Плюс 465 МВт

Госхолдинг «РусГидро» под занавес 2021 года объявил о старте проекта по масштабному обновлению Чирюртской ГЭС-1 (72 МВт), расположенной в Дагестане. Событие было приурочено к 60-летию запуска на этой станции первого гидроагрегата. За все время эксплуатации ГЭС-1 выработала более 24 млрд кВт*часов экологически чистой, возобновляемой электроэнергии. Но за столь солидный срок оборудование станции по понятным причинам выработало нормативный срок службы и достигло высокой степени износа.

В рамках модернизации планируется заменить оба гидроагрегата на более эффективное оборудование, что позволит увеличить мощность ГЭС до 80 МВт (сейчас проводятся конкурсные процедуры по выбору поставщиков турбин и генераторов), обновить гидромеханическое и электротехническое оборудование, а также отремонтировать гидротехнические сооружения (ГТС). 

Чирюртская ГЭС-1 в свое время стала первой из построенных на реке Сулак, сейчас же она является основой одноименного гидроэнергетического комплекса (входящего в состав Сулакского каскада), включающего также построенную на ее отводящем канале Чирюртскую ГЭС-2 (9 МВт) и Гельбахскую ГЭС (44 МВт). Но помимо основного производства, эта станция играет важную роль в обеспечении водоснабжения и орошения засушливых земель республики: ГТС станции обеспечивают забор воды в Хасавьюртский магистральный канал и канал им. Октябрьской Революции (один из источников водоснабжения Махачкалы и Каспийска), а также в Юзбаш-Аксайскую оросительную систему. 

Проект в Дагестане будет реализован в рамках масштабной Программы комплексной модернизации (ПКМ) гидрогенерирующих объектов, которую «РусГидро» последовательно реализует с 2012 года во всех своих филиалах и дочерних обществах. Саму программу стоимостью около 10,9 млрд долларов в госхолдинге утвердили еще в 2011 году. Для отечественной энергетики ПКМ уникальна и беспрецедентна. Главная особенность, которую не устают подчеркивать в «РусГидро» – ориентация не на точечную замену отдельных узлов и агрегатов, а на комплексную модернизацию объектов генерации как единых технологических комплексов, с полной заменой или глубокой реконструкцией как основного, так и вспомогательного оборудования, общестанционных систем и ГТС.

Эту программу «РусГидро» финансирует исключительно из собственных средств, без дополнительной нагрузки на потребителей ОРЭМ – в отличии от ДПМ, используемых для обновления тепловых электростанций. 

Всего на старте ПКМ была запланирована замена или реконструкция 154 турбин (55% от общего парка), 119 генераторов (42%), 176 трансформаторов (61%), 396 высоковольтных выключателей, около 8 тыс. единиц оборудования вторичной коммутации и более 4 тыс. единиц вспомогательного оборудования. Понятно, что планы в процессе проектирования на конкретных объектах постоянно актуализируются и дополняются; по данным на конец текущего года, с начала реализации Программы на станциях «РусГидро» заменили или реконструировали уже 126 гидротурбин, 111 генераторов, 82 силовых трансформатора, а также около 10 тыс. единиц вспомогательного оборудования (в том числе оборудования ГТС и вторичной коммутации). 

За счет реновации мощность модернизируемых станций «РусГидро» возросла уже на 465 МВт – это сопоставимо, например, со строительством еще одной Новосибирской ГЭС (кстати, благодаря ПКМ эта станция, единственная на реке Обь, стала мощнее – с 455 до 490 МВт). Только за 2021 год прибавка составила 12,5 МВт. К концу 2026 года, в соответствии с утвержденной производственной программой «РусГидро», мощность станций увеличится еще на 344,3 МВт. 

«Столь масштабная программа не только позволила переломить тенденцию старения оборудования, повысила надежность и эффективность станций «РусГидро», но и дала масштабный позитивный эффект далеко за пределами компании. Она позволила загрузить заказами российских производителей энергетического оборудования и их смежников, а также создать новые производства, такие как завод по изготовлению гидротурбин в Балаково», – описывают мультипликативные эффекты от реализации ПКМ в госхолдинге. 

На фоне гидроэнергетических строек, которые ведет «РусГидро» – в последние годы, впрочем, все больше в сегменте малых ГЭС, – работы в рамках ПКМ не всегда выглядят впечатляюще. Тем более что новости с таких объектов прилетают практически еженедельно. В этом году, например, запланированы пуски 10 обновленных гидроагрегатов на Волжской, Нижегородской, Саратовской, Воткинской, Рыбинской, Чебоксарской и Майнской ГЭС. В этой почти рутине – вот, заменили на какой-то станции еще один гидроагрегат, или обновили ОРУ – кажется, что ничего особенного и не случилось. Однако каждый год происходят и весьма знаковые события. О трех самых важных в уходящем 2021-м – в материале «Кислород.ЛАЙФ».

