Бурейская ГЭС: от гребня плотины до шахты турбины
1 Еще в мае, будучи в командировке в Благовещенске, мне довелось посетить строящийся каскад гидроэлектростанций на реке Бурея. Первой была Бурейская ГЭС, расположенная на расстоянии пары сотен километров от столицы Приамурья. Я не зря назвал строящимся весь каскад, образуемый Бурейской и Нижне-Бурейской станциями. Хотя первая была пущена еще в 2003 году, а на полную мощность вышла шестью годами спустя, формально работы на ней все еще не завершены, окончание их ожидается до конца года.
Чтобы понять значение ГЭС, нужно совершить небольшой экскурс в историю. Ранее я поднимал тему наводнений на реках бассейна Амура, которые регулярно проводили к тяжелым, а порою катастрофическим последствиям для огромного региона. Начало регулирования стока при помощи Зейской ГЭС в 1975 году лишь отчасти снизило остроту проблемы, так как вклад Зеи в полноводность Амура не является определяющим. Управление стоком еще и Буреи сделало гидрологическую ситуацию куда более безопасной, хоть на уровень воды у Благовещенска новая станция не влияет - только на среднее и нижнее течение великой дальневосточной реки.
Но еще более важной оказалась прямая роль ГЭС - выработка электроэнергии. До пуска гидроэлектростанций энергосистема Амурской области оставалась дефицитной. При слабо развитой сети магистральных высоковольтных линий часы вечерних максимумом нагрузок регион проходил с трудом - приходилось задействовать все, что можно, - вплоть до энергопоездов и ведомственных дизельгенераторов. И все равно, например, на шинах 220 кВ подстанции в Свободном на рубеже 1960-х и 70-х годов порою оказывалось всего лишь до 172 кВ.
Сейчас же две дальневосточные ГЭС - Зейская и Бурейская - вырабатывают порядка 40% всей электроэнергии, производимой в Объединенной энергосистеме Востока, включающей в себя Хабаровский и Приморский края, Амурскую и Еврейскую автономную области, а также южную часть Якутии. Фактически гидроэлектростанции Амурской области питают не только свой регион, но даже юг Приморского края, часть их выработки экспортируется в Китай. Всего в уходящем 2014 году Бурейская ГЭС произвела почти 5,9 миллиарда кВтч.
2 Длина плотины, перегораживающей реку Бурея, составляет 744 метра при высоте в 140 - больше, чем у Зейской ГЭС. Судопропускные сооружения отсутствуют, рыба также не может подниматься тут вверх по течению. Не стоит, однако, думать, будто плотина совершенно непроницаема для воды - все равно через бетонную махину просачивается порядка 8 литров в секунду, на деле это весьма незначительная величина.
Строительство непосредственно самой станции началось в 1984 году и забуксовало уже через пять лет по вполне понятным причинам - экономика СССР уже трещала по швам. Новая волна работ началась только десять лет спустя. Пуск первого гидроагрегата состоялся в 2003 году.
Понятно, что к началу 2000-х старый советский проект во многом устарел, в частности, это касалось устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) и т.д. Надо понимать, что строительство Бурейской ГЭС оказалось первым масштабным проектом после продолжительного периода застоя, а отчасти и разрухи в отрасли; за прошедшие годы произошла смена поколений элементной базы. Проектировщики выступали за устаревшие электромеханические устройства, несмотря на наступление эпохи решений на основе микропроцессоров. Специалистам Системного оператора, тогда буквально ночевавшим на станции, удалось настоять на использовании современных устройств, хотя это и добавило им работы, ведь всю релейную защиту по сути пришлось проектировать заново.
3 На подъезде к ГЭС можно видеть установленное на постаменте сменное рабочее колесо - такие одно время вращали генераторы первых двух гидроагрегатов. Поскольку гидроэлектростанция - сооружение колоссально дорогостоящее, разумно было свести его простой к самому минимуму. Первый, второй и третий гидроагрегаты работали на пониженном напоре, при этом первые два выдавали максимум по 150 МВт, а третий - 300, штатная же мощность составляет 335 МВт. Последующие три гидроагрегата сразу работали на номинальном напоре. Перевод агрегатов №1-3 на проектную мощность состоялся в 2008-2009 годах, и по некоторым данным прошедшее с момента пуска время своей выработкой электроэнергии они уже успели полностью окупить расходы на строительство ГЭС.
К слову, полная (установленная) мощность станции составляет 2010 МВт.
