состоящую в нижней части из металлического шпунта (заглублённого на 2 м в основание), а в верхней части — из металлического листа толщиной 11—14 мм . Верховой откос защищён от размыва волнами и разрушения льдом каменной наброской толщиной 35—45 см , лежащей на 15-сантиметровом слое гравия; низовой откос одернован . По гребню плотины проложена автомобильная дорога .
Гравитационная бетонная Угличской ГЭС предназначена для пропуска расходов реки, превышающих пропускную способность турбин и регулирующие возможности водохранилища. Располагается со стороны правого берега, между земляной плотиной (с которой сопрягается при помощи устоя) и зданием ГЭС. Её длина — 179 м, объём тела — 316 тыс. м³ . Плотина имеет 7 пролётов шириной по 19,8 м; каждый пролёт имеет два яруса. Верхний ярус пропускает около 27 % расчётного расхода (также через него происходит сброс льда), перекрывается сегментными высотой 5,4 м. Нижний ярус имеет высоту 4 м, пропускает около 73 % расхода и перекрывается плоскими затворами. При ремонте основных затворов, со стороны верхнего и нижнего бьефа устанавливается заграждение. Маневрирование основными затворами производится с помощью специальных грузоподъёмных механизмов, монтированных на бычках плотины. Шандоры верхнего бьефа монтируются мостовыми кранами машинного зала, нижнего бьефа — специальной лебёдкой грузоподъёмностью 50 т .
Максимальная пропускная способность водосбросной плотины — 11 900 м³/с при НПУ и 12 250 м³/с при ФПУ, что позволяет безопасно пропускать паводки вероятностью 0,1 % (1 раз в 1000 лет). Энергия потока гасится на водобое длиной 90 м, представляющем собой бетонную плиту с двумя рядами гасителей высотой по 2,5 м, а также на рисберме длиной 128 м. Рисберма имеет форму ковша, её наинизшая точка заглублена по отношению к водобою на 10 м. Со стороны верхнего бьефа к плотине примыкает понур длиной 40 м, прикрытый сверху бетонными плитами .
Здание Угличской ГЭС — руслового типа (входит в состав напорного фронта), расположено между водосбросной плотиной и правым берегом. Конструктивно состоит из двух секций (турбин и монтажной площадки). В машинном зале ГЭС установлено два гидроагрегата с поворотно-лопастными турбинами, работающими на расчётном напоре 13 м и вертикальными зонтичными гидрогенераторами . Один гидроагрегат, эксплуатируемый с момента пуска станции, оснащён турбиной ПЛ 91-ВБ-900 и генератором СВ 1250/170-96 мощностью 55 МВт (производитель турбины — Ленинградский металлический завод , генератора — Электросила ). Второй гидроагрегат, оборудование которого было заменено к 2011 году, оборудован турбиной производства фирмы Voith Siemens Hydro и генератором СВ 1343/150-100 мощностью 65 МВт, изготовленным заводом « Элсиб ». Изначально установленные гидротурбины Угличской ГЭС унифицированы с турбинами Рыбинской ГЭС и до середины 1950-х годов являлись крупнейшими в мире (диаметр рабочего колеса 9 м, вес турбины — 1257 т) .
Для перемещения элементов гидроагрегатов (а также оперирования шандорным заграждением верхнего бьефа водосбросной плотины) используются два мостовых крана, грузоподъёмностью по 310 т. Проектом не предусматривалось отопление машинного зала — предполагалось, что оно будет обогреваться теплом работающих генераторов; однако в ходе эксплуатации выяснилось, что их возможностей для обогрева всего здания не хватает, в связи с чем вокруг агрегатов было сооружено отдельное перекрытие со съёмными колпаками над гидроагрегатами. Водоводы гидротурбин перекрываются плоскими быстропадающими затворами (по три на каждый водовод), оперирование которыми производится цепными приводами ( цепи Галля ) с помощью специальных механизмов с электроприводом , размещённых со стороны верхнего бьефа в щитовом отделении, оборудованном мостовым краном грузоподъёмностью 50 т. Помимо затворов, водоводы оборудованы , а также ремонтными затворами (шандорами). может перекрываться собственными ремонтными затворами, оперирование которыми производится краном грузоподъёмностью 60 т .
