Саяно-Шушенская ГЭС

метки: Шушенский, Причина, Последствие, Скачать, Авария, Строительство, Водосброс, Бетон

Введение, Сая́но-Шу́шенская гидроэлектроста́нция имени П. С. Непоро́жнего

Строительство Саяно-Шушенской ГЭС, начатое в 1963 году, было официально завершено только в 2000 году. В ходе строительства и эксплуатации ГЭС имели место проблемы, связанные с разрушением водосбросных сооружений и образованием трещин в плотине, позднее успешно решённые. 17 августа 2009 года на станции произошла крупнейшая в истории отечественной гидроэнергетики авария, ставшая причиной гибели 75 человек. Восстановление Саяно-Шушенской ГЭС должно быть завершено в 2014 году.

1. Природные условия

Саяно-Шушенская ГЭС использует падение верхнего Енисея в так называемом Саянском коридоре — участке течения, на котором река прорезает хребты Западных Саян. Саянский коридор имеет длину около 280 км , начинаясь у впадения в Енисей реки Хемчик и заканчиваясь в районе Саяногорска. В пределах Саянского коридора Енисей течёт в узком ущелье, русло реки почти полностью состоит из порогов и перекатов, средний уклон реки на этом участке составляет 0,007. Возле Саяногорска Енисей выходит в слаборасчленённую горную равнину Минусинской котловины, его течение становится более спокойным. Основные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС расположены в Карловом створе, расположенном на расстоянии 455,6 километра от истока реки. В данном створе река протекает в глубокой каньонообразной долине — ширина долины реки на уровне поймы составляет 360 м , на уровне гребня плотины — 900 м . В створе плотины крутизна склонов составляет около 45°; левый берег более крутой, высота почти отвесной части склона составляет до 150 м ; правый берег более пологий, имеет пойму шириной до 20 м . Склоны долины покрыты лесом и кустарником. Горные породы склонов и днища долины представлены крепкими метаморфическими кристаллическими сланцами — парасланцами (продукт метаморфизма осадочных пород) и ортосланцами (продукт метаморфизма эффузивных пород), местами прорванных интрузиями гранитов и дайками основных пород. Под сланцами на глубине 200—1000 м залегают граниты. Породы основания резко неоднородны по водопроницаемости (до пяти порядков и более).

Створ ГЭС находится в пределах единого Джойско-Кибикского структурно-тектонического блока, ограниченного Борусским и Кандатским разломами, в 11 км к северу от Борусского разлома. Ближайшие к створу тектонические нарушения II—III порядка находятся в нижнем бьефе в 1,5—3 км от створа. Современных тектонических движений в пределах Джойско-Кибикского блока не выявлено. Фоновая сейсмичность участка размещения ГЭС составляет 8 баллов по шкале MSK-64, в районе Борусского разлома возможны землетрясения с максимальной магнитудой 6.^{[2] [3] [4]}

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС

... связанных с возникновением чрезвычайной ситуации техногенного характера на Саяно-Шушенской ГЭС 17 августа 2009 года», причины аварии сформулировала следующим образом: Авария на СШГЭС с многочисленными человеческими жертвами стала ... отсутствии на них гаек в момент срыва турбины. Длина не разрушенной шпильки составляет 245 мм и соответствует заданной по чертежу.[1] Парламентская комиссия, результаты ...

179 900 км²

Расчётные гидрологические характеристики половодья в створе Саяно-Шушенской ГЭС [6]
Характеристика	Расходы и объёмы, вероятность в %
	0,01 с гарантийной поправкой	0,01	0,1	1,0	5,0
Максимальные расходы воды, м³/сек	23 900	21 700	17 600	13 500	10 800
Объём стока за 30 дней, км³	34,1	31,22	25,9	20,9	17,4

Климат в районе расположения ГЭС — континентальный, умеренный. Минимальная температура января составляет −42°С, максимальные температуры июля-августа — 35—36°С. Годовая норма осадков составляет 655 мм . Устойчивый снежный покров устанавливается в первой половине ноября, достигая наибольшей высоты в марте. Таяние снега начинается в первой декаде апреля.^[2]

2. Конструкция станции

^[1]

2.1. Плотина

Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина, устойчивость и прочность которой обеспечивается действием собственного веса (на 60 %) и частично упором верхней арочной части в берега (на 40 %).

Плотина имеет максимальную высоту 242 м , её верховая грань очерчена дугой с радиусом 600 м , ширина плотины по основанию — 105,7 м , по гребню — 25 м . Длина гребня плотины с учётом береговых врезок составляет 1074,4 м . Плотина врезана в породы левого и правого берегов на глубину 15 м и 10 м соответственно, в породы основания — на глубину до 5 м . В поперечном разрезе плотина выполнена в виде четырёх столбов бетонирования толщиной 27 м . В теле плотины размещены 10 продольных галерей (9 в первом столбе и одна — в третьем), служащих для размещения контрольно-измерительной аппаратуры (около 11 000 единиц), наблюдения за состоянием плотины и выполнения ремонтных работ; нижние галереи также служат для сбора и отвода дренажных и фильтрующихся вод и для обслуживания цементационной завесы в основании плотины; кроме того, в плотине на расстоянии 10—18 м от напорной грани выполнен дренаж. По условиям бетонирования и омоноличивания тела плотины её массив разделён радиальными швами на 68 секций шириной 15 м . Основание плотины укреплено площадной цементацией на глубину до 30 м ; в основании устроена глубокая (до 100 м ) цементационная завеса, сопрягающая завеса под верховой гранью (до 65 м ), а также скважинный дренаж (максимальная глубина дренируемой зоны — 43 м , в русле размещено 268 дренажных скважин).^{[4] [7] [8] [9]}