Полное гидротурбинное обновление

Один из самых масштабных проектов ПКМ в текущем году был реализован на Волжской ГЭС, крупнейшей в Европе (после запуска в 1961 году она некоторое время являлась и самой мощной в мире, в дальнейшем уступив пальму первенства гигантам на сибирских реках). В конце марта с вводом в эксплуатацию после реконструкции гидроагрегата №10 здесь завершилась многолетняя эпопея – замена всех гидротурбин. И теперь Волжская ГЭС стала четвертой по счету в «РусГидро» (после Камской, Жигулевской и Новосибирской) с полностью обновленным гидросиловым оборудованием. 

Нормативный срок службы гидроагрегаты, введенные в эксплуатацию в 1958–1962 годах, отработали еще к концу 1980-х. Но в те годы, понятное дело, было не до обновления станции. Первую турбину удалось заменить лишь в 1998-м (кто помнит тот год, оценят подвиг гидроэнергетиков), затем программа двигалась ни шатко, ни валко – по одной машине в два-три года. Для понимания масштабов: в машзале Волжской ГЭС установлено… 22 вертикальных гидроагрегата! Из них семь – мощностью по 115 МВт, пять – по 120 МВт и 10 – по 125,5 МВт. Все они оборудованы поворотно-лопастными турбинами, ПЛ-30/877-В-930 (17 шт.) и ПЛ-30/587-В-930 (5 шт.), работающими на расчетном напоре 20-21,5 метров (что типично для равнинных ГЭС Волжско-Камского каскада). В составе агрегатов – гидрогенераторы СВ2-1500/200-88 (16 шт.) и СВ2-1488/200-88УХЛ4 (6 шт.). Замена гидроагрегата, напомним, предполагает замену как турбины, так и генератора.

Обновление гидросилового оборудования Волжской ГЭС удалось поставить на поток только в рамках ПКМ «РусГидро». В 2011 году между госхолдингом и концерном «Силовые машины» был подписан договор, предусматривающий замену оставшихся гидротурбин и всех генераторов, за исключением малоиспользуемого и имеющего небольшую мощность гидроагрегата собственных нужд. Работы на станции с тех пор значительно ускорились – оставшиеся 15 турбин заменили за 10 лет. Новое генерирующее оборудование в «Силмаше» создавали с учетом современных достижений в области энергетического машиностроения, с улучшенными техническими характеристиками, более высоким КПД и повышенной эффективностью (если первые пять из замененных турбин обеспечивали мощность 120 МВт вместо 115 МВт на «старых», то все последующие – по 125,5 МВт). 

Все это уже позволило увеличить мощность ГЭС с 2541 МВт до 2671 МВт. А после замены всех генераторов (в этом году дошла очередь до 16-го), что случится в 2026 году, и, таким образом, полного обновления и перемаркировки всех гидроагрегатов, мощность Волжской ГЭС достигнет 2744,5 МВт! 

Кроме обновления гидросилового оборудования, в рамках ПКМ ведется замена гидромеханических устройств – затворов водосливной плотины и сороудерживающих решеток. В планах – реконструкция ОРУ 500 кВ с применением элегазового оборудования закрытой компоновки (все маслонаполненные кабели 220 и 500 кВ заменят на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена). В мае 2019 года впервые в России на Волжской ГЭС был введен в эксплуатацию фазоповоротный трансформатор, позволяющий обеспечивать выдачу в энергосистему увеличивающейся в результате модернизации мощности станции без дополнительного электросетевого строительства («Кислород.ЛАЙФ» рассказывал об это событии, вот ссылка). «Можно сказать, что предприятие переживает свое второе рождение. Гидроэнергетики активно меняют устаревшее со временем оборудование, повышают эффективность, надежность и безопасность электростанции. Темпы происходящих обновлений очень высокие», – радуется директор Волжской ГЭС Олег Лытиков. 

«Модернизация гидроагрегатов Волжской ГЭС – один из первых проектов, когда завод-изготовитель осуществлял не только производство и поставку оборудования, но и монтаж, пуск гидроагрегатов в работу силами подрядных организаций. Без малого 10-летний опыт работы продемонстрировал эффективность выбранной организационной схемы выполнения работ. «Силовые машины» показали себя профессиональным и ответственным интегратором. Опыт, накопленный в ходе модернизации первых гидроагрегатов, позволил сократить длительность монтажа последующих, а также применить его на других проектах, реализуемых в настоящее время в компании», – рассказывает директор Департамента реализации производственных программ «РусГидро» Алексей Никитин.