С гидрогенераторов электроэнергия на напряжении 13,8 кВ подаётся по уложенным в железобетонные коллекторы кабельным линиям на открытое распределительное устройство (ОРУ 220 кВ), расположенное на правом берегу вблизи здания ГЭС. Каждый генератор работает на свой трёхфазный трансформатор ТД-80000/220У1 производства ОАО « Запорожтрансформатор », которые размещены на ОРУ (до 2008 года были установлены 6 однофазных трансформаторов ОДГ-23000/220), для обслуживания трансформаторов имеется трансформаторная мастерская . Выдача электроэнергии в энергосистему производится по пяти линиям электропередачи напряжением 220 кВ, из которых по двум — на Москву, ещё по двум — на Рыбинск и по одной — на Ярославль :
Также, имелась подстанция 35 кВ (ныне ПС 35/6 кВ «Прибрежная»), с которой производилось энергоснабжение Углича, Калязина и близлежащих сельских населённых пунктов .
Судоходный шлюз Угличского гидроузла расположен у левого берега, примыкая к земляной плотине. Шлюз однокамерный однониточный, длина камеры — 290 м, ширина — 30 м. В системе внутренних водных путей имеет номер 10-У. Проектное время наполнения шлюза составляет 9,5 минут, опорожнения — 7 минут. Заполнение и осушение шлюзовой камеры производится при помощи двух водоподводящих галерей. В верхней голове шлюза (со стороны Угличского водохранилища) расположен основной клапанный затвор и ремонтный плоский колёсный затвор, в нижней голове — основные и ремонтные двустворчатые ворота. Помимо голов и шлюзовой камеры, в состав сооружений шлюза входят верховой канал длиной 800 м и низовой канал длиной 1200 м, причальные стенки , две ограждающие дамбы , защищающие суда при подходе к шлюзу, левобережная дамба с суглинистым противофильтрационным ядром, а также автомобильный мост над нижней головой. Шлюз находится на балансе ФГУП «Канал имени Москвы» .
Напорные сооружения ГЭС образуют Угличское водохранилище площадью 249 км². Полная ёмкость водохранилища составляет 1,245 км³, полезная — 0,68 км³, что позволяет осуществлять ограниченное сезонное регулирование стока (водохранилище позволяет увеличивать сток реки в межень за счёт накопления воды в половодье, но не в полном объёме). Отметка нормального подпорного уровня (НПУ) водохранилища составляет 112,82 м над уровнем моря (по Балтийской системе высот ), форсированного подпорного уровня (ФПУ) — 113,22 м, уровня мёртвого объёма (УМО) — 108,82 м .
Угличская ГЭС работает в пиковой части графика нагрузки энергосистемы Центра, повышая надёжность её функционирования. Всего за время эксплуатации Угличская и Рыбинская ГЭС выработали более 80 млрд кВт·ч возобновляемой электроэнергии . Угличское водохранилище активно используется в интересах водного транспорта, являясь частью Единой глубоководной системы Европейской части Российской Федерации и обеспечивая на участке Волги от Дубны до Углича гарантированную глубину 4 м (до строительства ГЭС глубины на этом участке в летнюю межень падали до 0,7 м, а в засушливые годы — до 0,4 м, делая возможным крупнотоннажное судоходство только в половодье ) . По сооружениям гидроузла проложена автомобильная дорога. Угличское водохранилище имеет рекреационное и рыбохозяйственное значение (допустимый улов оценивается в 300 т в год) .