Отметка гребня плотины находится на высоте 547 м , где расположена подпорная стенка со стороны верхнего бьефа. Низовая часть гребня с отметкой 542 м и шириной 9 м предназначена для технологического автодорожного проезда через плотину. С правого берега подъезд к гребню плотины осуществляется по открытой автодороге, с левого берега — по тоннелю длиной 1100 м и далее также по открытой автодороге вдоль ОРУ.^[8] Плотина Саяно-Шушенской ГЭС является самой высокой в России и находится на седьмом месте среди существующих плотин в мире; кроме того, она является самой высокой в мире плотиной арочно-гравитационного типа.^[10] Отношение пролёта плотины к её высоте (~4,5) является почти предельным для такого типа плотин.^[4] Арочно-гравитационную плотину в России имеет ещё только одна ГЭС — Гергебильская, но она намного меньше. В плотину Саяно-Шушенской ГЭС уложено 9,075 миллионов м³ бетона.^[1]

Плотина разделяется на левобережную глухую часть длиной 252,8 м (секции 0—15), станционную часть длиной 331,8 м (секции 16—36), водосбросную часть длиной 189,6 м (секции 38—48) и правобережную глухую часть длиной 300,2 м (секции 49—67).

Левобережная и правобережная части осуществляют сопряжение плотины с берегами. В чётных секциях станционной части размещены 10 водоприёмников ГЭС, переходящих в турбинные водоводы, идущие вначале в теле плотины, а затем по её низовой грани. Водоприёмники ГЭС имеют пороги на отметке 479,0 м и могут перекрываться аварийно-ремонтными затворами. Сороудерживающие решётки водоприёмников выполнены по типу «корзинки», выступающей пятиугольным эркером за верховую грань плотины и поддерживаемой консолью с наибольшим вылетом 16 м . Сталежелезобетонные напорные водоводы имеют внутренний диаметр 7,5 м ; толщина железобетонной облицовки — 1,5 м . В строительный период в станционной части плотины были размещены временные водоприёмники гидроагрегатов № 1—6 с отметками порогов: № 1 и № 2 — 369,5 м , № 3 — 408,5 м , № 4—6 — 426,5 м . Водоводы этих водоприёмников, размещённые в теле плотины, в настоящее время забетонированы. В водосбросной части плотины размещены 11 эксплуатационных водосбросов с отметками порогов на входе 479,0 м , в нижней части плотины расположены строительные водосбросы I и II ярусов, в настоящее время забетонированные.^[8]

^[11]

2.2. Эксплуатационный водосброс

13 600 м³/сек

Водобойный колодец предназначен для гашения энергии сбрасываемого водного потока и имеет трапециевидную форму (расстояние между боковыми стенами в начале составляет 130,66 м , а в конце, у водобойной стенки — 112,6 м ).

Длина колодца от торцов раздельных стен открытых лотков плотины до верховой грани водобойной стенки: по оси — 144,81 м , по линиям ограждающих стен — 140,28 м. Бетонное крепление дна водобойного колодца после ремонтных работ имеет преобладающую толщину от 4 до 6 м , на отдельных участках до 8—10 м . В конце колодца расположена водобойная стенка высотой 19 м . Для осушения водобойного колодца в раздельном устое размещена насосная станция с тремя насосами производительностью 1200 м³/ч , позволяющими полностью осушить колодец за 55 часов . Ниже водобойной стенки выполнено бетонное крепление дна реки в виде рисбермы с отметкой верха 307,0 м . Рисберма завершается бетонным зубом, заглублённым в скальное основание на 7 м . Длина рисбермы 60 м , ширина в створе зуба — 98,6 м . Правобережная стенка водобойного колодца продолжается за рисберму на 60 м . К торцевой секции стенки примыкает береговой откос, укреплённый наброской крупного камня, которая по длине 200 м дополнительно покрыта армированной бетонной облицовкой.^[8]

2.3. Береговой водосброс

Береговой водосброс расположен на правом берегу и предназначен для пропуска паводков редкой повторяемости. Конструктивно водосброс состоит из водоприёмного сооружения, двух безнапорных тоннелей, пятиступенчатого перепада и отводящего канала. Водоприёмное сооружение предназначено для забора воды в водосброс и включает в себя водосливы практического профиля с отметкой порога 524,0 м и забральную стенку. Пролёты шириной по 18 м и высотой 8,7 м каждый перекрыты основными сегментными затворами, маневрирование которыми осуществляется гидроприводами, управляемыми дистанционно с пульта ГЭС. Перед сегментным затвором имеются пазы для установки плоского скользящего секционного аварийно-ремонтного затвора с помощью козлового крана грузоподъёмностью 2×125 т. Безнапорные тоннели длиной по 1130 м имеют корытообразное сечение 10×12 м , толщина бетонной обделки на разных участках 0,6—1,5 м , скорость воды в тоннелях до 22 м/с . Пятиступенчатый перепад представляет собой пять колодцев гашения шириной 100 м и длиной от 55 до 167 м , разделённых водосливными плотинами. Функция перепада заключается в гашении энергии потока — максимальные скорости потока на входе в верхний колодец достигают 30 м/с , на сопряжении с руслом реки уменьшаются до 4—5 м/с . Отводящий канал шириной по дну 100 м и длиной по оси около 700 м обеспечивает сопряжение сбрасываемого потока с руслом реки. Максимальная пропускная способность берегового водосброса составляет 4000 м³/с .^[12] В настоящее время береговой водосброс находится в стадии строительства, завершение которого запланировано на сентябрь 2011 года; в 2010 году была введена в эксплуатацию первая очередь водосброса пропускной способностью 2000 м³/с .^[13]

2.4. Здание ГЭС и ОРУ

В здании ГЭС размещено 10 гидроагрегатов, мощностью 640 МВт каждый, с радиально-осевыми турбинами РО-230/833-0-677, работающими при расчётном напоре 194 м (рабочий диапазон напоров — от 175 до 220 м ).