4 Водосбросная часть платины видна справа - именно там находятся затворы, позволяющие сбросить часть воды при угрозе переполнения водохранилища и сопряженного с ним разрушения станции. Левее находится рабочая - станционная часть плотины. Исполинскими ребрами отчетливо проступают водоводы, по которым вода подается на расположенные под машинным залом гидроагрегаты. Сам машинный зал находится внизу, чуть выше уровня нижнего бьефа (то есть уровня Буреи сразу за станцией вниз по течению), но на фотографии он скрыт бирюзовой галереей. Последняя служит защитой людей от мощных брызг во время холостых сбросов, когда излишки воды в обход генераторов сбрасываются через аварийные затворы справа.
5 Близ КПП (а режим на станции строгий, попасть туда довольно непросто - как-никак важный стратегический объект) установлен еще один памятник - создателям Бурейской ГЭС. Появился он в июне 2003 года, перед самым запуском станции.
6 Солидный холл здания ГЭС.
7 Бытовой момент: поскольку дорога от Благовещенска заняла немало времени, успел появиться здоровый аппетит. Правда, обеденные часы на станции уже миновали, и ассортимент блюд в служебной столовой оказался не особенно велик. Зато качество выше всяких нареканий - как в хорошем кафе. Ну а цены примерно на уровне нашей служебной столовой в Хабаровске. В принципе, все логично с позиций заботы о кадрах, особенно если учесть, что ГЭС находится в нескольких километрах от поселка Талакан, и столовая является тут безальтернативной точкой общепита.
8 Святая святых - центральный пульт управления станцией. На центральных цифровых табло в режиме реального времени выводятся фактическая мощность, вырабатываемся агрегатами ГЭС (в тот момент она составляла 726 МВт) и частота (50,04 Гц).
Левая часть щита отображает первые два гидроагрегата с трансформаторами и шины 220 кВ, на которые они работают и к которым подключены линии электропередачи соответствующего класса напряжения - двухцепные Бурейская ГЭС - Завитая и Бурейская ГЭС - Талакан (линии всегда именуются по направлению от генерации к потребителю). Правая часть щита показывает агрегаты с третьего по шестой, шины 500 кВ и линии этого же класса напряжения Бурейская ГЭС - Амурская и Бурейская ГЭС - Хабаровская №1 и 2. Сиреневым цветом показано кольцо 500 кВ, а желтым - шины 35 кВ. Вопреки первоначальным замыслам, физически 35-киловольтная часть так и не была построена: не нашли смысла «вешать» дополнительную обмотку на автотрансформаторы 220-500 кВ, так как это снизило бы общую надежность, а Талакан и без того имеет свою достаточно мощную подстанцию 220 кВ, позволяющую питать весь поселок. Зелено-желтые индикаторы отображают текущую мощность гидроагрегатов, нагрузку и напряжение на шинах.
Левая часть схемы находится в ведении диспетчеров расположенного в Благовещенске Амурского регионального диспетчерского управления (Амурского РДУ), а правая - в ведении уже Объединенного диспетчерского управления энергосистемами Востока (ОДУ Востока), находящегося в Хабаровске.
9 Дежурные на пульте станции отвечают за ведение режимов, пуск и остановку оборудования, подготовку к переключениям (связанным с выводом оборудования в ремонт, вводу в работу, ликвидацию аварийных ситуаций), передачу информации МЧС, общий контроль за состоянием станции и т.п. Разумеется, в части режимов (выработка мощности и электроэнергии, переключения и т.д.) они выполняют команды диспетчеров из упомянутых выше диспетчерских центров Системного оператора в Хабаровске и Благовещенске.
10 Небольшое селфи в лифте.
11 150-метровый машинный зал - кажущееся ажурным и наполненным воздухом огромное помещение, галереей висящее над водой в нижнем бьефе.
12 Под рифленым полом скрываются все шесть гидроагрегатов. Ось вращения их роторов расположена вертикально, и в зал выдается только часть верхнего подшипника. Расстояние между осями соседних агрегатов составляет 24 метра.
13 При необходимости круглый фальшпол снимается, и гидроагрегат может быть поднят для ремонта за крестовину при помощи двух мощных мостовых кранов. Вес гидроагрегата составляет 480 тонн, для его переноски используется специальная траверса.
14 В самом машинном зале было не очень-то и шумно, несмотря на работу четырех агрегатов из шести.
