Саяно-Шушенская дамба, Россия – обзор

Чем уникальна Саяно-Шушенская ГЭС – самая мощная электростанция в России

Саяно-Шушенская ГЭС

Саяно-Шушенская ГЭС – наиболее мощная электростанция России и 8-я – среди ныне действующих ГЭС в мире. Это самое уникальное по размерам и сложности возведения гидротехническое сооружение. Станция имеет самую высокую в России и одну из высочайших плотин в мире, которая перекрывает одну из великих рек России–Енисей.

Географическое положение станции

Саяно-Шушенская ГЭС находится в Саянских горах на границе с Хакасией, возле Саяногорска. Граница проходит по реке Енисей, на которой и построена ГЭС.

Название станции происходит от близости Саянских гор и расположенного неподалеку села Шушенского, известного места ссылки В.И. Ленина.

Саяно-Шушенская ГЭС– Всесоюзная ударная комсомольская стройка

Саянскую ГЭС строила молодежь. Со всех концов страны прибывали студенческие строительные отряды общей численностью более 3 тысяч человек. Было сформировано 70 комсомольско-молодежных коллективов, самоотверженно возводивших ГЭС.

Из истории строительства

Строительство Саяно-Шушенской ГЭС велось долго (1963-2000годы) с поэтапным освоением ее мощностей. Подготовительный этап начался в 1963 году с обустройства дорог, жилья, объектов инфраструктуры для строителей.

Полноводный Енисей был перекрыт 11 октября 1975 года. А в 1978 на промышленную основу был поставлен первый агрегат.

Одновременно со строительством приходилось срочно решать возникающие проблемы: разрушение водосборных сооружений, образование трещин в плотине. Все это вносило свои малоприятные коррективы в процесс освоения мощностей станции.

Уникальность ГЭС

Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина.

Конструкция высоконапорной плотины не имеет аналогов в мировой и отечественной практике. Высота сооружения 242 метра, длина 1074,4 метра.

По своей высоте дамба в 4 раза выше 20-этажного дома. На ее строительство затратили 9,1 миллиона кубических метров бетона. Этого бы хватило на постройку автомобильной дороги от Москвы до Владивостока.

Устойчивость и прочность плотины

Устойчивость и прочность обеспечивается действием собственного веса и упором арочной части в берега. Плотина врезана в породы левого и правого берегов на глубину соответственно 15 и 10 метров, в породы основания – на глубину 5 метров.

В теле плотины установлено более 11000 различных датчиков, контролирующих состояние сооружения.

В средствах массовой информации высказывались предположения о ненадежности плотины. Но авторитетные специалисты в области гидротехники неоднократно заявляли о безопасности сооружений станции. В настоящее время ГЭС имеет действующую декларацию безопасности.

Устройство плотины

Плотина Саяно-Шушинской ГЭС– это не монолитная конструкция. Она состоит из колонн, 67 рядов вдоль и 4 ряда поперек плотины.

Колонны соединены между собой специальными температурно-усадочными швами. Слишком большие перепады температуры «вдохновили» конструкторов увеличить запас прочности плотины.

Интересно, что сооружение построено так, что не замечает даже землетрясений до 8 баллов.

Водохранилище и береговой водосбор – спутники плотины

Плотина ГЭС образует крупное водохранилище, которое собирает воду с обширной горной территории.

При создании водохранилища было затоплено 35,6 тысяч га сельхозугодий, перенесено на новое место 2717 строений, полностью перенесен город Шагонар.
Вода в хранилище очень чистая. Благодаря ее высочайшему качеству, здесь организовано рыбоводное хозяйство по выращиванию форели.

Саяно-Шушенское водохранилище включено в перечень 70 водоемов, стратегических источников питьевой воды, которые будут находиться исключительно в федеральной собственности.

В районе водохранилища расположен Саяно-Шушенский биосферный заповедник. Водосбор предназначен для сброса воды в половодье и паводки. Его пропускная способность 13600 кубометров воды в секунду. Для сравнения, это пять 50-метровых бассейна с 10 дорожками для плавания.

