|
Чиркейская ГЭС
Чирке́йская ГЭС — гидроэлектростанция на реке Сулак у посёлка Дубки, в Буйнакском районе Дагестана. Самая мощная гидроэлектростанция на Северном Кавказе. Имеет вторую по высоте плотину в России и самую высокую в стране арочную плотину. Входит в Сулакский каскад ГЭС, являясь его верхней, регулирующей весь каскад ступенью. Чиркейская ГЭС (за исключением Тишиклинской дамбы) входит в состав Дагестанского филиала ПАО «РусГидро». Природные условияЧиркейская ГЭС расположена в одноимённом узком ущелье глубиной более 200 м. Ширина ущелья в верхней части — 300 м, в нижней — 12—15 м. Борта ущелья отличаются значительной крутизной, а также наличием потенциально неустойчивых скальных блоков объёмом около 300 тыс. м³, отсечённых от основного массива трещинами (в первую очередь на левом берегу). Ущелье сложено крепкими верхнемеловыми породами, главным образом плитчатыми известняками, переслаивающимися мергелями и глинами, которые отличаются значительной трещиноватостью (протяжённость трещин по длине и глубине до 150 м, раскрытие до 0,5 м). Сейсмичность района строительства составляет 9 баллов по шкале MSK-64[1][2]. Река Сулак в створе гидроузла имеет водосборную площадь 11 290 км², среднегодовой расход — 176 м³/с, среднегодовой сток — 5,58 км³. Максимальный расход наблюдался в 1963 году и составил 2120 м³/с, максимальный расчётный расход (вероятность 0,01 %, то есть 1 раз в 10 000 лет) составляет 4530 м³/с. Река несёт большое количество наносов — 21,4 млн т в год. Водный режим реки отличается затяжным половодьем, проходящим с конца марта до конца августа, с наибольшими расходами в мае — июне. Сток реки формируется за счёт таяния снегов и ледников, а также выпадения дождевых осадков. Климат в месте расположения станции засушливый, среднегодовая температура составляет +12 °C, годовое количество осадков — 360 мм[1][3]. Конструкция станцииЧиркейская ГЭС представляет собой высоконапорную плотинную гидроэлектростанцию с арочной плотиной и приплотинным зданием ГЭС. В состав сооружений станции входят арочная плотина, здание ГЭС, эксплуатационный водосброс и Тишиклинская дамба. Установленная мощность электростанции — 1000 МВт, обеспеченная мощность — 166 МВт, проектная среднегодовая выработка — 2470 млн кВт·ч, фактическая среднемноголетняя выработка — 2420 млн кВт·ч[3][4]. ПлотиныБетонная арочная плотина имеет длину по гребню 338 м и наибольшую высоту 232,5 м — это вторая по высоте плотина в России (после плотины Саяно-Шушенской ГЭС, имеющей не чисто арочную, а арочно-гравитационную конструкцию), разделена на 18 секций бетонирования шириной по 16 м. Плотина состоит из арочной части, клинообразной пробки и правобережного устоя. Арочная часть плотины — двоякой кривизны, симметричного очертания, высотой 184,5 м, толщина изменяется от 6 м у гребня до 30 м на контакте с пробкой. Основанием плотины является пробка высотой 48 м, шириной 40 м и длиной по основанию 88 м, в нижней части которой устроена продольная полость эллиптического очертания длиной 21 м и пролётом 21 м. В плотину уложено 1,295 млн м³ бетона. Врезка плотины в правый берег составляет 10—15 м, в левый берег — до 50 м. С правого берега с целью обеспечения симметрии арочной части плотины сооружён устой высотой 44,5 м и длиной 50 м. Потенциально неустойчивые скальные массивы у левобережного примыкания плотины искусственно закреплены анкерами, расположенными в 6 ярусах, по 3—5 штолен в каждом ярусе. В каждой штольне расположено по 32 анкера диаметром 56 мм, изготовленных из высокопрочной стали[1][5]. Центральная часть плотины длиной 75 м (четыре секции) является станционной. На ней размещены наклонные водоприёмники (со стороны верховой грани) и 4 турбинных водовода (расположенные на низовой грани плотины). Турбинные водоводы имеют диаметр 5,5 м и среднюю длину 250 м, по конструкции — железобетонные (толщина стенки 1,5 м) с внутренней стальной оболочкой. Водоприёмники оборудованы сороудерживающими решётками, а также плоскими аварийно-ремонтными и ремонтными затворами, для оперирования которыми используется козловой кран. В плотине на разных уровнях размещено 10 галерей, предназначенных для обслуживания контрольно-измерительной аппаратуры и цементационной завесы в основании плотины, а также контроля фильтрации через тело плотины. Водонепроницаемость бортов и основания плотины обеспечивается с помощью глубоких цементационных завес[1][3][6]. Тишиклинская дамба расположена в 10 км выше плотины, предназначена для защиты от затопления долины реки Шураозень. Дамба отсыпана из суглинка, её длина — 1290 м, максимальная высота — 28 м, ширина по гребню — 5 м и по основанию — 68 м. В теле дамбы имеется ирригационный водовыпуск в виде железобетонной трубы 2×2 м, оборудованной плоскими затворами. Пропускная способность водовыпуска — 10 м³/с. В отличие от остальных сооружений станции, Тишиклинская дамба принадлежит не «РусГидро», а Республике Дагестан, эксплуатируется организацией «Дагводсервис»[1][3][7][8].