15 За машинным залом находится часть электрического хозяйства. Вот, к примеру, французский элегазовый генераторный выключатель. Вверх уходит отпайка на систему возбуждения генераторов; напряжение тут 15,75 кВ - такое же, как на выходе генератора. Фазы аккуратно помечены своим цветом.
16 Слева расположен шкаф системы регулирования агрегата. Гидроагрегаты имеют электрогидравлическую систему управления - пропускную способность водовода диаметром 8 метров регулируют специальными лопатками. Изменяя положение последних, управляют мощностью гидроагрегатов. Правее расположен шкаф управления маслонаполненной установки. Вся система регулирования работает от масла под давлением. Еще правее стоят два шкафа агрегатной автоматики.
17 Помещение оперативного персонала машинного зала. Дежурный персонал отвечает за контроль состояния не только оборудования в машзале, но и всей станции - от гребня плотины до нижней отметки - регулярно проводятся обходы и осмотры. Перевести контроль полностью на автоматику или на худой конец на совесть промышленного телевидения нельзя - человек часто может заметить начинающиеся неполадки гораздо раньше бездушных механизмов. Нос в состоянии уловить первоначальную стадию горения изоляции, уши могут заметить легкие посторонние шумы и т.д.
18 Начинается спуск в не работавший в тот момент гидроагрегат. Здесь можно видеть часть упомянутой выше маслонапорной установки. Справа находится масловоздушный котел. Масло несжимаемо, и его давлением управляют, регулируя давление воздуха.
19 Вход в шахту подпятника турбины. Подпятником называется подшипник, на котором висит весь гидроагрегат. Выкрашенные в зеленый цвет трубы относятся к системе технического водоснабжения, служащей для охлаждения генератора.
20 Непосредственно шахта подпятника. Сверху можно видеть ротор агрегата. Красным окрашена ванна подпятника, зеленые элементы - охладители. Слева находятся пневмоцилиндры воздушных тормозов, которые используют при плановых или аварийных остановках агрегата.
21 Внутри шахты турбины. Цилиндры на полу - сдвоенные сервомоторы, открывающие и закрывающие лопатки. Желтая конструкция в центре называется опорой подпятника - она передает вес генератора на бетонное основание.
22 Вал внутри опоры подпятника. Тут можно видеть турбинный подшипник, сдерживающий осевые биения.
От этой точки до воды оставалось всего около полутора метров.
23 Поскольку лифты, ведущие от подножья плотины на ее гребень, еще не были построены, наверх мы попали по серпантином поднимающейся по скале дороге. Конечно, не пешком - путь там не особенно близкий.
Кремовое здание справа - производственно-технологический комплекс (ПТК).
Сверху отлично просматриваются водоводы и расположенные у их основания блочные трансформаторы - по одному на каждый гидроагрегат. Первые два (справа) оснащены трансформаторами собственных нужд, понижающими напряжение на выходе генераторов до 6 кВ.
24 Собственные нужды станции включают в себя освещение, вентиляцию, отопление, потребление насосов откачки и т.д. и т.п.
25 Ведутся работы по укреплению скального основания левого берега. Необходимость в этой мере дополнительно выявили прошлогодние сбросы.
26 Козловой кран на гребне плотины. Его используют при ремонтах затворов и аварийных ремонтных затворов, для чего сначала поднимают массивные железобетонные плиты, а затем при необходимости и сами затворы. Именно при помощи кранов управляют водосбросными затворами. Кроме того, краны выполняют роль дополнительной ступени защиты на случай выхода из строя гидроприводов рабочих водоводов.
Футуристическое сооружение на скале вдали является баком чистой воды. При Бурейской ГЭС построена водоочистная станция, снабжающая не только саму ГЭС, но и поселок Талакан. Производительность вполне солидная - 4,5 тысяч кубометров в час.
27 Водохранилище Бурейской ГЭС. В момент съемки его уровень был ниже нормального подпорного уровня (НПУ), что неплохо заметно по внешнему виду берегов. Вообще же ежегодная сработка уровня водохранилища составляет порядка 16-19 метров.
28 Водохранилище тут имеет годовой цикл регулирования, то есть вода аккумулируется в половодный сезон года, а в маловодный - срабатывается. Этим водохранилище Бурейской ГЭС отличается, скажем, от Зейского - то имеет многолетний цикл регулирования. Впрочем, размеры тоже отличаются. На Бурее водохранилище горного типа - глубокое и со сравнительно небольшой площадью зеркала: при НПУ (256 метров над уровнем моря) всего 750 квадратных километров.