Состояние ГЭС во время аварии

17 августа 2009 года на станции произошла крупнейшая в истории российской гидроэнергетики авария.

Под сильнейшим напором воды на агрегате №2 была сорвана крышка турбины. Ротор машины весом 900 тонн поднялся и, вращаясь, стал рушить машинный зал. Остановить агрегаты и сбросить аварийные затворы вручную удалось, благодаря усилиям восьми работников станции.

Все 10 гидроагрегатов получили повреждение. Авария унесла жизни 75 человек. Восстановление станции завершилось 12 ноября 2014 года.

После аварии на ГЭС не было оттока кадров, в людях сработал патриотизм, и они только увеличили свои усилия в работе. В память о событиях страшной аварии построена часовня. В ней список тех, кто в этот день ушел навсегда. Можно поставить свечку и помянуть погибших.

ГЭС в современной жизни

Саяно-Шушенская ГЭС вырабатывает очень дешевую электроэнергию, которая поступает в единую энергосистему России.

Кроме того, станция обеспечивает энергией территориально-производственный комплекс. Это крупные алюминиевые заводы, «Абаканвагонмаш», угольные разрезы, железные рудники.

Остановить агрегаты и сбросить аварийные затворы теперь можно с помощью специальных ключей, расположенных на центральном пункте управления.

Поселок Черемушки, где живут работники станции, соединен с ней автомобильной дорогой и трамвайной линией. Проезд в трамвае бесплатный.

Трамвайная линия – достопримечательность поселка и единственная в Хакасии.

ГЭС является объектом туризма. На станции есть свой музей и смотровая площадка, с которой ночью открывается великолепный вид на освещенную плотину и памятник строителям.

Шушенская ГЭС шатается – статья Коммерсанта от 1998 года

Originally published at Профессионально об энергетике. You can comment here or there.

Саяно-Шушенская ГЭС опасна

Что с ней будет дальше, никто не знает

В последнем прогнозе Министерства по чрезвычайным ситуациям Саяно-Шушенская ГЭС названа потенциально опасным объектом. Конструкции этой станции претерпели опасные изменения. Последствия прорыва плотины могут быть катастрофическими, в особенности для Красноярска. То, что плотина явно неблагополучна, признают все; расхождения касаются оценок степени опасности и сегодняшнего состояния ГЭС. РАО ЕЭС (хозяин станции) заявляет о полном контроле над ситуацией и считает, что необходим только текущий ремонт. Независимые специалисты, наоборот, говорят о необратимых изменениях плотины, которые грозят ее разрушением.

Специалистам и чиновникам, занимавшимся в СССР и России строительством и эксплуатацией гидроэлектростанций, давно известно то, что неведомо простым гражданам: в проекте Саяно-Шушенской ГЭС, сибирской «стройки века», были допущены просчеты. Проектировщики неправильно оценили последствия гидравлических ударов, и уже после сброса первого паводка в 1986 году дно колодца под плотиной было разрушено.

Вот как описывает подробности разрушений один из критиков конструкции Саяно-Шушенской ГЭС, бывший начальник научно-исследовательского сектора КБ «Гидросталь» Минэнерго Павел Хлопенков: «Произошла катастрофа. Было разрушено более 30 тыс. куб. м конструкций и скального основания. И это при паводке вдвое слабее расчетного! Каверны и траншеи глубиной 6 м вблизи основания плотины нарушили ее прочность и дали импульс к деформации плотины, сдерживающей колоссальный напор воды в водохранилище. В соответствии с теорией вероятности вполне возможны более сильные паводки, которые неминуемо разрушат плотину. Надвигается угроза для Красноярска».