При создании Угличского водохранилища было переселено 24,6 тысячи человек. Водохранилищем было затронуто в разной степени (полное или частичное затопление, подтопление , берегопереработка ) 213 населённых пунктов, в подавляющем большинстве — сельских (всего из зоны затопления было перенесено 5270 ). В зону затопления попала часть территории городов Калязин (пострадал в наибольшей степени), Углич и Кимры .
При создании водохранилища был утрачен ряд памятников истории и культуры — Троицкий Макарьев монастырь и архитектурный комплекс упразднённого в XVIII веке в Калязине (от последнего сохранилась только колокольня ), Паисиев Покровский монастырь в Угличе, большая часть исторической застройки Калязина, древнее село Скнятино , более двух десятков сельских и городских церквей, левое крыло Супоневского дворца (усадьбы генерала А. Н. Супонева ). В зоне затопления велись значительные археологические работы, в результате которых был получен большой объём материала, в несколько раз превышающий полученный на этой территории за предыдущее время; в то же время несоответствие проведённых работ масштабам зоны затопления привело к тому, что большая часть археологических памятников осталась неисследованной и была затоплена .
Интерес к использованию энергетических ресурсов Верхней Волги возник в начале 1930-х годов . С 1931 года начинают разрабатываться планы комплексного использования водных ресурсов Волги на всём её протяжении. 23 марта 1932 года было выпущено Постановление СНК СССР и ЦК ВКП(б) «О строительстве электростанций на Волге», санкционировавшее начало работ по Ярославской, Горьковской (Балахнинской) и Пермской гидроэлектростанциям, из которых реальные работы начались только по первой станции . Одновременно, велись проектные проработки и по другим волжским ГЭС — в подготовленной в 1933 году « Гидроэлектропроектом » схеме освоения Волги уже фигурировала Угличская ГЭС, которую планировалось построить к 1937 году . Однако в 1934 году в схеме освоения верхней Волги вместо неё уже фигурировали Мышкинская и Калязинская ГЭС .
К 1935 году проект Ярославской ГЭС столкнулся с рядом трудностей (недостаточная энергетическая эффективность при существенных объёмах затопления, заболачивания и берегопереработки), и часть проектировщиков предложила отказаться от строительства Ярославской, Мышкинской и Калязинской ГЭС в пользу сооружения Рыбинской и Угличской ГЭС. Для изучения вопроса Госплан СССР создал специальную экспертную комиссию из сотрудников Управления строительства канала Москва — Волга НКВД СССР , которое вело проектирование и строительство всех объектов канала, в том числе первой ГЭС на Волге — Иваньковской (пущена в 1937 году). В работе комиссии приняли активное участие главный инженер Управления С. Я. Жук , начальник технического отдела В. Д. Журин и его заместитель Г. А. Чернилов (который непосредственно руководил проектными проработками по Рыбинской и Угличской ГЭС). В результате произведённых экспертизой расчётов, комиссией было сделано следующее заключение, утверждённое Госпланом :
Предложение Госплана обсуждалось Центральным комитетом ВКП(б) и Совнаркомом СССР , которые 14 сентября 1935 года приняло постановление «О строительстве гидроузлов в районе Углича и Рыбинска», в соответствии с которым сооружение Ярославской ГЭС прекращалось, и начиналось одновременное строительство Угличской и Рыбинской ГЭС. Оно поручалось НКВД, в составе которого была создана специальная организация — Волгострой НКВД СССР . В 1935 году из проектировщиков Управления канала Москва — Волга был создан проектный отдел Волгостроя, главной задачей которого было проектирование Рыбинского и Угличского гидроузлов. С 1940 года рабочим проектированием Угличской ГЭС занималось созданная в этом же году организация под названием «Московское и Ленинградское проектные управления Главгидростроя НКВД СССР» (сокращённо Гидропроект ) .
