Технико-экономические характеристики ГЭС как элементов энергосистем

Общие сведения

Волжская ГЭС — крупнейшая гидроэлектростанция Волжско-Камского каскада и Европы. Ее установленная мощность составляет 2639,5 МВт.

Гидроэлектростанция является важным звеном Единой энергетической системы России и соединена с нею высоковольтными линиями электропередачи напряжением 220 и 500 кВ переменного тока и 800 кВ постоянного тока.

Волжская ГЭС предназначена для покрытия пиковой части графика нагрузки в ЕЭС России.

Эксплуатационные и технико-экономические показатели гидроэлектростанции

Проект Волжской гидроэлектростанции разработан Всесоюзным институтом «Гидропроект» имени С.Я. Жука с участием других проектных организаций.

Характеристика района расположения Волгоградского гидроузла

Гидроузел основных сооружений Волжской ГЭС расположен в нижнем течении реки Волги, севернее г. Волгограда.

Средний многолетний расход в створе гидроузла — 7 960 м³/с. Максимальный зарегистрированный расход воды достигал 59 000 м³/с (1926 г.). В маловодные годы летом естественные расходы воды в реке снижались до 1 800 м³/с, а в отдельные дни ледостава — до 500 м³/с. Расчетный максимальный расход воды в естественных условиях для нормальных условий эксплуатации гидроузла принят равным 63 000 м³/с (с вероятностью 0,1%).

Основанием гидротехнических сооружений гидроузла служат глины, мелкозернистые пески и сцементированный песчано-глинистый грунт алеврит.

Характеристика гидроузла

Компоновка основных гидротехнических сооружений гидроузла определяется особенностями геологического строения створа.

Русло Волги перекрыто земляной плотиной. К ней слева (если смотреть со стороны верхнего бьефа) примыкает здание гидроэлектростанции. Перед зданием ГЭС расположено сороудерживающее сооружение. С левой стороны к зданию ГЭС примыкает бетонная водосливная плотина. Пойма реки между водосливной плотиной и левым берегом перекрыта левобережной земляной плотиной. Судоходные сооружения расположены у левого берега.

В состав сооружений гидроузла также входят: постоянные железнодорожный и шоссейный переходы, открытые распределительные устройства напряжением 220 и 500 кВ.

Водохранилище рассчитано на суточное регулирование с недельным циклом. В паводковый период гидроэлектростанция работает в базисе графика электрической нагрузки энергосистемы, а излишки воды сбрасываются через водосливную плотину.

Основное электромеханическое оборудование гидроэлектростанции

Турбины

Генераторы

Трансформаторы

Электротехнические сооружения

Выдача мощности с гидроэлектростанции производится на напряжении 220 и 500 кВ переменного тока и 800 кВ постоянного тока.

Связь повышающих трансформаторов с ОРУ 220 кВ осуществляется маслонаполненными кабелями. Выводы из здания ГЭС на ОРУ 500 кВ выполнены воздушными линиями.

Подстанция постоянного тока состоит из последовательно соединенных шестифазных выпрямительных мостов на выпрямленное напряжение 100 кВ каждый. Средняя точка на стороне постоянного тока присоединена к заземлителю, что позволяет использовать электропередачу постоянного тока как две независимые полуцепи с напряжением полюсов относительно земли 400 кВ.

Электроснабжение потребителей региона осуществляется на напряжении 220 кВ. С объединенной энергосистемой Центра гидроэлектростанция связана двумя линиями электропередачи 500 кВ; максимальная мощность передачи — 1500 тыс. кВт.

На напряжении 800 кВ постоянного тока осуществляется связь с энергосистемой Украины; мощность передачи — 360 тыс. кВт.