В корпоративном издании «Вестник РусГидро» рассказано об интересной судьбе гидроагрегата со станционным №1. «Его турбина и генератор были экспериментальными и предназначались для натурных испытаний передовых конструктивных и технических решений. Именно на нем впервые было опробовано водяное охлаждение обмотки статора генератора, которое позднее было внедрено на агрегатах Красноярской ГЭС. Так что первый по номеру агрегат был введен в эксплуатацию последним по счету – в ноябре 1962 года – и прослужил почти четверть века. В 1986 году назрела необходимость реконструировать турбину, поскольку одни экспериментальные узлы исчерпали свой эксплуатационный ресурс, а другие оказались недостаточно надежными и требовали больших трудозатрат во время ремонтов. К тому же рабочее колесо турбины повредили бревна во время сильнейшего паводка 1979 года». 

Российские энергомашиностроители тогда создали новое рабочее колесо пропеллерного типа ПР-30/587а-В-930 с безмасляной втулкой и переменным углом установки лопастей. Эта турбина отработала почти 30 лет. «К сожалению, из-за поломки уникального механизма, поворачивающего лопасти, их пришлось зафиксировать в одном положении. Поэтому агрегат эксплуатировался только в узком диапазоне нагрузок – от 100 до 115 МВт – и не мог полноценно участвовать в системе автоматического регулирования частоты и активной мощности». Эксперименты завершились в 2017 году, после замены турбины, генератора, вспомогательного оборудования, системы автоматики и управления. В результате мощность машины выросла на 10,5 МВт, а станция получила гидроагрегат, идентичный по конструкции другим новым машинам, что упрощает его эксплуатацию. 

Итогом модернизации Волжской ГЭС стало не только повышение ее установленной электрической мощности УЭМ), но и прирост выработки. По итогам прошлого года станция выработала 14,1 млрд кВт*часов (при среднемноголетних 11,5 млрд кВт*часов), на 15% больше, чем в 2019-м. Более высокие производственные результаты за всю историю эксплуатации отмечались лишь дважды: в 1990-м (14 млрд 265 млн кВт*часов) и в 1994 году (14 млрд 239 млн кВт*часов). «Увеличение выработки в 2020 году было обусловлено эффективным планированием водно-энергетических режимов в условиях повышенной водности в водохранилища Волжско-Камского каскада ГЭС. Однако показатели выработки электроэнергии также отражают и результаты технического перевооружения и надежной работы основного генерирующего оборудования Волжской ГЭС», – заявляли в «РусГидро».

А в мае 2021 года Волжская ГЭС достигла максимального значения месячной выработки за весь период эксплуатации, что составило 1 млрд 835 млн кВт*часов! Но главное – это рост надежности станции. Пуск нижней, наиболее мощной ступени Волжско-Камского каскада, позволил в 1960-е ликвидировать дефицит электроэнергии в стране, а также объединил между собой крупные энергосистемы Центра, Поволжья и Юга России. Сегодня Волжская ГЭС служит для покрытия пиковой части графика нагрузки во всей ЕЭС России: при необходимости, как и любая ГЭС, она способна в считанные минуты существенно увеличить объемы выработки. Что и обеспечивает системную надежность энергосистемы. Так что обновление такого узла – дело стратегическое, усиливающее энергобезопасность страны.

От Волги и до Енисея

В марте 2021 года завершилась замена гидроагрегата №2 на Нижегородской ГЭС – эта машина работала с 1955 года! Новую произвели также на «Силмаше», заменили гидротурбину и маслонапорную установку, генератор, релейную защиту и автоматику, генераторный выключатель и токопроводы. В рамках монтажных работ, выполненных АО «Гидроремонт-ВКК», дочерней организацией «РусГидро», была установлена еще и новая система сжатого воздуха давлением 70 атмосфер, и современные системы автоматического управления и виброконтроля. 

Это был первый шаг в рамках ПКМ: всего на станции заменят все восемь гидроагрегатов, шесть из которых сейчас имеют мощность 65 МВт, а два – по 68 и 72,5 МВт соответственно. Поворотно-лопастные турбины ПЛ 20-В-900 (1 шт.) и ПЛ 510-ВБ-900 (7 шт.) работают при расчетном напоре 14 метров (максимальный – 17,5 метров), они четырехлопастные, с диаметром рабочего колеса 9 метров. Вертикальные синхронные гидрогенераторы СВ 1345/145-96 (1 шт.) и СВ 1340/155-96 (7 шт.) имеют максимальную мощность 80 МВт, однако их располагаемая мощность ограничена возможностями турбины и составляет 65-68 МВт.