На Саяно-Шушенской ГЭС в период паводка сбрасывается поток чудовищной мощности — каждую секунду с высоты 200 м «спрыгивает» и разбивается вдребезги средняя московская многоэтажка. Можно себе представить, что происходит в этом месте под плотиной. Там настоящий ад, который на языке специалистов называется «водобойным колодцем». Это специальный бассейн, сделанный так, чтобы гасить энергию сбрасываемой воды. Стены и дно водобойного колодца выложены особо прочным бетоном, который должен выдерживать удары, равные взрывам мощных фугасных бомб.

Но даже этот бетон не выдержал энергии сбрасываемой воды. По мнению Хлопенкова, в поддержку которого он приводит собственные расчеты, плотина интенсивно размывала свое основание, ослабляя его сцепление с дном русла. Из-за нерасчетных деформаций в теле плотины образовались трещины, куда устремилась вода под высоким давлением, и «все это могло кончиться катастрофой». С точки зрения Хлопенкова, злоключения Саяно-Шушенской ГЭС связаны с необычной конструкцией самой плотины. Существует два способа перегораживания рек (с ними каждый мог ознакомиться еще в детстве, устраивая плотины на ручейках). Первый — «способ кирпича» — состоит в том, что река перегораживается такой большой и тяжелой плотиной, которую поток не способен разрушить из-за ее большой массы. Второй — «способ распорки» — состоит в том, что река запирается горизонтальной аркой, упирающейся в берега. Чем сильнее напор воды, тем больше «пружинит» плотина, сильнее упираясь в берега. Саяно-Шушенская ГЭС является одновременно и «кирпичом», и «распоркой» и называется поэтому «гравитационно-арочной». Такая конструкция плотины позволила сократить сроки строительства и сэкономить более 10 тыс. куб. м бетона. Плотина получилась легкой и изящной. Однако конструкция не оправдала надежд. Под давлением воды плотина потеряла свойства «кирпича» и превратилась в чистую «распорку». А на этот режим она не была рассчитана.

Разрушения в конструкции плотины в начале эксплуатации стали неприятным сюрпризом для тогдашнего хозяина ГЭС — Минэнерго СССР. Созданные министерством комиссии ведущих специалистов предлагали меры по спасению плотины. Был выполнен ремонт: усилено дно водобойного колодца, чтобы исключить ослабление и размывание основания плотины потоком сбрасываемой воды. Трещины в теле плотины герметизировались раствором на основе эпоксидных смол. Предлагались даже проекты специальных туннелей в береговых скалах для пропуска паводка в обход плотины, однако этот проект не был реализован, поскольку пробные испытания отремонтированного колодца показали его прочность.

Нынешним хозяином Саяно-Шушенской ГЭС является РАО «ЕЭС России». Эксперты РАО ЕЭС не связывают повреждения тела плотины конкретно с водобойным колодцем и вообще не склонны драматизировать повреждения в теле плотины. По их мнению, «местные разрушения основания в районе колодца не оказывают влияния на безопасность плотины».

В РАО ЕЭС в курсе дел на станции и не удивились вопросам корреспондента Ъ. В принципе понятно, что РАО ЕЭС меньше всего заинтересовано в собственной дискредитации путем организации «второго Чернобыля» на Енисее. Приказом по РАО создана постоянно действующая комиссия экспертов по оценке надежности гидроузла. Перечень работ по укреплению плотины ежегодно пересматривает научно-технический совет РАО ЕЭС. Решения совета утверждаются президентом РАО ЕЭС.

На станции была создана специальная лаборатория для измерения текущих изменений в теле плотины. В лаборатории заняты специалисты Ленгидропроекта (института, проектировавшего плотину) и Института им. Веденеева (ведущего гидротехнического института страны). По техническому оснащению это лучшая в России гидролаборатория на ГЭС. В галереях в теле плотины сегодня установлены датчики для измерения пространственных перемещений конструкции, ведется замер объема протекающей через трещины воды. Математики разработали новую расчетную модель «плотина—основание», поскольку прочность сцепления плотины с основанием русла реки критически важна для надежности всей конструкции.