Строительство гидроэлектростанции

Подготовительные работы были начаты в конце 1950 г. Под защитой перемычек в сухих котлованах возводилось здание ГЭС, водосливная плотина, судоходный шлюз и пойменный участок земляной плотины. Одновременно способом гидромеханизации велись работы по устройству подводящих и отводящих каналов. Пропуск расходов воды в реке и судоходство в этот период осуществлялись через основное русло Волги, стесненное перемычками. После окончания всех работ по подводным частям сооружений котлованы были затоплены (23 октября 1958 г.).

Основное русло Волги шириной около 1000 м перекрывалось в две очереди: сначала было произведено сужение русла отсыпкой банкета с оставлением прорана шириной 300 м, а затем (31 октября — 1 ноября 1958 г.) был перекрыт проран. Расходы воды в это время осуществлялись через водопропускные отверстия бетонных сооружений.

В декабре 1958 г. были введены в эксплуатацию первые три гидроагрегата. В 1959 г. было смонтировано 9 гидроагрегатов и в течение 1960 г. — остальные, кроме последнего, опытного.

Создание напорного фронта гидроузла было завершено в течение 1959—1960 гг., и 17 июня 1960 г. водохранилище было наполнено до нормального подпорного уровня.

Торжественное открытие гидроэлектростанции состоялось 10 сентября 1961 г.

Уникальность

Крупнейшая в 1961 году в мире гидроэлектростанция — выдающееся энергетическое сооружение, великолепный образец инженерно-строительной и архитектурной творческой мысли была воздвигнута в рекордно короткие сроки. Первый грунт в котловане для будущей гидроэлектростанции был вынут в 1952 г. А в декабре 1958 года уже был пущен первый гидроагрегат. Мировая практика сооружения электростанций не знала подобных объемов и темпов работ.

В ходе сооружения ГЭС и ее эксплуатации немало различных сложных строительных и инженерно-технических задач решались по-новому.

Впервые в мировой практике советские специалисты обосновали возможность сооружения крупных гидроузлов на нескальных основаниях.

Высокие темпы строительства стали возможны потому, что установка гидроагрегатов велась более укрупненными узлами. Это позволило сократить время на монтаж одной турбины с 60 до 49 суток.

Волжская ГЭС — первая гидроэлектростанция в мире, где была разработана быстродействующая система возбуждения гидрогенераторов с применением управляемых преобразователей. Она позволила решить проблемы передачи энергии на большие расстояния.

Значение

9 сентября 1961 года Волжская  ГЭС была принята государственной  комиссией в эксплуатацию. Эта  дата примечательна не только  завершением высоко значимой  работы. Она стала еще и тем рубежным явлением, после которого наша страна перестала испытывать дефицит электроэнергии. Таким образом, цель, во имя которой и затевалось гигантское строительство, была достигнута.

Ввод в эксплуатацию Волжской ГЭС сыграл решающую роль в энергоснабжении Нижнего Поволжья и Донбасса и объединил между собой крупные энергосистемы Центра, Поволжья, Юга.

Экономический район Нижнего Поволжья также получил мощную энергетическую базу для дальнейшего развития народного хозяйства.

Сооружения гидроузла использованы для устройства по ним постоянных железнодорожного и автодорожного переходов через Волгу, обеспечивших кратчайшую связь районов Поволжья между собой.

В результате образования Волгоградского водохранилища коренным образом улучшились условия судоходства на большом участке Волги и появились широкие возможности для орошения и обводнения засушливых земель Заволжья и Прикаспия.

Построен новый благоустроенный, хорошо озелененный город Волжский со зданиями капитального типа и всеми элементами социальной инфраструктуры.

Надежность

Для обеспечения безопасности гидротехнических сооружений эксплуатационным персоналом с момента ввода ГЭС в эксплуатацию регулярно проводится инструментальный и визуальный контроль состояния сооружений (натурные наблюдения) и необходимый комплекс ремонтно-восстановительных работ. Для проведения отдельных исследований привлекаются специализированные проектные и научно-исследовательские организации.