Номинальная частота вращения гидротурбины — 142,8 об/мин , максимальный расход воды через турбину — 358 м³/с , КПД турбины в оптимальной зоне — около 96 %, общая масса оборудования гидротурбины — 1440 т . Рабочее колесо гидротурбины — неразъёмной цельносварной конструкции из нержавеющей стали, имеет диаметр 6,77 м . Первые два гидроагрегата снабжались сменными рабочими колёсами РО-140/820а-605, работающими при напоре от 60 до 120 м ; впоследствии сменные рабочие колёса были заменены на штатные. Отличительная особенность гидротурбин станции — использование индивидуальных приводов лопаток направляющего аппарата. Наиболее эффективна работа гидротурбин на мощности, близкой к максимальной; в диапазоне мощностей от 190 до 410 МВт (при напоре 175 м ) и от 275 до 585 МВт (при напоре 215 м ) работа гидроагрегатов запрещена вследствие повышенных вибраций («запрещённая зона»).

Работа с мощностью меньше, чем в «запрещённой зоне», возможна, но менее эффективна из-за снижения КПД турбин.^[14]

Турбины приводят в действие синхронные гидрогенераторы зонтичного типа СВФ-1285/275-42УХЛ4 с диаметром ротора 10,3 м , выдающие ток напряжением 15,75 кВ . Гидрогенераторы имеют водяное охлаждение. По результатам испытаний, проводившихся заводом на уже установленном оборудовании, гидроагрегаты способны развивать мощность до 720 МВт , являясь, таким образом, наиболее мощными из гидроагрегатов ГЭС России. Производитель турбин — Ленинградский металлический завод, генераторов — завод «Электросила» (в настоящее время оба предприятия входят в концерн «Силовые машины»).

При создании гидроагрегатов Саяно-Шушенской ГЭС широко использовался опыт изготовления мощных (500 МВт ) гидроагрегатов Красноярской ГЭС.^[15] Электрической схемой предусмотрено объединение в один энергоблок двух соседних агрегатов, работающих на одну группу из трёх однофазных трансформаторов типа ОРЦ-533000/500 мощностью 533 МВА и напряжением 15,75/500 кВ каждый (всего на ГЭС установлено 15 основных трансформаторов).

Трансформаторы расположены на специальной площадке в пазухе, образованной низовой гранью плотины и верховой стеной машинного зала. Первоначально генераторы подключались к трансформаторам посредством коммутационных аппаратных генераторных комплексов — КАГ-15,75, каждый из которых включал в себя выключатель нагрузки, разъединитель, трансформаторы тока и напряжения; к настоящему времени КАГ-15,75 заменены на современные элегазовые выключатели HEC-8.^[14]

Здание ГЭС имеет криволинейную форму в плане, радиус по оси агрегатов — 452 м . Подводная часть здания разделена на 10 блоков (по числу гидроагрегатов), 9 из которых имеют ширину по оси агрегатов 23,82 м , а торцевой 10-й блок, примыкающий к раздельному устою, — 34,6 м . Ширина машинного зала с полом на отметке 327,0 м составляет 35 м , а его общая длина с монтажной площадкой — 289 м . Расстояние между осями агрегатов — 23,7 м . В здание ГЭС уложено 480 000 м³ бетона. Стены и крыша машинного зала станции созданы на базе пространственной перекрёстно-стержневой конструкции, состоящей из унифицированных металлических элементов системы Московского Архитектурного института (МАРХИ).

К зданию ГЭС и к низовой грани левобережной части плотины примыкают глубоко врезанные в откос здания монтажной площадки и трансформаторной мастерской.^[8]

Станционная площадка левого берега размещается на отметке 333,0 м . Площадка ограждена со стороны реки подпорной стенкой, ниже которой берег реки укреплён армированной бетонной облицовкой. На станционной площадке размещены два здания служебно-технологических корпусов: четырёхэтажный корпус «А», в котором размещаются центральный пульт управления (ЦПУ), помещения автоматизированной системы управления (АСУ), узел связи и административные службы, и прискальный корпус «Б» с цокольным и двумя надземными этажами, где расположены мастерские, лаборатории, службы цехов, столовая, бытовые помещения и прочие вспомогательные службы. От станционной площадки до посёлка Черёмушки, расположенного в 4 км от ГЭС, организовано трамвайное сообщение.^[8]

Открытое распределительное устройство (ОРУ) напряжением 500 кВ размещено в 1,2 км ниже ГЭС по течению Енисея, в долине небольшой реки Карловой, русло которой было переведено в подземный коллектор под ОРУ. Площадка ОРУ размерами 128×340 м выполнена в полувыемке-полунасыпи. Схема ОРУ 500 кВ построена по принципу подключения трёх присоединений через четыре выключателя (так называемая схема «4/3»).