Выбранная схема использования верхней Волги отличалась высокой эффективностью в энергетическом отношении: Угличская и Рыбинская ГЭС были запроектированы на общую мощность 440 МВт и выработку 1,312 млрд кВт·ч, а ранее запланированные на этом участке Калязинская, Мышкинская и Ярославская ГЭС должны были иметь общую мощность 250 МВт и выработку 0,6 млрд кВт·ч . Технический проект Угличского гидроузла был утверждён 3 июля 1938 года экономическим Советом при Совнаркоме СССР, его параметры подразумевали максимально возможную унификацию с проектом Рыбинской ГЭС .
Сооружение Угличской ГЭС началось в октябре 1935 года с подготовительного этапа — возведения дорог, базы строительства, жилья и т. п.
7 декабря 1935 года был издан приказ НКВД СССР «Об организации Волжского ИТЛ НКВД в связи со строительством Рыбинского и Угличского гидротехнических узлов» .
Земляные работы на сооружениях гидроузла начались в 1936 году, первый бетон был уложен в апреле 1938 года. Особенностью строительства Угличской ГЭС являлось возведение бетонных сооружений (водосбросной плотины, шлюзов и здания ГЭС) в котлованах на пойме , вне русла реки , что позволило отказаться от строительства временных в русле, ускорить и упростить работы. Наибольшего масштаба земляные работы достигли в 1937 году, когда на строительстве Угличской и Рыбинской ГЭС было перемещено 13,5 млн м³ грунта. К 1938 году земляные работы по котлованам основных сооружений (водосбросная плотина, шлюзы, здание ГЭС) были завершены . Земляные работы были довольно хорошо (для того времени) механизированы — примерно на 70 %. Активно использовались экскаваторы , автотранспорт, специальные железнодорожные вагоны — думпкары , ленточные транспортёры . Широкое распространение получила гидромеханизация , с помощью которой было сделана значительная часть насыпей, в том числе намыта русловая плотина (причём, впервые в отечественной практике намыв производился и зимой) .
15 октября 1939 года было произведено перекрытие Волги, начат намыв земляной плотины. В январе 1940 года был начат монтаж первого гидроагрегата, в феврале того же года — второго. Первый гидроагрегат был пущен 8 декабря 1940 года, второй — 20 марта 1941 года. По первоначальным планам завершить строительство Угличской ГЭС намечалось уже в 1939 году, затем этот срок был перенесён на 1942 год. К началу Великой Отечественной войны строительные работы были близки к завершению, станция эксплуатировалась в соответствии с проектом, но в связи с тяжёлыми условиями военного и послевоенного времени устранение оставшихся недоделок затянулось. Официально строительство было завершено с утверждением Советом Министров СССР акта правительственной комиссии о приёме Угличской и Рыбинской ГЭС в промышленную эксплуатацию 30 июля 1955 года . На момент пуска гидроагрегатов, Угличская ГЭС (110 МВт) являлась второй по мощности действующей гидроэлектростанцией СССР, уступая Днепрогэсу (560 МВт), но превосходя Нижне-Свирскую ГЭС (96 МВт).
Всего на строительстве Угличской ГЭС было выполнено 18,3 млн м³ земляных работ, уложено 0,793 млн м³ бетона, смонтировано 14,5 тыс. т металлоконструкций; для сравнения, при строительстве Днепрогэса было выполнено 8 млн м³ земляных работ и уложено 1,2 млн м³ бетона .
