Саяно-Шушенская ГЭС является крупнейшей электростанцией России, которая входит в десятку самых мощных станций мира. Это уникальное по сложности и размерам сооружение находится в Сибири, у поселка Черемушки. Ближайшим к нему городом является Саяногорск.
Природные условия
Саяно-Шушенская ГЭС находится в удивительно красивом месте, там, где Республика Хакасия граничит с Красноярским краем. Именно в Западном Саяне берет начало великий Енисей, который словно клинком разрубает горные хребты и, набирая силу, несет воды по долинам и котловинам –мечется в перекатах, закипает на порогах.
Иногда горы сдвигаются, образуя узкие коридоры. Тогда Енисей, стиснутый с двух сторон, несется со скоростью до 40 км/час. Именно так выглядит Карлов створ, который проектировщики избрали для возведения плотины Саяно-Шушенской ГЭС.
Место, по мнению специалистов, рассматривавших несколько вариантов, самое подходящее для создания гигантского прыжка водного потока. Но строительство здесь велось нелегко. Промышленные площадки, подсобные, временные производства строительных материалов, жилье трудно было разместить в непосредственной близости от объекта.
Строительство дороги, которую буквально пробивали в скальной, мраморной породе, открыло гигантскую стройку. К сложностям также относится и сейсмичность района, и непростые климатические условия.
Саяно-Шушенская ГЭС находится в климатической зоне без резкого перепада температур зимой и летом. Край характеризуется устойчиво холодной погодой, отметки термометра доходят до -42 0С. Лето здесь короткое и прохладное, хотя случаются жаркие дни. Осадков выпадает до 700 мм в год.
Дневная температура воздуха (0С), количество осадков (мм), количество солнечных дней:
| Янв. | Фев. | Март | Апр. | Май | Июнь | Июль | Авг. | Сент. | Окт. | Нояб. | Дек. |
| -12 | -9 | 0 | +10 | +15 | +24 | +25 | +23 | +15 | +7 | -3 | -9 |
| 7 | 9 | 15 | 31 | 45 | 38 | 49 | 53 | 38 | 26 | 22 | 13 |
| 5 | 5 | 6 | 11 | 16 | 24 | 21 | 22 | 13 | 5 | 4 | 7 |
Гигантской гидроэлектростанции присвоили двойное имя, которое указывает место его расположения и напоминает о событии в истории страны. Шушенское – село, которое находится в 55 км (по прямой линии) от стройки, но его название знали все ученики советской школы: здесь отбывал сибирскую ссылку В.И. Ленин.
В поселке работает музей-заповедник под открытым небом, в задачи которого входит сохранение истории, культуры, природы и этнических особенностей края.
Конструкция станции
Саяно-Шушенская ГЭС – сооружение приплотинного типа входит в состав Енисейского каскада (всего их три).
Комплекс в Карловом створе состоит из:
- плотины;
- здания ГЭС;
- водосброса;
- водобойного колодца;
- распредустройства.
Шлюзовых камер для пропуска судов сооружение не имеет.
Плотина
Высота объекта – 242 м, что делает ее уникальной в ряду аналогичных сооружений. Длина – 1074 м. На ее возведение ушло 9 млн. м3 высококачественного бетона. Для устойчивости гигантского сооружения, принимающего на себя огромный напор столба воды, ее тело врезано в скалистые берега реки на 10-15 м соответственно, а основание уходит в горную породу на 5 м.
Плотина не является единым монолитным сооружением. Ее конструкция уникальна: она состоит из вертикальных и горизонтальных элементов-гигантов, соединенных между собой температурно-усадочными швами. В ее расчетной прочности учтены большие сезонные температурные перепады и возможные землетрясения до 8 баллов по шкале Рихтера.
Состояние бетонного массива постоянно отслеживается, для чего в его тело вмонтировано более 11 тысяч датчиков контроля, передающих сигналы на мониторы компьютеров. Сооружению выдана Декларацию безопасности.
Эксплуатационный водосброс
Основной водосброс работает не постоянно, его открывают при необходимости понизить уровень воды в водохранилище. Это происходит в том случае, когда поступление воды превышает пропускную способность турбин, а объем водоема в верхнем бьефе близок к полному заполнению.
Пропускная способность водосброса при максимальном наполнении водохранилища равна более 13 тыс. м3/с. При снижении уровня и, как следствие, создаваемого напора воды сброс через плотину уменьшается.
Водоприемные окна, подающие воду на агрегаты, перекрываются затворами 8*5,5 м. Манипулировать ими можно с помощью стационарных кранов. Водосбросы трубчатой системы половину расстояния от верхнего бьефа в нижний проходят внутри плотины и выходят на поверхность водосброса на высоте 150 м от земли.
Вся поверхность открытого водосброса разделена вертикальными 7-метровыми стенками на лотки (ширина каждого – 7 м). Потому фронтальная часть сооружения напоминает гребень. Для сохранения низа от разрушительного воздействия падающего потока предусмотрен водобойный колодец, который гасит энергию воды.