На ОРУ установлены воздушные выключатели ВВБК-500А, трансформаторы тока ТФРМ-500, ограничители перенапряжения ОПНИ-500, разъединители РГ3-500/3200. Выдача мощности от ГЭС до ОРУ 500 кВ осуществляется по трём ЛЭП вдоль левого берега и двумя ЛЭП — через переходную опору, установленную на скальной выемке правого берега. Начальное крепление пролётов пяти ЛЭП 500 кВ выполнено к специальным металлическим конструкциям, закреплённым анкерами в железобетонную облицовку турбинных водоводов. В энергосистему электроэнергия выдаётся с ОРУ по четырём ЛЭП 500 кВ . По причине ограниченной пропускной способности ЛЭП и недостаточного развития промышленных потребителей вблизи ГЭС максимальная выдаваемая в энергосистему мощность станции ограничена 4400 МВт .^{[8] [16]}

2.5. Водохранилище

31,34 км³

3. Экологические последствия

После сооружения Саяно-Шушенской ГЭС в её нижнем бьефе в зимний период стала возникать незамерзающая полынья, связанная со сбросом относительно тёплых вод с водохранилища при работе гидроагрегатов ГЭС. Возникновение полыньи привело к усилению зажорных явлений в нижнем бьефе с периодическим подтоплением территорий. С целью минимизации ущерба от данных явлений в районе города Минусинска были сооружены защитные дамбы. Образование водохранилища и полыньи в нижнем бьефе оказало влияние на микроклимат прилегающих территорий — снизился градиент температур воздуха (уменьшилась континентальность климата), возросла влажность воздуха, над руслом реки в нижнем бьефе в зимний период усилилось образование туманов. В то же время изменения микроклимата преимущественно имеют локальный характер и наблюдаются не далее 2 км от водохранилища и русла реки в нижнем бьефе. Проблем с резкими колебаниями уровня воды в нижнем бьефе при смене режимов работы Саяно-Шушенской ГЭС удалось избежать за счёт строительства контррегулирующей Майнской ГЭС с буферным водохранилищем.^[21]

В зоне затопления водохранилища находилось более 3 млн м³ древесины. В связи с мелкоконтурностью и разбросанностью территорий произрастания деловой древесины, труднодоступностью лесных массивов из-за отсутствия подъездов, а также невозможностью обеспечения безопасной работы на крутых склонах каньона Енисея, было принято решение о затоплении данной древесины в водохранилище на корню. Полная лесоочистка была произведена только на озёрной части ложа водохранилища — на территории Тувы, на рыбопромысловых участках и местах отстоя судов, а также части зоны переменного уровня водохранилища вблизи плотины. За время эксплуатации водохранилища большая часть (более 2 млн м³ ) затопленной древесины всплыла на его поверхность, после чего часть древесины (около 0,6 млн м³ ) вновь затонула вследствие намокания. В связи с большим объёмом водохранилища и медленным разложением древесины существенного влияния на качество воды в водохранилище она не оказывает. Всплывшая древесина собирается с акватории в нескольких запанях, образованных в заливах водохранилища, постепенно извлекается из водохранилища и складируется на берегу (извлечено более 0,9 млн м³ ).

Данная древесина имеет низкое качество, в связи с чем производится её постепенная утилизация путём переработки в древесный уголь; существует проект завода по переработке древесины в топливные гранулы — пеллеты.^{[22] [23]}

^[24]

С целью изучения влияния водохранилища на прилегающие экосистемы, охраны популяций соболя и снежного барса, а также в качестве компенсационного мероприятия на прилегающей к водохранилищу территории в 1976 году был создан Саяно-Шушенский биосферный заповедник площадью 3904 км² . По мнению директора заповедника А. Рассолова, катастрофических изменений природной среды в результате строительства водохранилища не произошло.^[25] Отмечается факт возникновения на участке незамерзающей полыньи в нижнем бьефе и озеровидном участке водохранилища в Туве крупной популяции водоплавающих птиц.^[26]

4. Экономическое значение

Саяно-Шушенская ГЭС является крупнейшей электростанцией России, к тому же вырабатывающей очень дешёвую электроэнергию — себестоимость 1 кВт·ч электроэнергии в 2001 году Саяно-Шушенского гидроэнергетического комплекса составляла 1,62 коп .^[1] До аварии 2009 года ГЭС являлась самым мощным источником покрытия пиковых перепадов электроэнергии в Единой энергосистеме России и Сибири.^[27] Гидроэлектростанция является основой и источником энергоснабжения Саянского территориально-производственного комплекса, включающего в себя крупные алюминиевые заводы — Саянский и Хакасский (принадлежат компании «Российский алюминий»), Абаканвагонмаш, угольные разрезы, железные рудники, ряд предприятий лёгкой и пищевой промышленности.^[28]

Выработано электроэнергии за год, млн кВт·ч

	2000	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011
Только СШ ГЭС	22 790 [27]				18 600 [27]	17 479 [29]	11 986 [29]
Вместе с Майнской ГЭС		23 647,70 [30]	26 817,70 [31]	20 764,50 [32]	19 983,90 [33]