Для строительства Рыбинской и Угличской ГЭС (включая работы по подготовке водохранилищ) была создана специализированная организация — Волгострой НКВД, ориентированная на преимущественное использование труда заключённых . При Волгострое 7 октября 1936 года был образован Волголаг . В связи с приостановкой работ по строительству станции, 24 февраля 1942 года Волголаг был отделен от Волгостроя и реорганизован в Рыбинский исправительно-трудовой лагерь (ИТЛ) значительно меньшей численности. В феврале — марте 1942 года основной персонал строительства был эвакуирован для использования на других стройках, а в Рыбинский ИТЛ направляли заключённых пониженной трудоспособности (больных и инвалидов). Основной его задачей стало изготовление укупорки и корпусов мин, заготовка древесины, дров и другой продукции; к работам по достройке ГЭС заключённые Рыбинского ИТЛ также привлекались, но в относительно небольших объёмах. 26 февраля 1944 года Рыбинский ИТЛ был снова объединён с Волгостроем и преобразован в ИТЛ Волгостроя. 29 апреля 1946 года лагерь был вновь переименован — в Волжский ИТЛ НКВД СССР, 8 октября того же года Волгострой был передан Министерству энергетики СССР , но при этом заключённые ИТЛ продолжали использоваться на работах по достройке ГЭС, вплоть до ликвидации лагеря 29 апреля 1953 года .
Численность заключённых Волголага достигла максимума в 1938—1941 годах (70—80 тыс. человек), позднее снизившись до 20 тыс. человек и менее; максимальное количество заключённых было зафиксировано 15 марта 1941 года — 97 069 человек, минимальное 1 апреля 1953 года — 14 117 человек. Большинство из заключённых не были « политическими » — так, на 1 октября 1938 года в Волголаге числилось 77 345 заключённых, из них осуждённых за контрреволюционные преступления — 14 482 человека . В целом руководство ГУЛага стремилось направлять в «гидротехнические» лагеря осуждённых за нетяжкие преступления . Смертность заключённых Волголага в 1936—1940 годах была относительно небольшой, от 0,8 до 2,4 %, что меньше средней по ГУЛагу в 1,4—3,4 раза. В 1942 году смертность резко возросла и достигла 35,5 %, что было связано с ухудшением питания в условиях военного времени и спецификой контингента Рыбинского ИТЛ (в него направлялись больные и инвалиды) . Помимо заключённых, в строительстве участвовали и вольнонаёмные работники, в частности в 1939 году Ярославский обком комсомола направил на Волгострой 6400 человек, а всего в 1939 году из среднегодовой численности работников, составлявшей 88 954 человека, вольнонаёмных было 20 522 человека (23,1 %) . Кроме того, к работам по достройке Угличской ГЭС привлекались и немецкие военнопленные .
Управления Волгостроя и Волголага располагались у села Переборы (вблизи створа Рыбинской ГЭС), на Угличской ГЭС существовало отдельное строительно-монтажное управление. Руководство Волгостроем и Волголагом с момента их основания до 13 сентября 1940 года осуществлял Я. Д. Рапопорт , главным инженером строительства до сентября 1937 года являлся С. Я. Жук. После перевода Жука на строительство Куйбышевской ГЭС его должность занял В. Д. Журин, который с сентября 1940 года одновременно стал руководителем Волгостроя/Волголага, занимая эти должности до 1946 года (с перерывом в 1942—43 годах) .
Пуск гидроагрегатов Угличской ГЭС был произведён на пониженной отметке водохранилища (110,3 м, то есть на 2,7 м ниже проектной), что диктовалось неполной готовностью сооружений. Также, не были готовы грузоподъёмные механизмы водосбросной плотины, вследствие чего маневрирование её затворами производилось мостовыми кранами машинного зала. В 1942 году водохранилище было поднято на метр, до отметки 111,3 м, а в апреле 1943 года впервые заполнено до проектной отметки 113 м .
В годы Великой Отечественной войны Угличская ГЭС обеспечивала бесперебойное энергоснабжение Москвы. Выработка электроэнергии Рыбинской и Угличской ГЭС в 1941 — начале 1942 года имела особо важное значение, поскольку в ходе Битвы за Москву большинство электростанций Мосэнерго было либо эвакуировано, либо испытывало острый дефицит топлива . В 1941—1945 годах на Угличской ГЭС была зафиксирована лишь одна существенная авария, в 1943 году на турбинном подшипнике одного из гидроагрегатов, связанная с чрезмерно глубокой (вызванной условиями военного времени) предполоводной сработкой водохранилища . В ходе войны здание гидроэлектростанции было замаскировано досками, на её сооружениях были размещены зенитные пулемёты . Это позволило защитить станцию от бомбёжек немецкой авиацией .