ВодосбросЭксплуатационный водосброс — тоннельный (работает в безнапорном режиме), с открытым сливным лотком, расположен на левом берегу в 85 м от плотины. Пропускная способность водосброса составляет при НПУ — 2400 м³/с и при ФПУ — 2900 м³/с. Входное отверстие имеет пролёт 22 м, перекрывается сегментным затвором высотой 14 м. К отверстию примыкает наклонный участок тоннеля подковообразного профиля длиной 158 м, шириной по низу 9,2 м и высотой 12,6 м, который переходит в слабонаклонную часть длиной 350 м. Та, в свою очередь, переходит в открытый лоток, заканчивающийся трамплином с боковым сливом — гасителем; открытая часть водосброса имеет общую длину 221 м. В строительный период использовался временный строительный водосброс, также тоннельного типа длиной 730 м, в настоящее время заглушённый[1].
Здание ГЭСЗдание гидроэлектростанции — приплотинного типа, непосредственно примыкает к пробке плотины, имеет длину 60 м и ширину 43,8 м. Особенностью здания ГЭС является двухрядное расположение гидроагрегатов с двухъярусным расположением отсасывающих труб. Такая компоновка позволила вдвое сократить длину здания, что минимизировало врезку в скальные борта ущелья. На других гидроэлектростанциях России подобная компоновка гидроагрегатов не используется, на территории постсоветского пространства она также применена на Токтогульской ГЭС в Кыргызстане. Здание ГЭС имеет два параллельно расположенных машинных зала (по два агрегата в каждом), с общей монтажной площадкой. Машинные залы обслуживаются двумя мостовыми кранами грузоподъёмностью по 320 т, для перемещения которых из одного машинного зала в другой предусмотрена специальная ниша с перекатной тележкой[1]. В здании ГЭС установлено 4 вертикальных гидроагрегата с радиально-осевыми турбинами РО 230/9896-В-450 и генераторами ВГСФ 930/233-30 мощностью по 250 МВт. Турбины работают на напоре 156—207 м (расчётный напор — 170 м, при котором расход воды через каждую турбину составляет 168 м³/с), диаметр рабочего колеса турбины — 4,5 м. Производитель турбин — Харьковский турбинный завод, генераторов — «Уралэлектротяжмаш». Отработавшая на гидроагрегатах вода сбрасывается в проложенный в скальной выемке отводящий канал. Подъезд к зданию ГЭС и пристанционной площадке осуществляется со стороны правого берега по автодороге, включающей в себя транспортный тоннель длиной 785 м и камнезащитную галерею непосредственно у здания ГЭС. Корпус управления расположен на правом берегу ущелья и соединён со зданием ГЭС кабельной шахтой[1][3].
Схема выдачи мощностиС гидрогенераторов электроэнергия на напряжении 15,75 кВ передаётся на силовые трансформаторы ТЦ-400000/330 (изготовитель — Запорожский трансформаторный завод), расположенные на крыше здания ГЭС, а с них по воздушным линиям — на открытое распределительное устройство (ОРУ) напряжением 330 кВ, размещённое на правом берегу ущелья. Выдача электроэнергии и мощности Чиркейской ГЭС в энергосистему осуществляется по двум линиям электропередачи 330 кВ длиной по 23 км на подстанцию «Чирюрт»[1][3].