Береговой водосброс
Береговой водосброс включается в работу при необходимости увеличить пропускную способность плотины.
Его устройство состоит из:
- водоприемника;
- двух самотечных тоннелей, транспортирующих потоки;
- бетонного каскадного слива, состоящего из пяти ступеней;
- отводящего канала.
Скорость движения воды в сооружении доходит до 22 м/с.
Здание ГЭС
Здание ГЭС, расположенное по всей длине плотины, имеет в плане криволинейную форму, повторяющую контур гребня сооружения. Оно находится ниже уровня воды водохранилища. Здесь установлено 10 агрегатов, соответственно все помещение разделено на 10 отсеков.
Все установленное оборудование – отечественного производства. Гидрогенераторы – аппараты, созданные совместно двумя предприятиями Санкт-Петербурга.
Распределительное устройство
РУ напряжением 500 кВ расположено в одном километре от плотины. Несколько лет назад здесь была произведена модернизация оборудования, теперь вместо открытого РУ работает современного комплектное РУ.
Раздача электроэнергии осуществляется по трем линиям ЛЭП на левом берегу и двум – на правом. Сегодня выдаваемая мощность равна чуть более 5 МВт.
Водохранилище
Саяно-Шушенское водохранилище было образовано при перекрытии Енисея плотиной одноименной ГЭС. Более 40 % его площади находится на территории Тувинской котловины. Оно используется для регулирование водного потока, водоснабжения, развития туризма. Полный объем водоема при НПУ – более 31 млн. м3, площадь при этом же уровне – 620 км2. Глубина около плотины составляет 200 м.
После затопления огромных территорий под водой осталось много лесов, жилых поселков, кладбищ, что привело к созданию сложной санитарно-эпидемиологической обстановки. К XXI веку положение значительно улучшилось, объект был включен в список стратегических водоемов России.
История строительства
Дикая таежная природа Саян в 1960-1970-е годы, времена великих социалистических строек, была преобразована коренным образом. Богатые месторождения меди, обнаруженные здесь, потребовали возведения заводов по производству алюминия; а новые предприятия, в свою очередь, нуждались в электроэнергии.
Подготовительный этап строительства начался в 1963 году. В него входили прокладка дороги, создание производственной и жилой инфраструктуры. Работа над строительством самого объекта началась в 1968 году. Енисей был перекрыт в 1975-м, к этому времени уже существовало основание эксплуатационного водосброса.
Осенью 1978 года приступили к наполнению водохранилища, которое продолжалось несколько лет. На самом объекте в это время монтировали техническое оборудование. Плановые сроки постоянно ужимались, все делалось в большой спешке.
Первый агрегат был запущен в работу перед Новым 1979 годом, станция дала ток к празднику. Остальные 9 гидрогенераторов принимались комиссиями постепенно, по мере их установки и наладки. Последний – в декабре 1985 года. Полная сдача объекта госкомиссии была произведена в 2000 году.
Эксплуатация
Установленная мощность самой крупной российской ГЭС – 6400 МВт. Производимая годовая выработка составляет 22 млн. кВт.ч при проектной – 23,5 млн. кВт.ч.
Первые годы эксплуатации сопровождались техническими проблемами: частичным разрушением водобойного колодца, трещинами в бетоне плотины, обледенением водосброса при его вынужденной работе в зимний период, выявленными недостатками оборудования. Специалисты устраняли проблемы, не прекращая выработку тока.
Экономическое значение
Строительство крупнейшей гидроэлектростанции на Енисее имеет очень большое значение в народном хозяйстве. Себестоимость производимой ею электроэнергии – 1,62 коп./кВт.ч., в то время как очень высокими показателями на горных реках считается себестоимость – 10-12 коп./кВт.ч., на равнинных – до 20 копеек.
Саяно-Шушенская ГЭС находится в зоне, которая до ее появления регулярно подвергалась подтоплению в периоды «большой» воды. Регулирование сбросов воды значительно снижает опасность наводнений в нижнем бьефе плотины.
Авария 17 августа 2009 года
17.08.2009 года на объекте произошла тяжелая техногенная авария, в результате которой погибли 75 работников предприятия и получили ранения около 20 человек, находившихся на смене. Объект восстанавливали в течение 8 лет.
У работающего агрегата N2 в силу причин, которые до сих пор вызывают спор среди специалистов, была сорвана крышка турбины. Раскрученный 900-тонный ротор вылетел в машинный зал, разрушая помещение и остальные работающие и резервные гидротурбины. Хлынувшая через 2-ой генератор вода под большим напором довершила катастрофу.
Отключилось питание регулирующего оборудования, была прервана связь с диспетчерским залом. Люди, не успевшие покинуть машинный зал и расположенные под ним помещения, оказались под водой.