За годы войны Угличская и Рыбинская ГЭС выработали около 4 млрд кВт·ч электроэнергии, освободив для нужд народного хозяйства 5 млн тонн местного топлива. Всё это время станции работали в условиях большого дефицита мощности в энергосистеме, частота тока в сети зачастую падала ниже 45 Гц при нормативных 50 Гц (причём было отмечено, что такой режим работы не оказывал вредного воздействие на оборудование ГЭС, в отличие от тепловых станций ) . Большую роль в обороне Москвы и Ленинграда сыграл и судоходный шлюз станции, через который прошли миллионы тонн грузов .
Выработка электроэнергии Угличской ГЭС в 1941—1945 годах | ||||||
Год | 1941 | 1942 | 1943 | 1944 | 1945 | Всего |
Выработка, млн кВт·ч | 137,4 | 213,1 | 274,4 | 203,9 | 264,1 | 1092,9 |
В 1954 году Угличская и Рыбинская ГЭС были объединены в «Каскад ГЭС № 1 Мосэнерго». 28 января 1993 года предприятие было преобразовано в ОАО «Каскад Верхневолжских ГЭС». В ходе реформы РАО ЕЭС , с 1 июля 2003 года перешло под управление ОАО «Управляющая компания Волжский гидроэнергетический каскад», с декабря того же года перешла под контроль ОАО «ГидроОГК» (позднее переименованного в ОАО «РусГидро»). 9 января 2008 года ОАО «Каскад Верхневолжских ГЭС» было ликвидировано путём присоединения к ОАО «ГидроОГК», в состав которого Угличская и Рыбинская ГЭС вошли на правах филиала «Каскад Верхневолжских ГЭС» . В 2007 году в здании управления Угличской ГЭС был открыт музей российской гидроэнергетики .
К началу 1990-х годов оборудование станции, отработавшее к тому моменту около 50 лет, физически и морально устарело, однако замена оборудования сдерживалась дефицитом средств. С 2006 года гидроагрегат № 2 по своему техническому состоянию работал с ограничением мощности — не более 35 МВт, что обусловило его выбор для первоочередной замены. В апреле 2007 года был заключён контракт с фирмой Voith Siemens Hydro Power Generation на замену гидроагрегата № 2 станции на современный, мощностью 65 МВт. Гидротурбина изготовлена преимущественно за рубежом, гидрогенератор — на новосибирском предприятии «Элсиб» . 1 июня 2009 года начались работы по демонтажу старого гидроагрегата, законченные к осени того же года. Пуск нового гидроагрегата был произведён в апреле 2011 года, а с 1 декабря того же года мощность Угличской ГЭС была официально увеличена на 10 МВт .
На станции реализуется программа комплексной модернизации, предусматривающая замену всего устаревшего оборудования. В 2008 году были заменены силовые трансформаторы, к настоящему времени заменены кабельные линии до ОРУ и система собственных нужд станции с установкой современных сухих трансформаторов и комплектного распределительного устройства , реконструировано открытое распределительное устройство и электрооборудование быстропадающих затворов . Заменены сороудерживающие решётки, аварийно-ремонтные затворы гидроагрегатов и сегментные затворы водосбросной плотины, планируется замена затворов нижнего яруса плотины . Замена гидроагрегата № 1 запланирована на 2021—2023 годы . Концерн «Силовые машины» изготовит и установит поворотно-лопастную гидротурбину в комплекте с системой автоматического управления, гидрогенератор, систему возбуждения и микропроцессорные защиты гидрогенератора, что позволит увеличить мощность станции на 10 МВт, до 130 МВт .