9000 м³/с

5. История строительства

5.1. Проектирование

В 1956—1960 годах «Ленгидроэнергопроектом» была разработана схема гидроэнергетического использования верхнего Енисея, в ходе работы над которой была установлена целесообразность использования падения реки в районе Саянского коридора одной мощной ГЭС, что позволяло создать водохранилище с ёмкостью, достаточной для сезонного регулирования. В 1962 году совет государственной научно-технической экспертизы подтвердил обоснованность предложенной схемы, начались работы по формулированию проектного задания. Одновременно начались полевые изыскания с целью поиска наиболее подходящего створа для строительства новой ГЭС — 4 ноября 1961 года в Абакан прибыл первый отряд изыскателей «Ленгидропроекта» во главе с П. В. Ерашовым. Изучались пять возможных створов — Майнский, Кибикский, Мраморный, Карловский и Джойский. Первоначально наиболее перспективным казался Джойский створ, но в ходе изысканий он был исключён из рассмотрения в связи с обнаруженными переуглублениями в скальном основании выше и ниже створа. По инженерно-геологическим и иным показателям наиболее оптимальным оказался Карловский створ, выбранный Государственной комиссией 21 июля 1962 года. В целом Саянской экспедицией «Ленгидропроекта» в течение 6 лет был выполнен большой объём инженерно-геологических работ (так, объём бурения составил 41 км , фильтрационные опыты были проведены с 4000 образцами пород, что позволило избежать «геологических неожиданностей» при строительстве).^{[4] [38] [39]}

^[39]

После утверждения проектного задания начались работы по созданию технического проекта Саяно-Шушенской ГЭС. В ходе работы над техническим проектом конструктивная схема отдельных элементов гидроузла, зафиксированная в проектном задании, подверглась изменению. В 1968 году по предложению Министерства энергетики СССР и заводов-производителей оборудования было решено увеличить единичную мощность гидроагрегатов до 640 МВт , что позволило уменьшить их количество до 10; кроме того, было принято решение об использовании однониточных трубопроводов и одноподводных спиральных камер, в результате чего удалось существенно уменьшить длину здания ГЭС.^[42] Также в связи со значительными прогнозируемыми размерами воронки размыва и возможным развитием ряда неблагоприятных процессов в нижнем бьефе было принято решение об отказе от предусмотренной проектным заданием схемы водосбросных сооружений с гашением потока в воронке размыва в пользу водосброса с водобойным колодцем, расположенного в правой части гидроузла. В 1969 году состоялась первая экспертиза технического проекта Саяно-Шушенской ГЭС, по итогам которой было принято решение о доработке проекта. В 1970 году состоялась повторная экспертиза, по результатом которой 11 января 1971 года технический проект Саяно-Шушенской ГЭС был утверждён коллегией Минэнерго СССР.^[43]

^[38]

5.2. От начала строительства до пуска гидроагрегата № 1 (1963—1978 годы)

^[44]

5.3. Затопление котлована ГЭС при пропуске половодья 1979 года

К 1976 году стало очевидно, что реальные темпы строительства значительно отстают от проектных предположений. Согласно техническому проекту станции, к моменту пуска первых гидроагрегатов планировалось возвести плотину на высоту 170 м и уложить в основу главных сооружений более 75 % бетона от общего объёма; для пропуска половодья в этот период планировалось использовать 10 временных водосбросов второго яруса. Отставание темпов работ при сохранявшихся директивных сроках пуска гидроагрегатов привело к необходимости изменения проектных параметров сооружения. В частности, было принято решение о снижении уровня верхнего бьефа, необходимого для пуска первых гидроагрегатов, что позволило снизить необходимый для укладки к этому моменту объём бетона с 7,31 до 4,13 миллионов м³ , количество водосбросов второго яруса было уменьшено с 10 до 6 при сохранении их общей пропускной способности.^[45]

100 000 м³

5.4. Строительство в 1979—1991 годах

^[47]

^[38]

5.5. Разрушения водобойного колодца и их устранение

^[50]

4500 м³/с

Сразу же после обследования осушенного колодца комиссией Минэнерго СССР было принято решение о его восстановлении, причём конструкция нового крепления принималась принципиально отличной от исходного: вместо плит толщиной 2,5 м и размерами 12,5×15 м с герметизированными швами было решено устроить крепление из бетонных блоков толщиной 4—8 м размерами 6,25×7,5 м с открытыми швами. Устойчивость блоков обеспечивалась за счёт их веса, цементации основания и использования анкеров. Работы было решено выполнить в две очереди — первая, предусматривающая реконструкцию дна колодца по его периферии, должна была быть закончена к половодью 1986 года, вторая (реконструкция центральной части колодца) — к половодью 1987 года.^[54] В блоки первой очереди было уложено 30 100 м³ бетона и установлено 785 анкеров . Разборка старого крепления и подготовка основания для нового проводилась с широким использованием буровзрывных работ. К моменту затопления колодца перед половодьем 1986 года в центральной части колодца находился отвал скального грунта и обломков бетона общим объёмом около 20 000 м³ . После прохождения половодья было обнаружено, что крепление первой очереди не получило значительных повреждений; большая часть отвала грунта из центральной части колодца была вымыта и унесена потоком за пределы колодца.^[53] Вторая очередь реконструкции крепления потребовала укладки 52 100 м³ бетона и установки 197,5 т анкеров.^[55]

5450 м³/с

Разрушения в водобойном колодце после паводка 1988 года устранялись путём установки блоков, аналогичных блокам первой и второй очереди, но с герметизацией швов металлическими шпонками и обязательной установкой анкеров. Кроме того, во всех сохранившихся блоках крепления второй очереди толщиной 6 метров и более также устанавливались анкера из расчёта один анкер на 4 м² площади. В головной части заделки зоны повреждений устанавливались предварительно-напряжённые анкера. Была проведена цементация швов блоков 5—11 рядов всех трёх очередей. Взрывные работы при подготовке основания для установки блоков были исключены. Работы по реконструкции водобойного колодца были завершены к 1991 году, всего было уложено 10 630 м³ бетона, установлено 221 т пассивных анкеров и сеток и 46,7 т (300 шт. ) предварительно-напряжённых анкеров.^[57] После завершения реконструкции, в ходе дальнейшей эксплуатации значительных разрушений в водобойном колодце не наблюдалось.