Поговорив со многими специалистами, мы поняли, что вопреки живущей в народных массах вере в безграничные возможности науки на сегодня никто не способен со стопроцентной надежностью гарантировать безопасность таких циклопических сооружений и прогнозировать их поведение в будущем. В расчетных формулах есть неопределенные параметры. В частности, возможны ослабление берегов, на которые опирается плотина, сейсмические деформации, чрезмерно сильные паводки, ошибки при эксплуатации. Пример Саяно-Шушенской ГЭС только подтверждает ограниченность знаний о сложных сооружениях. Ведущие ученые страны несколько лет проектировали конструкцию, которую «размотал в щепки» первый же паводок. Сегодня такие же ученые заявляют о том, что они «в полной мере владеют вопросами безопасности Саяно-Шушенской ГЭС». Есть ли основания доверять этой убежденности? История строительства больших сооружений показывает, что незнание и ошибки в расчетах — явление в инженерной практике хотя и нечастое, но реально существующее. По данным специального международного комитета ICOLD (он анализирует информацию по крупным плотинам), за последние 10 лет разрушены более 300 из зарегистрированных в мире 17 тысяч больших плотин. Главные причины разрушения — некомпетентность, ошибки проектирования, недооценка мощности паводков, повреждения водосброса.

Корреспондент Ъ поинтересовался, кого именно ожидает тюрьма в случае катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС? «В первую очередь проектировщиков из Ленгидропроекта, а потом директора станции, если он проморгает угрожающие признаки»,— ответили знающие люди из РАО ЕЭС.

Этот материал можно обсудить на нашем специальном форуме по Аварии на СШ ГЭС Зайти на ФОРУМ

Что еще у нас почитать о СШГ:

Саяно-Шушенская ГЭС

Саяно-Шушенская ГЭС во многом “самая-самая”. Это самая крупная по мощности (6400 МВт) ГЭС в России и 7-я среди действующих в мире. Здесь расположена самая высокая плотина в стране (245 метров), которая перекрывает одну из самых величайших рек России и мира – Енисей.
Недавно мечта побывать на этой станции осуществилась.

Саяно-Шушенская гидроэлектростанция имени П. С. Непорожнего построена в том месте, где Енисей протекает в глубокой каньонообразной долине. Если бы не расположенное недалеко село Шушенское, станцию наверняка бы назвали просто по горам Саянам Саянской. Но нельзя же было не упомянуть в таком грандиозном сооружении место ссылки Ленина)

В 2011 году в 80 км от Саяно-Шушенской ГЭС произошло землетрясение силой около 8 баллов. В районе самой плотины были зафиксированы 5-бальные толчки, но каких-либо повреждений зафиксировано не было.

1. Вид на плотину ГЭС с общедоступной смотровой плошадки. Я много где был и видел впечатляющие объекты, но при виде этой дамбы не смог сдержать восторга

2. По пути на ГЭС я сам себя спросил о высоте плотины. “Метров 50-70, наверное”, – вертелось в голове. Оказалось, ошибся в 4 раза. Высота плотины – 245 метров. Это самая высокая плотина России и одна из высочайших плотин мира.
Для сравнения – дамба по высоте примерно как главное здание МГУ со шпилем, в 3 раза выше колеса обозрения на ВДНХ или колокольни Ивана Великого в Кремле и в 4, чем 20-этажный дом.
Думаю, каким мелким себя ощущаешь, стоя рядом, говорить не надо)

3. Для полноты впечатлений не хватило только увидеть водосброс. Однако, в этом году по словам специалистов его вряд ли будут проводить. Затворы водосброса открывают во время половодья и паводка, чтобы удалить избыток воды, который не может быть пропущен через гидроагрегаты ГЭС.