Один раз в пять лет в Ростехнадзоре разрабатывается и утверждается Декларация безопасности гидротехнических сооружений ГЭС. При её разработке проводится обследование состояния сооружений гидроузла и организации надзора за ними централизованной комиссией, назначаемой ОАО «РусГидро». Также пересматриваются критерии безопасности сооружений и корректируется расчет вероятного вреда от возможной гидродинамической аварии. На основании этих документов и заключения государственной экспертизы в апреле 2009 года Ростехнадзор утвердил Декларацию безопасности гидротехнических сооружений филиала ОАО «РусГидро» — «Волжская ГЭС» и выдал разрешение на эксплуатацию гидроузла.

Модернизация

В июле 2014 года на Волжской ГЭС после реконструкции введен в эксплуатацию гидроагрегат №21, на котором заменили гидравлическую турбину и генератор, вспомогательное оборудование, тиристорную систему возбуждения, систему автоматики и управления. Новая турбина обладает улучшенными техническими характеристиками, что в перспективе позволит увеличить мощность агрегата на 10,5 МВт. Обновление оборудования проводится в соответствии с Программой комплексной модернизации (ПКМ) РусГидро.

В рамках технического перевооружения Волжской ГЭС в период с 1998 по 2013 гг. гидроэнергетики заменили первые 12 турбин. Гидроагрегат №21 модернизирован уже по новому долгосрочному договору между «РусГидро» и «Силовыми машинами». Условия контракта предполагают замену 10 гидротурбин и 22 генераторов. Генеральный подрядчик отвечает также за демонтаж старого и монтаж нового оборудования, шеф-монтаж и пуско-наладку. Таким образом, к настоящему времени на станции заменено 13 гидротурбин и 1 генератор. Все 22 гидроагрегата Волжской ГЭС планируется заменить к 2021 году.

Программа комплексной модернизации Волжской ГЭС рассчитана на период до 2025 года. На ее реализацию запланировано 58,4 млрд руб. Кроме замены гидроагрегатов на принципиально новые, ПКМ включает в себя: модернизацию систем автоматического управления гидроагрегатов; комплексную модернизацию оборудования ОРУ-500 кВ; реконструкцию ОРУ 220 кВ. Будут заменены силовые трансформаторы 220 и 500 кВ, затворы водосливной плотины и другое гидромеханическое оборудование.

ПКМ позволит значительно повысить надежность и эксплуатационные характеристики оборудования, а также увеличить установленную мощность Волжской ГЭС на 147 МВт (относительно конца 2011 года – начала реализации ПКМ). В итоге в результате технического перевооружения и комплексной модернизации к концу 2025 года установленная мощность крупнейшей ГЭС в Европе вырастет до 2744,5 МВт относительно проектной величины (2541 МВт).

Экология

Система экологического менеджмента филиала ОАО «РусГидро» — «Волжская ГЭС» соответствует требованиям стандарта ISO 14001:2004. Сертификат регистрации гидроэлектростанция получила первой в России в 2008 году. Документ выдан в отношении поставки и производства электрической энергии по результатам аудита международной организации по сертификации — компании BSI (Британский институт стандартов). Это означает, что на предприятии соблюдаются самые современные требования в области охраны окружающей среды. В течение трех лет Волжская ГЭС регулярно подтверждала «экологический сертификат» в результате проведения надзорных аудитов. В ноябре 2011 года в филиале прошел ресертификационный аудит с целью подтверждения соответствия системы экологического менеджмента требованиям ISO 14001:2004 и собственным требованиям СЭМ, декларированным политикой в области охраны окружающей среды. По итогам аудита несоответствий не выявлено. Сертификат регистрации Системы экологического менеджмента (СЭМ) филиала ОАО «РусГидро» — «Волжская ГЭС» продлен до конца 2014 года.

Социальная ответственность

В 2013 году на благотворительную и спонсорскую деятельность Волжская ГЭС перечислила 2 млн 400 тыс. рублей, которые были направлены на помощь детям, содействие развитию культуры, образования, здравоохранения.