5.6. Строительство берегового водосброса

4000—5000 м³/с

^[59]

5,5 млрд рублей

6. Эксплуатация

80 млрд кВт·ч

С 1997 года, после завершения заделки трещин в плотине, с целью недопущения их раскрытия было принято решение снизить отметку нормального подпорного уровня на 1 метр (с 540 до 539 м ), а отметку форсированного подпорного уровня — на 4,5 м (с 544,5 м до 540 м ).

В 2006 году при прохождении сильного летнего дождевого паводка холостые сбросы через эксплуатационный водосброс достигали 5270 м³/с ,^[65] существенных повреждений в водобойном колодце после его осушения обнаружено не было.^[66] Значительные объёмы сбросов через эксплуатационный водосброс (до 4906 м³/с ) имели место и в 2010 году, при пропуске многоводного паводка обеспеченностью 3—5 % . После аварии в августе 2009 года эксплуатационный водосброс работал в течение более чем 13 месяцев, с 17 августа 2009 года по 29 сентября 2010 года, пропустив 55,6 км³ воды без каких-либо повреждений.^[67] Вынужденная работа эксплуатационного водосброса в зимний период привела к развитию процессов обледенения сооружений водосбросного участка плотины — в частности, открытые лотки водосброса покрылись сплошным ледовым панцирем, а на эстакаде и бычках водосбросов возникли снежно-ледяные образования высотой до 40 м и весом до 24 000 т . Однако обледенение практически не нанесло ущерба сооружениям ГЭС — после схода льда было зафиксировано разрушение двух балок крановой эстакады (в результате падения льда с водосбросов), не имеющее значения для эксплуатации ГЭС (в конце 2010 года произведён демонтаж крановой эстакады).^{[68] [69] [70] [71]}

10 февраля 2011 года в 78 км от Саяно-Шушенской ГЭС произошло землетрясение силой около 8 баллов по шкале MSK-64. В районе плотины ГЭС сила толчков составила около 5 баллов, каких-либо повреждений сооружений станции не зафиксировано.^[72]

^[27]

• Фотографии станции

6.1. Ремонт плотины и её основания

После наполнения водохранилища до отметки НПУ в 1990 году резко увеличился фильтрационный расход через тело плотины и зону контакта плотины и основания, достигнув в 1995 году 549 л/с в основании и 457 л/с в теле плотины против предполагавшихся проектом 100—150 л/с в основании и незначительных объёмов в теле плотины. Причиной увеличения фильтрации явилось образование трещин в первом столбе плотины между отметками 354 и 359 м , а также между отметками 376 и 380 м , трещинообразование на контакте бетона плотины и её основания, а также разуплотнение пород основания. В качестве причин данного явления называются несовершенство использованных при проектировании расчётных методик^[74] и отступления от проекта при строительстве плотины (интенсификация строительства первого столба плотины при отставании в бетонировании других столбов).^[48]

В 1991—1994 годах предпринимались попытки заделки трещин в плотине и основании с помощью цементации, которые не привели к успеху — цементирующий состав вымывался из трещин. В 1993 году было принято решение воспользоваться услугами французской фирмы «Solétanche Bachy» («Солетанш Баши»), имевшей опыт ремонтных работ на гидротехнических сооружениях с использованием эпоксидных смол. Работы по инъецированию трещин в бетоне плотины с помощью эпоксидного состава «Родур-624» были проведены в 1996—1997 годах и показали хороший результат — фильтрация была подавлена до 5 л/с и менее. Опираясь на этот опыт, в 1998—2002 годах уже с помощью отечественного состава КДС-173 (компаунд эпоксидной смолы и модифицированного каучука) были проведены работы по инъецированию трещин в основании плотины, также с положительным результатом — фильтрация снизилась в несколько раз, упав до значений меньших, чем предусмотрено проектом. Всего на ремонтные работы в плотине и основании было затрачено 334 тонны эпоксидных составов.^{[4] [75] [76]}

6.2. Авария 17 августа 2009 года

В 8:13 местного времени (MSK+4) 17 августа 2009 года на Саяно-Шушенской ГЭС произошла тяжёлая авария (техногенная катастрофа).

Находившийся в работе гидроагрегат № 2 внезапно разрушился и был выброшен напором воды со своего места. В машинный зал станции под большим напором стала поступать вода, затопившая машинный зал и технические помещения под ним. В момент аварии мощность станции составляла 4100 МВт , в работе находились 9 гидроагрегатов, 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.^[27]

^[27]

^[27]

6.3. Восстановление и реконструкция станции

^[77]

11,7 миллиардов рублей

^[82]

• № 1 — декабрь 2011 года;
• № 2 — март 2012 года;
• № 7 — июнь 2012 года;
• № 8 — декабрь 2012 года;
• № 9 — март 2013 года;
• № 10 — июнь 2013 года.

Позднее будут заменены восстановленные в 2010 году гидроагрегаты:

• № 4 — декабрь 2013 года;
• № 5 — апрель 2014 года;
• № 6 — июль 2014 года;
• № 3 — октябрь 2014 года.