Максимальная проектная пропускная способность водосброса составляет 13600 м³ (это пять 50-метровых плавательных бассейна по 10 дорожек) в секунду. Водосбросные лотки достаточно широки – 7 метров – и отделены друг от друга стенами такой же высоты

4. Вид от плотины. Административный корпус ГЭС

5. Отходим чуть дальше. Слева – здание ГЭС, где расположены гидроагрегаты с турбинами. Туда пойдём чуть позже

6. Пока же посмотрим на плотину с близкого расстояния. Её строили с 1968 года 7 лет, затратив 9,1 млн м³ бетона. Этого бы хватило на постройку автомобильной дороги от Москвы до Владивостока

7. В теле плотины установлено порядка 11 000 различных датчиков, контролирующих состояние всего сооружения и его элементов

8. Генераторный трансформатор

9. “Трубы” – это турбинные водоводы, диаметр которых 7,5 метров

10. Как вы думаете, зачем нужен этот провод? Подсказка: не для электричества. Подсказка-2: связано с тем, что рядом река

12. Часовня построена в память событий 17 августа 2009 года, когда на станции произошла крупнейшая в истории российской гидроэнергетики авария. В этом году ГЭС будет полностью восстановлена

13. Напомню, что тогда погибли 75 человек. В часовне список тех, кто в тот день ушёл навсегда. Можно поставить свечку и помянуть погибших

14. Внутри здания ГЭС. Первоначально предусматривали сооружение ГЭС с 12 гидроагрегатами мощностью по 530 МВт, но позже конструкция гидроузла была изменена. Решили увеличить мощность гидроагрегатов до 640 МВт, что позволило уменьшить их количество до 10. В итоге: 10 гидроагрегатов с турбинами, мощностью 640 МВт каждый. Расстояние между осями агрегатов — 23,7 м.

Турбины приводят в действие гидрогенераторы с водяным охлаждением, выдающие ток напряжением 15,75 кВ. По электрическим схемам 2 соседних гидроагрегата объединены в один энергоблок. КПД турбины 96 %

15. Гидроагрегат № 2. Именно он разрушился и был выброшен напором воды со своего места 17 августа 2009 года. Планируется, что в 2014 году он должен быть введён в строй. Также будут заменены ранее восстановленные гидроагрегаты № 3 и № 4

Утром 17 августа 2009 года находившийся в работе гидроагрегат № 2 был выброшен напором воды со своего места. В здание ГЭС под большим напором стала поступать вода, затопившая машинный зал и технические помещения под ним. В момент аварии в работе находились 9 гидроагрегатов (один был в резерве), автоматические защиты на большинстве которых не сработали. Было потеряно электропитание собственных нужд станции, в результате чего сброс аварийно-ремонтных затворов на водоприёмниках (с целью остановки поступления воды) персоналу станции пришлось производить вручную.

Позже причиной разрушения гидроагрегата № 2 назовут разрушение шпилек крепления крышки турбины от вибрации.

16. Аварийно-спасательные работы были завершены к 23 августа 2009 года, после чего начались работы по восстановлению станции. Разбор завалов в здании ГЭС закончили к 7 октября 2009 года, а стены и крышу восстановили к ноябрю этого же года. Одновременно велись работы по демонтажу повреждённых гидроагрегатов.

В связи с тем, что изготовление новых гидроагрегатов занимает более года, было принято решение о восстановлении в течение 2010 года четырёх наименее пострадавших “старых” гидроагрегатов станции. В феврале 2010 года после ремонта был пущен гидроагрегат № 6, который в момент аварии находился в ремонте и получил наименьшие повреждения. В марте 2010 года был включён в сеть гидроагрегат № 5, остановленный во время аварии аварийной защитой. Гидроагрегат № 4 был пущен 2 августа 2010 года; гидроагрегат № 3 – 25 декабря 2010 года. В дальнейшем монтировались новые гидроагрегаты. Последний был пущен в декабре 2013 года

17. Доставка рабочих колёс новых гидротурбин и другого крупногабаритного оборудования осуществлялась по воде от Санкт-Петербурга до окрестностей станции. Дальше груз автотранспортом доставлялся на ГЭС. В августе и сентябре 2011 года на станцию была доставлена первая партия крупногабаритного оборудования, в том числе 6 рабочих колёс турбин. Оставшееся оборудование было доставлено летом – осенью 2012 года