29 Протяженность водохранилища достигает 235 километров, при ширине всего лишь около пяти. При создании этого рукотворного озера было затоплено около 64 тысяч гектаров главным образом лесных земель. Любопытно, что большая их часть находится на территории Хабаровского края. И, кстати, создание водохранилища сделало необходимым сооружение обхода на части железнодорожной ветки Известковая - Чегдомын, соединяющей БАМ с Транссибирской магистралью. Заполнение водохранилища заняло более шести лет и завершилось только летом 2009 года.
30 На скале слева виднеется здание КРУЭ 500 кВ - комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией. Благодаря особенностям своей конструкции, такие распредустройства гораздо надежнее, компактнее и удобнее в эксплуатации, чем открытые.
Правее видны строения с помещениями для ремонта трансформаторов и щитового зала.
31 Вид на плотину с ведущей к распределительным устройствам дороги. Здесь хорошо видно, что водосбросы в нижней части выгнуты вверх - благодаря такому решению при холостых сбросах мощный поток воды не размывает дно у основания плотины. На деле там все еще хитрее - потоки воды отчасти гасят кинетическую энергию друг друга.
32 Слева кадр захватывает щитовой блок, здание которого можно было видеть издалека двумя снимками выше. Также тут запечатлен вход в бомбоубежище, легко узнаваемое по «грибам» вентиляции. В нем, насколько я понимаю, оборудован резервный пункт управления станцией.
33 Щитовой зал с комплектами защиты, скомпонованными по отходящим от распредустройств линиям.
34 Шкафы релейной защиты производства шведской компании ABB. Правда, этот один из крупнейших производителей электрооборудования уже давно выпускает часть своей аппаратуры на заводах в России.
Тут мне вспомнилась связанная с этой компанией история, рассказанная мне ветераном ОДУ Востока и, не побоюсь этого выражения, легендарным дальневосточным релейщиком Иваном Дмитриевичем Вдовенко.
В первой половине 2000-х годов релейщики ОДУ Востока очень плотно работали с ABB по использованию в устройствах компании функции автоматической синхронизации. Она предполагает автоматическое объединение частей энергосистемы, разделившихся в результате аварии, когда частота в обеих частях системы входит в определенный диапазон. Такая функция существенно облегчает труд диспетчера.
Поначалу представители АВВ просто не понимали, зачем это вообще надо. Дело в том, что европейские энергосистемы в отличие от российских достаточно компактны. Кроме того, схемы выдачи мощности на электростанциях в Европе предполагают большое количество линий электропередачи, и там просто нет проблемы выделения части энергосистемы на изолированную работу. В России же, с нашими огромными расстояниями, протяженными линиями электропередачи и неполными схемами выдачи мощности станций, рассинхронизация - явление отнюдь не невозможное. Релейщики Системного оператора долго объясняли шведским инженерам, зачем требуется функция автоматической синхронизации, и в конце концов она была реализована на деле.
35 Шкаф дифференциально-фазной защиты линии 500 кВ Бурейская ГЭС - Хабаровская №2.
36 В отличие от «пятисотки» распределительное устройство 220 кВ здесь открытого типа - слишком уж дорогим удовольствием является КРУЭ.
37 Чтобы сходу разобраться в таких хитросплетениях, нужно иметь наметанный глаз или опыт работы электромонтером. :) К примеру, шины тут, несмотря на свое формальное название, на деле выполнены проводами.
38 Элегазовый выключатель отечественного производства. В отличие от старых масляных выключателей здесь в качестве среды для гашения дуги между расходящимися контактами используется элегаз, то есть шестифтористая сера. Такие устройства дороже масляных, зато гораздо дешевле в эксплуатации, надежнее и безопаснее.
39 На переднем плане фигурируют опоры разъединителей. Разъединители предназначены для переключений в обесточенной цепи и применяются главным образом для создания безопасных условий при проведении ремонтов, отделяя участок сети, на котором производятся работы, от смежного электрооборудования, находящегося под напряжением, а также при переключениях в электроустановках с несколькими системами шин.
40 Собственно, предыдущий снимок и завершал мою беглую экскурсию по Бурейской ГЭС. Здесь же запечатлен поселок гидростроителей Талакан, где живут работники станции и их семьи. Строительство станции началось с создания необходимой инфраструктуры, причем дома практически сразу стали возводить капитальными.
На очереди рассказ про посещение мною второй ГЭС строящегося каскада - Нижне-Бурейской.