ОРУ-500 кВ

6.4. Оценки состояния плотины

^{[85] [86]}

7. Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7} Саяно-Шушенский гидроэнергетический комплекс на р. Енисей — www.lhp.rushydro.ru/works/objectsmap/5561.html . Ленгидропроект .
2. ↑ ^{1 2} Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 13—14
3. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 22
4. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} Воронков О. К. Основание Саяно-Шушенской ГЭС: строение, свойства, состояние // Гидротехническое строительство . — 2010. — № 7. — С. 8—13.
5. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 14—15
6. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 16
7. Саяно-Шушенская ГЭС — www.sshges.rushydro.ru/hpp/sshges. РусГидро.
8. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9} Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 73—75
9. Брызгалов, 1999, с. 20
10. Плотина Саяно-Шушенской ГЭС входит в десятку самых высоких построенных плотин мира — www.sshges.rushydro.ru/hpp/sshges/damsges/. РусГидро.
11. Брызгалов, 1999, с. 39—42
12. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 477—480
13. Завершились испытания берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС — www.rushydro.ru/press/news/12606.html . РусГидро.
14. ↑ ^{1 2 3} Митрофанов А.Н. Опыт эксплуатации основного оборудования Саяно-Шушенской ГЭС // Гидротехническое строительство . — 2008. — № 11.
15. Брызгалов, 1999, с. 18
16. Брызгалов, 1999, с. 418—428
17. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 474
18. Брызгалов, 1999, с. 19
19. Брызгалов, 1999, с. 523—526
20. Дергачев А. А., Еманов А. Ф., Толошинов А. В. Землетрясения и сейсмическая активность в районе Саяно-Шушенского гидроузла // Гидротехническое строительство . — 2003. — № 11.
21. Брызгалов, 1999, с. 510—522
22. Брызгалов, 1999, с. 522—530
23. Строительство завода по утилизации затопленной древесины из акватории Саяно-Шушенского водохранилища (паспорт инвестиционного проекта и презентация инвестиционного проекта) — www.r-19.ru/mainpage/authority/21/finance-ministry/investiz_dejatelnost/invest_proekty/obrab_prom/6642.html . Республика Хакасия.
24. Брызгалов, 1999, с. 531
25. Строители СШГЭС задумывались о последствиях для окружающей среды — www.rian.ru/hydro_analytics/20100722/257333595.html . РИА Новости.
26. Саяно-Шушенский заповедник не пострадал из-за аварии на СШГЭС — www.xakac.info/node/5707. РИА Новости.
27. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8} Акт технического расследования причин аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. Ростехнадзор (2009-10-03) Копия акта на Викитеке — ru.wikisource.org/wiki/Акт_технического_расследования_причин_аварии_на_Саяно-Шушенской_ГЭС_17_августа_2009_года
28. Саянскому территориально-производственному комплексу 35 лет — www.rhlider.ru/executive-power/staff/news/7929.html . Правительство Хакасии.
29. ↑ ^{1 2} Значение выработки электроэнергии, млн кВт·ч — www.rushydro.ru/company/activity/production/generation/2010. РусГидро.
30. Производство электроэнергии — 2005 — www.sshges.rushydro.ru/branch/production/2005. РусГидро.
31. Производство электроэнергии — 2006 — www.sshges.rushydro.ru/branch/production/2006. РусГидро.
32. Производство электроэнергии — 2007 — www.sshges.rushydro.ru/branch/production/2007. РусГидро.
33. Производство электроэнергии — 2008 — www.sshges.rushydro.ru/branch/production/2008. РусГидро.
34. О гидрологических режимах на Саяно-Шушенском гидроэнергокомплексе на 07.06.2010 г. на 00.00 час.мск.вр. — www.sshges.rushydro.ru/press/news/11388.html . РусГидро.
35. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 449
36. Экскурсии на Саяно-Шушенскую ГЭС — www.rusadventures.ru/offers/6532.aspx. Rusadventures.ru.
37. Валерий Кяри назначен директором Саяно-Шушенской ГЭС — www.rushydro.ru/press/news/7771.html . РусГидро.
38. ↑ ^{1 2 3 4 5} Ключевые этапы строительства Саяно-Шушенской ГЭС — www.sshges.rushydro.ru/hpp/historyges/klych. РусГидро.
39. ↑ ^{1 2} Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 21—22
40. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 28
41. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 25—27
42. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 40—41
43. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 70
44. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 133
45. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 180—181
46. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 204
47. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 206
48. ↑ ^{1 2} Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 237—238
49. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 186
50. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 210—215
51. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 290—296
52. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 320—321
53. ↑ ^{1 2} Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 327—330
54. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 298—299
55. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 365
56. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 394—400
57. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 401—405
58. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 471—473
59. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 474—476
60. ОАО «Бамтоннельстрой» разорвал контракт с ГидроОГК на строительство берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС — www.advis.ru/cgi-bin/new.pl?FE4648D6-E8BF-404E-A8BA-6B2DA11E04F9. Advis.ru.
61. Саяно-Шушенская ГЭС — www.roek.ru/objects/index.php?sid=35&id=42. ОАО «ОЭК».
62. Береговой водосброс Саяно-Шушенской ГЭС — www.sshges.rushydro.ru/restoration/stroi/. РусГидро.
63. Годовой отчет ОАО «Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С.Непорожнего» за 2006 год — www.rao-ees.ru/ru/investor/sobran/material/material261007/go/go_nep_2006.pdf (pdf).

    ОАО «Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С.Непорожнего».