Эту ситуацию ПКМ исправит. мощность гидроагрегата №2 после перемаркировки, например, уже выросла на 7,5 МВт, с 65 до 72,5 МВт, что позволило увеличить УЭМ всей станции до 530,5 МВт. После замены всего гидросилового оборудования Нижегородская ГЭС станет мощнее на 57 МВт (с 523 до 580 МВт).

Следующим под обновление пойдет гидроагрегат со станционным №1. Но модернизация этой станции, естественно, не ограничивается гидросиловым оборудованием – здесь уже заменили силовые трансформаторы, оборудование распределительных устройств, затворы водосливной плотины. Продолжается и реконструкция автодорожного перехода через сооружения ГЭС, а также системы дренажа пойменной плотины № 1-2. Интересно, что даже в условиях работы неполным составом генерирующего оборудования (замена гидроагрегата №2 шла с июля 2019 года, а с 1 августа по 8 ноября 2020 года находился в плановом капитальном ремонте гидроагрегат №3) по итогам прошлого года Нижегородская ГЭС установила рекорд по производству электроэнергии за весь 65-летний период эксплуатации: более 2,35 млрд кВт*часов! Конечно, то достижение было связано с многоводным периодом на Волге, аномально теплой зимой, ранним весенним половодьем и продолжительным дождевым паводком (суммарный приток воды в Горьковское водохранилище в 2020 году был на 36% больше среднемноголетнего), а также грамотным планированием работы станции. Но то ли еще будет после модернизации!

В ноябре первый гидроагрегат со станционным №3 в рамках ПКМ заменили и на Майнской ГЭС в Хакасии. Эта станция является контррегулятором Саяно-Шушенской, ее водохранилище регулирует колебания уровня воды, которые возникают при смене режимов вышестоящего гиганта, благодаря чему крупнейшая по мощности в стране ГЭС может без последствий для водопользователей ниже по течению изменять свою мощность в соответствии с потребностями энергосистемы. Хотя в эксплуатацию Майнскую ГЭС ввели в 1985 году, машины на ней давно достигли высокой степени износа. Связано это еще и с тем, что они постоянно находятся в работе. Среднегодовая выработка этой ГЭС составляет около 1,5 млрд кВт*часов, что сравнимо с результатами крупных электростанций (всего с момента ввода в эксплуатацию Майнская ГЭС выработала более 47 млрд кВт*часов возобновляемой электроэнергии).

В ходе работ, продлившихся около года, на гидроагрегате №3 заменили гидротурбину и гидрогенератор, а также системы управления. Новое оборудование поставили новосибирский «ЭЛСИБ» и тот же «Силмаш». В декабре аналогичные работы начались на гидроагрегате №1. Займут они также около года: на первом этапе будет демонтирован старый гидроагрегат. Уже извлечен ротор генератора, ведется разборка статора. 

Полностью завершить замену трех гидроагрегатов Майнской ГЭС планируется в 2023 году. Скорость оправданна: это позволит устранить ограничения располагаемой мощности в размере 96 МВт и довести ее до проектной величины 321 МВт. 

Также на Майнской ГЭС уже заменили устаревшее ОРУ на современное КРУЭ 220 кВ, генераторные выключатели, системы возбуждения и электрической защиты. В сентябре в сеть был включен и первый из трех блочных силовых трансформаторов – это важный элемент схемы выдачи электроэнергии и мощности в энергосистему. Они обеспечивают преобразование напряжения, вырабатываемого гидрогенераторами станции, в напряжение и ток линий электропередачи. Майнская ГЭС оснащена тремя силовыми трансформаторами, нормативный срок службы которых тоже давно истек; новый трансформатор мощностью 125 МВА был изготовлен в России, оборудован современными системами охлаждения, мониторинга и безопасности. Ввод их в работу будет синхронизирован с обновлением гидросилового оборудования станции.

И на Кубани

В рамках ПКМ реализуются самые разнообразные проекты и на Каскаде Кубанских ГЭС. Этот филиал «РусГидро» управляет уникальной гидросистемой, в структуру которой входит десять ГЭС и одна из трех ГАЭС в России – суммарной мощностью 481,9 МВт и среднегодовой выработкой 1,5 млрд млрд кВт*часов (вспоминаем про Майнскую ГЭС!). Все они расположены в руслах Большого Ставропольского канала (ГАЭС, ГЭС-1, ГЭС-2, ГЭС-3 и ГЭС-4), водозаборный узел которого находится у города Усть-Джегута, и Невинномысского канала (Свистухинская, Сенгилеевская, Егорлыкская, Егорлыкская ГЭС-2 и Новотроицкая ГЭС), водозаборный узел которого расположен у Невинномысска.