ВодохранилищеНапорные сооружения ГЭС образуют Чиркейское водохранилище многолетнего регулирования (его ёмкость позволяет накапливать воду в многоводные годы и расходовать в маловодные). Площадь водохранилища составляет 42,5 км², полный и полезный объём — 2,78 и 1,32 км³ соответственно. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 355 м над уровнем моря, форсированного подпорного уровня — 357,3 м, уровня мёртвого объёма — 315 м. Значительный полезный объём водохранилища позволяет эффективно использовать водные ресурсы — холостые сбросы на Чиркейской ГЭС производятся весьма редко. При создании водохранилища было затоплено 3,04 тыс. га сельхозугодий и перенесено 830 строений, главным образом из аула Чиркей[1][3][9].  Экономическое значениеЧиркейская ГЭС является крупнейшей гидроэлектростанцией Северного Кавказа. Имея высокие маневренные возможности, она является основной регулирующей станцией в Объединённой энергосистеме Юга России, работая в пиковой части графика нагрузок. Также, она выполняет функции своеобразной «скорой помощи» в энергосистеме, позволяя в случае аварийного выхода блоков 150—300 МВт на тепловых электростанциях быстро заместить выбывшую мощность. Благодаря наличию контррегулятора — Миатлинской ГЭС — станция не имеет ограничений по режимам сбросов, имея возможность быстро изменять свою мощность (и соответственно расходы в нижний бьеф). Всего за время эксплуатации гидроэлектростанция выработала более 100 млрд кВт⋅ч возобновляемой электроэнергии. Осуществляя глубокое регулирование стока, Чиркейская ГЭС повышает выработку на нижележащих станциях каскада, а также обеспечивает надёжное водоснабжение населённых пунктов и орошение. При станции организовано рыбоводное хозяйство, специализирующееся на выращивании форели[1][3][10][11]. История строительстваПроектированиеВпервые полевые изыскания и проектные проработки по гидроэнергетическому использованию реки Сулак были проведены в 1928—1930 годах Ленинградским отделением Энергостроя. Итогом этих работ стала составленная инженером К. И. Лубны-Герцыком «Схема использования гидроэнергии р. Сулак», на которой впервые была намечена Чиркейская ГЭС. Учитывая благоприятные природные условия, позволяющие строительство мощной ГЭС с высотной плотиной и регулирующим водохранилищем, Чиркейская ГЭС рассматривается как первоочередной объект строительства, на ней концентрируются проектные и изыскательские работы. В 1933 году с целью исследования свойств горных пород в створе ГЭС в нескольких метрах от русла реки была пройдена шахта глубиной 61 м, из которой в сторону русла была пробита штольня длиной 27 м — русло реки находилось прямо над штольней, в нескольких метрах выше. Наблюдения показали высокую прочность и водонепроницаемость пород, их пригодность для строительства высотной плотины[12]. В 1931 году проектирование Чиркейской ГЭС передаётся Московскому отделению Главгидроэлектростроя, к консультациям привлекаются иностранные специалисты (немцы К. Терцаги и Н. Келен, итальянец А. Омодео и другие). Мнения специалистов о возможности возведения высотной плотины в данном створе разошлись, наибольшие опасения вызывало состояние бортов ущелья, сложенных трещиноватыми породами. В 1933 году был закончен эскизный проект ГЭС с арочно-гравитационной бетонной плотиной, который после доработок и длительной экспертизы был отклонён Техническим советом Главгидроэлектростроя. В его решении было отмечено, что в связи со сложными инженерно-геологическими условиями необходимо продолжить изыскательские работы в створе Чиркейской ГЭС, а в качестве первоочередного объекта на Сулаке принять меньшую по размерам Чирюртскую ГЭС[13]. Масштабные изыскательские работы в створе Чиркейской ГЭС были вновь начаты в 1956 году Бакинским отделением Гидропроекта. Этим институтом к 1960 году было разработано проектное задание Чиркейской ГЭС (главный инженер проекта — И. П. Алёшин), в котором рассматривалось два варианта компоновки ГЭС — с арочной и грунтовой плотинами. После прохождения необходимых согласований и экспертиз вариант с арочной плотиной был утверждён постановлением Совета Министров СССР № 570 от 8 июня 1962 года[14]. Строительство станции началось до утверждения технического проекта, при разработке которого Бакинское отделение Гидропроекта столкнулось с рядом трудностей, кроме того, сравнительно малочисленный коллектив института не справлялся с выпуском рабочей документации. В этой ситуации функции генерального проектировщика станции решением министра энергетики СССР П. С. Непорожнего были переданы институту «Ленгидропроект» (главный инженер проекта — М. А. Миронов). В ходе разработки технического проекта и последующего рабочего проектирования изначальная компоновка сооружений была существенно изменена. В числе этих изменений наиболее существенными были следующие[15]:
Разработка технического проекта Чиркейской ГЭС была завершена в 1966 году, и 14 декабря 1967 года он был утверждён распоряжением Совета министров СССР № 2881-Р[16]. Строительство Старт строительству Чиркейской ГЭС был дан приказом Минэнерго СССР № 84 от 11 июня 1963 года, которым предписывалось организовать строительно-монтажное управление и начать подготовительные работы по сооружению станции. 13 июня 1963 года вышло Постановление Высшего совета народного хозяйства СССР и Совета министров СССР «О мерах оказания помощи и ускорения строительства Чиркейской гидростанции на р. Сулак», согласно которому существовавшее с 1953 года строительное управление «Сулакгэсстрой», завершавшее сооружение Чирюртских ГЭС, было преобразовано в Управление строительства «Чиркейгэсстрой»[17][18]. Подготовительный этап строительства Чиркейской ГЭС был начат в 1963 году с сооружения временных автодорог к строительной площадке ГЭС со стороны Буйнакска и Кизилюрта, а также линий электропередач, необходимых для энергоснабжения строительства, — ЛЭП-35 кВ от Буйнакской подстанции и ЛЭП-110 кВ Чирюрт — Чиркей. В августе 1963 года началось освоение площадки строительства станции. Поскольку со стороны нижнего бьефа створ был совершенно недоступен, временный посёлок строителей было решено разместить со стороны верхнего бьефа, в ложе будущего водохранилища, где изыскателями была проложена дорога. В мае 1964 года в посёлок переехали управление строительством и дирекция строящейся ГЭС, в июле того же года была введена в эксплуатацию временная ЛЭП 35 кВ, организовано водоснабжение. Одновременно в ноябре 1964 года была выбрана площадка для постоянного посёлка гидроэнергетиков Дубки[19]. Через три месяца после начала строительных работ в 200 метрах выше створа плотины после затяжных дождей на левом берегу произошёл обвал скального массива объёмом около 23 тыс. м³, который перекрыл русло реки. За 5 часов вода поднялась на 22 м, после чего размыла тело завала. Это событие заставило внести существенные изменения в конструкцию гидроузла и технологию его строительства: в частности, был полностью перепроектирован строительный тоннель, увеличена высота временной перемычки. В 1965 году на стройплощадку был передислоцирован тоннельный отряд № 1 Минтрансстроя СССР, имевший опыт строительства тоннелей на железнодорожной линии Абакан — Тайшет. В конце этого же года он приступил к проходке строительного тоннеля Чиркейской ГЭС[20][19]. Перекрытие реки Сулак было произведено 29 октября 1967 года при помощи направленного взрыва. Заряд взрывчатых веществ весом 37 т был размещён в трёх штольнях. Взрывом было обрушено более 65 тыс. м³ породы, расход воды в реке при этом составлял 130 м³/с, образовалась перемычка высотой более 20 м. После перекрытия реки появилась возможность приступить к работам по разработке котлована ГЭС, которая осуществлялась буровзрывным методом. Взорванная порода разрабатывалась экскаваторами ЭКГ-4 и вывозилась автосамосвалами БелАЗ-540. Впервые широко применялся метод контурного взрывания с предварительным щелеобразованием (гладкий откол), позволяющий обеспечить высокое качество обнажающихся после взрыва скальных поверхностей. Полностью с применением данного метода были выполнены врезка арочной плотины и откосы котлована здания ГЭС, при этом отклонения от проектного контура врезки не превышали 1—1,5 м[1]. Значительно осложнил строительство крупный обвал левобережного склона объёмом несколько десятков тысяч кубометров, заваливший котлован здания ГЭС. Он обошёлся без жертв (пострадала только строительная техника), но разрушил уже отработанный борт котлована и обнажил новые трещины и потенциально неустойчивые блоки склона, требовавшие срочного закрепления. Вывал склона котлована пришлось срочно заполнять специальной бетонной «пломбой». Для крепления потенциально неустойчивых склонов левого берега была в короткие сроки разработана и реализована сложная система закрепления, состоявшая из шести ярусов продольных (вдоль русла реки) штолен, проложенных в гарантированно устойчивом массиве. От продольных штолен до склона ущелья прокладывались поперечные штольни (от 3 до 5 в каждом ярусе), на концах которых бетонировались мощные балки, стягиваемые стальными