64. Завершился первый этап консолидации ОАО «ГидроОГК» — www.rushydro.ru/press/news/1525.html . ГидроОГК.
65. Объективно о паводке 2006 года на р. Енисей — www.sshges.rushydro.ru/press/news/4500.html . ГидроОГК.
66. Ефименко, Рубинштейн, 2008, с. 470
67. Водобойный колодец эксплуатационного водосброса Саяно-Шушенской ГЭС готов к дальнейшей эксплуатации — www.sshges.rushydro.ru/press/news/12814.html . РусГидро.
68. Для обследования водобойного колодца впервые после аварии был полностью закрыт холостой водосброс Саяно-Шушенской ГЭС — www.sshges.rushydro.ru/press/news/10942.html . РусГидро.
69. Эксплуатационный водосброс и эстакада водобойного колодца СШГЭС практически полностью освободились от снежно-ледовых образований — www.sshges.rushydro.ru/press/news/10920.html . РусГидро.
70. Храпков А. А. Состояние гидротехнических сооружений Саяно-Шушенской ГЭС в период зимней эксплуатации 2009/2010 г // Гидротехническое строительство . — 2010. — № 7.
71. На Саяно-Шушенской ГЭС идет частичный демонтаж эстакады эксплуатационного водосброса — www.sshges.rushydro.ru/press/news/13090.html . РусГидро.
72. Гидротехнические сооружения Саяно-Шушенского гидроэнергокомплекса не пострадали от землетрясения — www.rushydro.ru/press/news/13750.html . РусГидро.
73. Генераторы Саяно-Шушенской ГЭС — www.sshges.rushydro.ru/branch/safety/tpir/5279.html . РусГидро.
74. Брызгалов, 1999, с. 115—117
75. Стафиевский В. А., Булатов В. А., Попов А. В., Епифанов А. П. Технология ремонта основания плотины Саяно-Шушенской ГЭС вязкими полимерами // Гидротехническое строительство . — 2003. — № 11.
76. Брызгалов, 1999, с. 125—141
77. О ходе восстановительных работ на Саяно-Шушенской ГЭС на 9.00 7 октября 2009 года — www.rushydro.ru/press/news/8229.html , РусГидро .
78. Тепловой контур машинного зала Саяно-Шушенской ГЭС завершен — www.rushydro.ru/press/news/8674.html , РусГидро .
79. На Саяно-Шушенской ГЭС завершен демонтаж гидроагрегата №2 — www.rushydro.ru/press/sshges/10700.html ?mode=printable, РусГидро .
80. «Силовые машины» изготовили рабочее колесо для гидроагрегата №1 Саяно-Шушенской ГЭС ОАО «РусГидро» — www.sshges.rushydro.ru/press/news/13546.html . РусГидро.
81. Ключевые этапы восстановления СШГЭС — www.sshges.rushydro.ru/restoration/repeir. РусГидро.
82. На Майнской ГЭС идет строительство перегрузочного узла для доставки нового оборудования на Саяно-Шушенскую ГЭС — www.sshges.rushydro.ru/press/news/13970.html . РусГидро.
83. ↑ ^{1 2} Интернет-конференция в — www.sshges.rushydro.ru/press/news-materials/interview/13803.html РИА Новости 29 июля 2010 г.. РусГидро.
84. СШГЭС перейдет на автоматизированный контроль состояния плотины — www.rian.ru/hydro_news/20101204/304525877.html . РИА Новости.
85. Иван Шварц . Шушенская ГЭС шатается — www.kommersant.ru/doc.aspx?docsid=196359, Коммерсантъ (64 (1467) от 11.04.1998).

86. Юрий Ревич . Дамоклово море — www.vokrugsveta.ru/vs/article/6839/, Вокруг Света (2 (2833) от 02.2010).

87. Гидротехнические сооружения Саяно-Шушенской ГЭС работают в безопасном режиме — www.sshges.rushydro.ru/press/news/8436.html . РусГидро.
88. ↑ ^{1 2} Состояние гидротехнических сооружений Саяно-Шушенской ГЭС обсудили ведущие учёные страны — www.sshges.rushydro.ru/press/news/10416.html . РусГидро.
89. Надежность и безопасность плотины Саяно-Шушенской ГЭС подтверждена специалистами — www.rushydro.ru/press/news/11202.html . РусГидро.
90. Безопасность Саяно-Шушенского гидроэнергокомплекса подтверждена экспертной комиссией — www.sshges.rushydro.ru/press/news/13110.html . РусГидро.
91. Газиев Э. Г. Анализ современного напряженно-деформированного состояния арочно-гравитационной плотины Саяно-Шушенской ГЭС // Гидротехническое строительство . — 2010. — № 9.
92. Ростехнадзор утвердил Декларацию безопасности Саяно-Шушенской ГЭС — www.rushydro.ru/press/news/11557.html . РусГидро.

Примечания

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/po-sayano-shushenskoy-ges/

• Ефименко А. И., Рубинштейн Г. Л. Водосбросные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС — www.vniig.rushydro.ru/file/main/vniig/company/activity/publications/monograph/6556.html /Monografiya_-_EfimenkoRubinshtejn.pdf . — СПб. : Издательство ОАО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева», 2008. — 511 с. — ISBN 978-5-85529-135-3
• Брызгалов В.И. Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций. — производственное издание. — Красноярск: Сибирский ИД «Суриков», 1999. — 560 с. — ISBN 5786700197
• Гордон Л.А. Разорванная паутина. — Спб.: АО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева», 1995. — 432 с. — ISBN 5-85529-023-9
• Воронков О. К. Основание Саяно-Шушенской ГЭС: строение, свойства, состояние // Гидротехническое строительство . — 2010. — № 10. — С. 8-13.

Данный реферат составлен на основе .