Гидросооружения каскада, являющиеся составными частями каналов, находятся на территории двух субъектов РФ – Карачаево-Черкесской Республики и Ставропольского края. Общая протяженность каскада от плотины Кубанского водохранилища до Новотроицкой ГЭС составляет 235 км. Кроме своего прямого назначения – производства электроэнергии – этот каскад решает и ряд важнейших для двух южных регионов задач: создание систем питьевого и промышленного водоснабжения, а также регулирование стока, позволяющее осуществлять борьбу с паводками и наводнениями, обеспечивая безопасность населения. 

Строительство гидроэлектростанций на Большом Ставропольском канале стартовало в 1957 году. По проекту института «Гидропроект» там построили пять объектов – ГЭС-1 и ГЭС-2 (пуски в 1967 году), ГАЭС (1968 год), ГЭС-4 (1970 год) и ГЭС-3 (1971 год). Позже, в 1973 году, к каскаду присоединили ранее построенные Свистухинскую, Сенгилеевскую и Егорлыкскую ГЭС, а в 1994 году – Новотроицкую ГЭС. В 2011 году в состав вошла новая Егорлыкская ГЭС-2, а в декабре 2020 года – Барсучковская малая ГЭС. Все они сегодня поделены на три группы: Куршавская, суммарной мощностью 237 МВт (ГАЭС, ГЭС-1 и ГЭС-2), Барсучковская (182,05 МВт: ГЭС-3, ГЭС-4, Свистухинская ГЭС и Барсучковская МГЭС), и Сенгилеевская (48,4 МВт, кроме одноименной ГЭС, еще две Егорлыкские и Новотроицкая).

На Сенгилеевской ГЭС в этом году была развернута реконструкция ГТС водоподводящего тракта: завершены работы по демонтажу напорного трубопровода и уравнительной башни станции высотой 33 метра. В декабре начато бетонирование блоков основания новой башни, она предназначена для защиты оборудования станции от гидроударов. Работы ведет АО «ЧиркейГЭСстрой», дочерняя организация «РусГидро». Напорные трубопроводы Сенгилеевской ГЭС нужны для подачи воды на гидротурбины станции, длина каждого из трех трубопроводов составляет 125 метров, а диаметр – 2,6 метра. Они эксплуатировались с момента ввода станции в эксплуатацию в 1953 году. Заменят здесь также и аварийно-ремонтные затворы, обеспечивающие быстрое перекрытие тока воды в нештатных ситуациях. На следующем этапе на станции заменят и гидроагрегаты, в результате чего ее мощность возрастет с 15 до 18 МВт. 

На Кубанской ГАЭС, от работы которой зависит нормальное функционирование всех станций каскада, в рамках ПКМ заменят все гидросиловое, гидромеханическое и электротехническое оборудование. Запланировано даже строительство нового здания ГАЭС (подробнее читайте вот здесь). А началось все с ввода в эксплуатацию нового КРУЭ 110 кВ и силового трансформатора. Первая очередь такого же КРУЭ в этом году была поставлена под напряжение и на Свистухинской ГЭС (завершить работы планируется весной 2022 года). В ближайшее время планируется завершить работы по монтажу КРУЭ также на Кубанской ГЭС-1 и Сенгилеевской ГЭС.

Распределительное устройство является частью схемы выдачи электроэнергии, обеспечивающее связь ГЭС с энергосистемой. «В отличие от традиционных распределительных устройств открытого типа КРУЭ очень компактно, размещение оборудования в закрытом помещении обеспечит его защиту от неблагоприятных погодных воздействий, будет способствовать надежности работы и снижению затрат на ремонты», - говорит директор Каскада Кубанских ГЭС Виталий Шульженко. Также такие устройства пожаробезопасны и почти не требуют обслуживания. 

Всего в рамках ПКМ предусмотрена замена на КРУЭ в течение ближайших лет открытых распредустройств восьми станций Каскада – за исключением новых Егорлыкской ГЭС-2 и Барсучковской МГЭС, а также Новотроицкой ГЭС, на которой такое оборудование было смонтировано ранее. На остальных станциях будут установлены КРУЭ-110 кВ, а на ГЭС-2 и ГЭС-4 – также КРУЭ-330 кВ.