анкерами. Таким образом, неустойчивый массив склона высотой более 190 м и длиной до 100 м как бы «пришивался» к устойчивым породам. Сложность и опасность реализации данного варианта заключались в необходимости проходки поперечных штолен буровзрывным методом в неустойчивых и, более того, медленно движущихся скальных массивах, грозящих обрушением[21]. Первый бетон в основание плотины (береговые открылки пробки) был уложен 28 февраля 1970 года. А уже 14 мая 1970 года строящаяся ГЭС оказалась в зоне воздействия сильного (магнитуда 6,6, сила толчков 8—9 баллов по шкале MSK-64) Дагестанского землетрясения[22]. Землетрясение вызвало ряд обвалов и оползней в ущелье выше по течению, наиболее крупные из которых располагались в 3-х, 4-х и 10 километрах от створа ГЭС и имели объёмы 0,8, 1,5 и около 10 млн м³ соответственно. Оползни на некоторое время перекрыли русло реки, после чего были размыты переливом воды через гребень. Однако перемычка котлована ГЭС удержала волну прорыва, а строительный тоннель справился с пропуском повышенных расходов. Строительство станции пострадало мало — из-за остановки водоотлива был частично затоплен котлован вместе со строительной техникой, но стройка была остановлена на полгода из-за необходимости оборки склонов и подъездов от осыпавшихся камней[23][20]. Специфика условий строительства (узкое ущелье) предопределила особенности бетонных работ. Подача бетона велась сверху, с помощью трёх кабельных кранов грузоподъёмностью по 25 т и пролётом 500 м, использующих цилиндрические радиоуправляемые бадьи ёмкостью 8 м³. Бетон от бетонных заводов доставлялся автосамосвалами БелАЗ-540 с переоборудованным кузовом и КрАЗ-256Б. Бетонные работы были хорошо механизированы, использовалась двухъярусная унифицированная консольная опалубка, монтаж и демонтаж которой, как и практически весь комплекс бетонных работ, производились при помощи специально созданного на строительстве комплекса специальных машин. Так, на базе экскаватора Э-304 был сконструирован манипулятор для перестановки опалубки, на базе электрического трактора с крановым оборудованием ТК-53 изготовлен бетоноукладчик, на базе трактора ДТ-20 — самоходная зачистная машина для снятия с поверхности бетона цементной плёнки. Высокий уровень организации и механизации работ обусловил быстрое возведение плотины — уже 13 августа 1974 года она была поставлена под напор[1]. Первый гидроагрегат Чиркейской ГЭС был пущен 22 декабря 1974 года, на промежуточной отметке водохранилища и плотине, возведённой до высоты 185 м. Второй и третий гидроагрегаты были пущены 28 сентября и 30 декабря 1975 года соответственно. Последний, четвертый гидроагрегат был введён в постоянную эксплуатацию 30 июня 1976 года. Официально строительство Чиркейской ГЭС было завершено 9 февраля 1981 года с подписанием акта приёмки гидроузла в промышленную эксплуатацию[1][24]. В ходе строительства Чиркейской ГЭС было произведено 2,686 млн м³ земельно-скальных работ (в том числе 2,143 млн м³ выемки скального грунта), уложено 1,491 млн м³ бетона и железобетона, смонтировано 9,8 тыс. т металлоконструкций и механизмов. Стоимость строительства гидроузла (капиталовложения, отнесённые на энергетику) — 283 млн рублей в ценах 1970-х годов[3]. ЭксплуатацияПосле ввода в эксплуатацию Чиркейская ГЭС входила в состав производственного объединения энергетики и электрификации «Дагэнерго» (с 1992 года — ОАО «Дагэнерго»). В 2005 году в рамках реформы РАО «ЕЭС России» гидроэлектростанции Дагестана, в том числе и Чиркейская ГЭС, были выделены из состава «Дагэнерго» в ОАО «Дагестанская региональная генерирующая компания»[25], которое было передано под контроль ОАО «ГидроОГК» (позднее переименованное в ОАО «РусГидро»). 9 января 2008 года ОАО «Дагестанская региональная генерирующая компания» было ликвидировано путём присоединения к ОАО «ГидроОГК», Чиркейская ГЭС вошла в состав Дагестанского филиала компании[26]. На ГЭС реализуется программа технического перевооружения и реконструкции, в частности, в 2008—2009 годах были проведены работы по замене статора гидроагрегата № 2[27]. В 2023 году начата масштабная модернизация станции, в рамках которой планируется заменить большую часть оборудования — гидротурбины, генераторы, трансформаторы, оборудование открытого распределительного устройства. Мощность Чиркейской ГЭС после модернизации увеличится до 1100 МВт[28][29]. Выработка электроэнергии Чиркейской ГЭС с 2006 года, млн кВт·ч:[30]
Примечания
Литература
Ссылки
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
