Новый этап развития отечественной гидроэнергетики

Пуск Богучанской ГЭС – не просто событие для российской гидроэнергетики. Новая станция – это повод для гордости и для тех, кто ее строил, и для тех, кто ее будет эксплуатировать. Ничего подобного в техническом и технологическом плане в современной России еще не создавалось.

Впечатляют как масштабы ГЭС, так и ее начинка. Гидроагрегаты БоГЭС– крупнейшие по массе и размерам из произведенных в России. По своим габаритам рабочие колеса богучанских турбин превосходят аналогичные узлы гидроагрегатов самых мощных российских гидроэлектростанций - Саяно-Шушенской и Красноярской. Рабочее колесо гидроагрегата Богучанской ГЭС весом 156,6 тонны и диаметром 7,86 м изготовлено из специальных сортов нержавеющей стали и имеет 11 рабочих лопастей.

У станции два водосброса – основной и дополнительный. Они способны, с учетом аккумулирования части притока в водохранилище, пропустить через плотину экстремальные паводки, которые, по расчетам специалистов, могут случиться 1 раз в 10 тысяч лет. И это даже при условии остановки всех гидроагрегатов в машинном зале станции. Водосброс № 2 имеет уникальную для российских ГЭС ступенчатую конструкцию, дополненную водобойным колодцем. Оба эти сооружения позволяют плавно гасить энергию водного потока и предотвращать размывание русла реки у основания плотины. Такое инженерное решение в практике отечественного гидростроительства применяется впервые.

Совокупная пропускная способность Богучанского гидроузла составляет 16 тысяч м³/с. Из них от 4340 до 5040 м³/с (в зависимости от напора) сможет проходить через водопропускные тракты гидроагрегатов, через водосброс №1 – 7 тысяч м³/с, водосброс №2 - до 3,9 тысячи м³/с. О запасе прочности можно судить по тому, что средний приток к створу гидроузла составляет 11700 м³/с в весенний паводок и 13440 м³/с в осенне-летний. Расчеты специалистов показывают, что водосбросы БоГЭС обеспечивают безопасный пропуск весеннего и осенне-летнего паводков даже без участия агрегатов станции и при повышении уровня воды в водохранилище до отметок 209,3-209,5 м. Для сравнения: скорость падения воды в Ниагарском водопаде составляет 5700 м³/с, в водопаде Виктория - около 8500 м³/с (в дождливый сезон), абсолютный рекорд в 1958 году составил 12800 м³/с.

Отдельного рассказа заслуживает плотина Богучанской ГЭС. Она состоит из двух частей: бетонной и каменно-набросной. Внутри второй находится диафрагма, изготовленная из литого асфальтобетона. Это уникальная разработка российских ученых, призванная обеспечить водонепроницаемость всей каменно-набросной плотины. Под плотиной находится цементационная завеса, которая предотвращает фильтрацию через ее основание. К диафрагме с двух сторон примыкают двухслойные переходные зоны из различных горных пород и грунта. Дно водохранилища, примыкающее к плотине, укреплено водонепроницаемым покрытием. Общий объем щебня и грунта, использованного для формирования КНП, составляет около 30,5 млн. м³ . Сравним: объем пирамиды Хеопса (без учета внутренних полостей) составляет около 2,58 млн. м³, то есть, в 12 раз меньше.

Бетонная плотина Богучанской ГЭС протяженностью 828 м и высотой 96 м (это высота жилого 32-этажного дома) состоит из 34 секций. Гребень плотины на отметке 214 м будет использоваться в качестве моста, связывающего берега Ангары. Для этого на специальных консолях, смонтированных на самых верхних отметках плотины, будет проложена автомобильная трасса.

В теле плотины установлены более четырех тысяч датчиков, с которых регулярно снимаются показания и передаются в автоматическую систему управления технологическими процессами ГЭС. При проектировании удалось разработать  инженерные решения, которые позволили построить плотину с запасом прочности выше нормативного.

Еще одно передовое решение, примененное в проекте строительства БоГЭС, - комплектное распределительное устройство (КРУЭ). Это оборудование, участвующее в процессе выдачи и распределения электроэнергии, производимой станцией, в энергосистему Сибири. По сравнению с распределительными устройствами с воздушным охлаждением, КРУЭ на порядок компактней и легче. Это позволяет отказаться от строительства дорогостоящих фундаментов и использования в процессе монтажа сложного грузоподъемного оборудования. КРУЭ, в отличие от ранее применявшихся в гидроэнергетике ОРУ (открытых распределительных устройств), защищено от атмосферных воздействий и более безопасно – в оборудовании КРУЭ используется не масло (как на ОРУ), а специальное химическое соединение – элегаз (гексафторид серы), который относится к малотоксичным веществам и не представляет опасности для окружающей среды. Кроме того, он не горюч. От распределительного устройства к открытому пункту перехода электричество передается по тоководам в изоляции из сшитого полиэтилена. Тоководы, использовавшиеся в прошлом, были в несколько раз больше в диаметре из-за того, что их приходилось наполнять специальным изолирующим маслом и, соответственно, менее безопасны – новые тоководы с трудом поддаются механическому воздействию и практически негорючи.

Целый ряд передовых решений, примененных в проекте строительства, связан с ужесточением требований к надежности и безопасности ГЭС после аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. На новой станции, в частности, предусмотрены:

• Дизель-генераторы с автоматическим пуском: обеспечат сброс аварийнно-ремонтных затворов и прекратят подачу воды в турбинные водоводы и на гидроагрегаты в случае полного обесточивания станции
• Ключи аварийного сброса затворов в помещении ЦПУ: дежурный оператор сможет дать команду на сброс затворов вручную
• Контроль состояния шпилек на крышке турбины: сама конструкция крепежного узла исключает самопроизвольное раскручивание гаек
• Усовершенствованный механизм, управляющий скоростью вращения генератора: при потере электропитания закрывает направляющий аппарат турбины и останавливает генератор
• Новая система виброконтроля гидроагрегатов: при превышении допустимых пределов вибрации немедленно остановит гидроагрегат и отключит его от сети
• Работа оборудования также будет прекращена при появлении воды на крышке турбины и в помещении турбинного зала
• 200 видеокамер, информация с которых отображается на мониторах ЦПУ: визуальный контроль состояния оборудования и гидротехнических сооружений ГЭС
• Все помещения для персонала ГЭС, ремонтные мастерские и оборудование, отвечающее за энергоснабжение самой станции, вынесены на незатопляемые отметки.