18. Рабочее колесо гидротурбины (диаметром около 7 метров) выполнено из нержавеющей стали. Производили турбины и генераторы в Санкт-Петербурге

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

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 получилось

20. Так пункт управления выглядел на картине, запечатлевшей ввод в строй одного из гидроагрегатов станции. Здесь и на других картинах, висящих на станции и рассказывающих о различных периодах истории ГЭС, изображены реальные люди

21. Теперь самое интересное. Поднимаемся в горы, чтобы посмотреть сверху на плотину. После её постройки Енисей в этих местах превратился в Саяно-Шушенское водохранилище, разлившееся на 320 км в длину по территориям Красноярского края, Хакасии и Тувы.

При создании водохранилища было затоплено 35 600 га сельхозугодий и перенесено 2717 строений. В том числе перенесён на новое место город Шагонар. Из плюсов можно отметить то, что из-за высокого качества воды было организовано рыбоводные форелевые хозяйства

22. Длина гребня плотины 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 %)

23. Красота! Отлично виден водосброс и “трубы” – турбинные водоводы

24. Вид на Енисей с плотины. Вдалеке слева просматривается посёлок Черёмушки

25. Береговые укрепления, административные здания и часовня

26. Очень впечатляет! Минут 5 стою, просто рассматриваю открывающиеся виды

27. С фишаем ещё интереснее)
По Енисею здесь проходит граница регионов РФ. Справа – Красноярский край, слева – республика Хакасия

28. Плотина и зал ГЭС, где расположены гидроагрегаты. Жёлтые сооружения – 2 крана для открытия затворов на гребне плотины

29. Вдалеке посёлок Черёмушки, а перед нами перепады берегового водосброса. Он расположен на правом берегу и предназначен для пропуска больших паводков и снижения нагрузки на водосброс станции на плотине. Состоит из водоприёмного сооружения, двух безнапорных тоннелей, пятиступенчатого перепада и отводящего канала. Пятиступенчатый перепад представляет собой пять колодцев шириной 100 м и длиной от 55 до 167 м, разделённых водосливными плотинами. Функция перепада заключается в гашении энергии потока

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

31. Черёмушки чуть ближе

32. Вырабатываемый ток со станции передавался в открытое распределительное устройство (ОРУ 500), размещённого в километре ниже ГЭС по течению Енисея

33. Теперь, с 2013 года, выдача мощности производится с современного комплектного распределительного устройства элегазового (КРУЭ 500 кВ), возведённого на площадке ОРУ. Оборудование ОРУ будет демонтировано.
Выдача мощности от ГЭС до ОРУ 500 кВ осуществляется по трём ЛЭП вдоль левого берега и двумя ЛЭП правого

35. Посёлок Черёмушки соединен с ГЭС автомобильной дорогой и трамвайной линией.

Линия и трамваи не очень похожи на те, что можно увидеть в городах. Со времён строительства ГЭС остались железнодорожные пути. Их было решено использовать для трамваев. Сами трамваи закупили в 1991 году в Ленинграде и переоборудованы в двухкабинные. Разворотных колец на линии нет, проезд в трамвае бесплатный, интервал движения от посёлка до ГЭС – 1 час.

Таким образом транспортная проблема для работников станции и жителей Черёмушек была решена, а трамвайная линия стала достопримечательностью посёлка и единственной в Хакасии

36. Вид на ГЭС со смотровой площадки, расположенной в 1,5 км от станции (с той же, что была на картинках в начале поста)

37. Вечером плотина подсвечивается

38. Прекрасное зрелище!

Благодарю ОАО “РусГидро” за помощь в организации фотосъемки.

Источники:

http://architectureguru.ru/sayano-shushenskaya-hydroelectric/
http://poisk.livejournal.com/76819.html
http://cr2.livejournal.com/352740.html