Перекрыть аварийные затворы можно было только вручную. 8 человек, которые не покинули станцию и смогли с большим трудом, в темноте добраться до аварийных затворов, спасли здание ГЭС от полного разрушения. Они же, связавшись с диспетчером, приступили к открытию аварийного берегового водосброса.
Последствиями аварии были:
- гибель и ранения людей;
- полное или частичное разрушение всех генераторов;
- повреждение или полное уничтожение вспомогательного оборудования;
- частичное разрушение машинного зала ГЭС;
- нарушение электроснабжения (с полным или частичным прекращением энергоподачи) на многих промышленных предприятиях Хакассии и Красноярского края;
- нарушение энергоснабжения жилых домов и социальных объектов.
Причин называлось множество. Одной из наиболее достоверных считалась – несоответствующая эксплуатация оборудования, в частности, генератора N2. Были найдены доказательства того, что в течение продолжительного времени оборудование работало в зоне, превышающей допустимую степень вибрации.
Государственная комиссия в своем выводе указала, что причиной аварии послужило «усталостное разрушение металла», из которого были изготовлены шпильки, крепившие крышку турбины. Эти два события вместе привели к страшной аварии.
23.08.2009 года после завершения спасательных работ, были начаты восстановительные мероприятия объекта. Демонтаж оборудования машинного зала был завершен весной 2010 года. В концерне «Силовые машины» были заказаны турбины, которые выполнялись с учетом недостатков старого оборудования.
Для ускорения пуска объекта в работу было принято решение о восстановлении наименее пострадавших генераторов (на изготовление новых требовалось 1,5 года).
В феврале 2010 года начал давать ток «старый» агрегат N6, через месяц заработал еще один, позднее – еще. Первая новая турбина была подключена в конце 2011 года, а полное обновление оборудования, включая замену «старых» действующих агрегатов – в 2014 году. Завершение восстановительных работ полностью состоялось в 2017 году.
Саяно-Шушенская ГЭС находится до сих пор в зоне особого внимания специалистов технических служб и средств массовой информации. Авария вызвала большой резонанс. Появились высказывания об опасности, исходящей от объекта.
По этому поводу было сделано заявление, в котором авторитетные специалисты подтвердили надежность плотины, не пострадавшей во время катастрофы. Землетрясение, произошедшее в 2010 году в 78 км от плотины, подтвердило заявление специалистов.
Экологические последствия
Нанесенный ущерб для экологии и экономики очень велик. Помимо гигантских денежных убытков от восстановления объекта, авария нанесла значительный урон окружающей среде, который был оценен в 63 млн. руб.
Согласно официальной информации в реку попало до 430 м3 трансформаторного масла.
Как следствие:
- произошло поражение биологических организмов реки;
- погибло большое количество форели в рыбном хозяйстве нижнего бьефа – до 400 тонн (гибель дикой рыбы в реке не было отмечено);
- значительно ухудшилась возможность самоочищения водоема;
- снизилась туристическая привлекательность окрестностей.
Интересные факты
Полгода назад, ко Дню России работникам ГЭС и всем нам был сделан сюрприз. 15 художников, пользуясь альпинистским снаряжением, выполнили гигантское граффити на теле плотины. 52-метровыми буквами было написано слово «РОССИЯ». Надпись на сегодняшний день является самой большой работой граффити-художников, ее длина – полкилометра.
Проходившие до недавнего времени экскурсии на станцию, где есть музей, посвященный ее истории, сейчас не производятся. Однако в 1,5 от плотины на берегу нижнего бьефа оборудована смотровая площадка. В 2009 году здесь открыт памятник «Покорителям Енисея». Авторы – А. Балашов и В. Бухаев создали сложную композицию.
Семь специалистов ведущих профессий работают над созданием гигантского сибирского объекта. Их рабочая площадка расположена на гранитном постаменте, высота памятника 8,5 м. Фигуры людей выполнены в полный рост. Группу людей разделяет расщелина в граните – это Карлов створ, а фоном за ними поднимается гигантская волна. «Покорители Енисея» – очень красивый памятник.
От смотровой площадки в сторону плотины на несколько сотен метров тянется обустроенная, прогулочная дорожка. Она выложена плиткой, есть лавочки, высажены деревья, установлены фонари. В темное время суток на плотине включается очень эффектная разноцветная подсветка.
В 21 км от Саяно-Шушенской ГЭС находится вторая ступень Енисейского каскада – Майнская ГЭС, которая является контррегулятором вышеназванного объекта. Это значит, что ее задачей является участие в выработке тока в энергоемкое время для сглаживания возникающих пиков потребления. Время строительства станции – с 1978 по 1985 год.
На Майнском водохранилище, которое участвует в стабилизации уровня Енисея, организовано форелевое хозяйство.Оно тоже пострадало в 2009 году.
Саяно-Шушенская ГЭС в настоящее время находится в рабочем режиме. Все гидроагрегаты функционируют. Производительность станции – 22 млн. кВт.ч./год.
Видео о ГЭС
Документальный фильм «Станция»: