Плюс 553 МВт
Для Рыбинской ГЭС (входит в Каскад Верхневолжских ГЭС «РусГидро»), одной из старейших в России, которая входит в число объектов культурного наследия (ее первый гидроагрегат запустили в ноябре 1941-м, в разгар Битвы за Москву), 2022 год стал знаковым – здесь полностью завершилось обновление всех шести гидроагрегатов. Последним в прошлом году стал гидроагрегат под ст. №5, который был введен в эксплуатацию 15 августа 1945 года. То есть отработал… 75 лет! Понятно, что машина давно выработала нормативный срок службы и достигла высокой степени износа!
Замену, как и прежние пять, изготовили на Ленинградском металлическом заводе «Силовых машин». На всех гидроагрегатах меняли не только турбину и генератор, но также системы возбуждения, автоматики и вспомогательное оборудование. В результате мощность Рыбинской ГЭС суммарно увеличилась с 330 МВт до 386,4 МВт!
Этот проект, как и многие другие, был частью масштабной Программы комплексной модернизации (ПКМ) гидроэлектростанций «РусГидро», в рамках которой госхолдинг планирует заменить половину парка гидротурбин, генераторов и трансформаторов на своих ГЭС и ГАЭС. Рыбинская ГЭС стала четвертой крупной станцией «РусГидро», на которой гидросиловое оборудование в рамках ПКМ обновили полностью. Ранее подобные работы завершились на Камской, Жигулевской и Новосибирской ГЭС. А в ближайшие несколько лет компанию им должны составить Волжская, Саратовская, Майнская и Угличская ГЭС, и ряд других станций.
Как неоднократно подчеркивал «Кислород.ЛАЙФ», такая программа обновления устаревшего и изношенного оборудования уникальна и беспрецедентна для отечественной энергетики в целом, а не только для гидроэнергетики. В отличие от других крупных владельцев ГЭС в стране, «РусГидро» в ходе своей ПКМ ориентируется не на точечную замену отдельных узлов и агрегатов, а на комплексную модернизацию генерирующих объектов как единых технологических комплексов. Поэтому меняют и модернизируют на станциях не только основное, но и вспомогательное оборудование, а также т.н. «общестанционные» системы. А кое-где проводят и реконструкцию гидротехнических сооружений.
На Рыбинской ГЭС, например, кроме гидроагрегатов, полностью заменили силовые трансформаторы, оборудование распределительных устройств, аварийные затворы и сороудерживающие решетки. В планах еще осталось поменять ремонтные и рабочие затворы водосбросной плотины.
Во многом из-за такого широкого охвата проекты в рамках ПКМ растягиваются порой на несколько лет (особенно это характерно для мощных ГЭС), из-за чего красные ленточки на станциях разрезают не так уж и часто. Но зато в итоге этой системной и кропотливой работы «РусГидро», которое управляет 30 ГВт из порядка 50 ГВт общей установленной мощности гидрогенерации в РФ, получает полностью обновленные объекты, без оборудования, отработавшего нормативный срок эксплуатации. Фактически, это ГЭС с «обнуленным» жизненным циклом, хотя для таких сооружений он и так исчисляется столетиями.
По данным на начало текущего года, за все 11 лет действия Программы на станциях «РусГидро» заменили или реконструировали уже 127 гидротурбин (из запланированных на старте ПКМ 154), 122 генераторов (план – 119), 92 силовых трансформатора, более 10 тыс. единиц вспомогательного оборудования, вторичной коммутации, и ряд гидротехнических сооружений. Общий прирост установленной мощности ГЭС за счет проектов ПКМ по итогам прошлого года составил 553 МВт, что можно сравнить с появлением в составе «РусГидро» еще одной крупной ГЭС – вроде Камской (552 МВт) или Усть-Среднеканской (570 МВт).
Учитывая, что гидроэнергетическое строительство в постсоветскую эпоху в России (за исключением завершения ряда еще оставшихся в наследство долгостроев вроде Богучанской и Зарамагской ГЭС) сместилось в сегмент малых станций (благодаря наличию инструмента для возврата инвестиций в такие стройки – ДПМ ВИЭ), это очень весомая прибавка к установленной мощности. Причем полученная, по факту, за счет замены оборудования и, как следствие, повышения системной эффективности. Важно, что «РусГидро» финансирует ПКМ исключительно из собственных средств, то есть без дополнительной нагрузки на потребителей ОРЭМ – в отличии от проектов по ДПМ, используемых для обновления тепловых электростанций (и строительства объектов ВИЭ-генерации).
Всего за 2022 год «РусГидро» модернизировало восемь гидроагрегатов общей мощностью 598 МВт на пяти гидроэлектростанциях. На Воткинской, Майнской и уже упомянутой выше Рыбинской заменили по одному гидроагрегату, на Саратовской ГЭС – сразу три гидротурбины, а на Чебоксарской – реконструировали гидроагрегат, заменив на нем статор генератора и механизм поворота лопастей рабочего колеса (еще на одном гидроагрегате был обновлен только генератор). За счет проведенной перемаркировки (процедуры документального оформления изменения мощности), в том числе и на машинах, замененных в предыдущие годы, мощность действующих ГЭС «РусГидро» всего за год увеличилась на 88 МВт. Самую большую прибавку получили на Волжской ГЭС (63 МВт), на Воткинской мощность выросла на 15 МВт, на Рыбинской – на 10 МВт. Кроме того, были сняты ограничения располагаемой мощности Майнской ГЭС в объеме 32 МВт.
Кстати, на Рыбинской ГЭС в прошлом году прошел плановый текущий ремонт гидроагрегата №1, замененного в рамках ПКМ еще в июне 2018 года. Специалисты провели полную ревизию турбины с ремонтом турбинного подшипника, осмотром камеры, направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса, выполнили чистку щеточного узла и обмотки гидрогенератора, маслоохладителей подпятника, а также ремонт вспомогательного оборудования (насосов и фильтров технического водоснабжения, оборудования маслонапорной установки). Что интересно – серьезных дефектов оборудования выявлено не было. Состояние гидроагрегата признано хорошим, что подтверждает надежность и эффективность эксплуатации.
В 2023 году «РусГидро» планирует продолжить обновление гидроагрегатов Угличской, Нижегородской, Чебоксарской, Воткинской, Саратовской, Волжской и Майнской ГЭС, завершить реконструкцию ОРУ-110 кВ Кубанских ГЭС-2 и Егорлыкской ГЭС, приступить к техническому перевооружению гидроагрегатов и ОРУ-330 кВ Чиркейской ГЭС, ОРУ-500 кВ Волжской ГЭС, ОРУ-330 кВ Кубанской ГЭС-2, а также ОРУ-110 кВ и ОРУ-330 кВ Кубанской ГЭС-4. Работы по масштабной реконструкции продолжатся также на Эзминской ГЭС в Северной Осетии, на Сенгилеевской ГЭС в Ставропольском крае и на Кубанской ГАЭС в Карачаево-Черкессии – там планируется провести полную замену всего устаревшего оборудования и отремонтировать ГТС.
Воткинская ГЭС. Как уже было сказано выше, на Воткинской ГЭС в прошлом году заменили один гидроагрегат. Эта станция стоит на Каме в районе Чайковского в Пермском крае и является второй ступенью Камского каскада, а также одним из ключевых объектов генерации в ОЭС Урала. Электроэнергию и мощность из этого узла получают потребители Пермской, Удмуртской, Кировской, Башкирской и Свердловской энергосистем, также ГЭС участвует в автоматическом регулировании частоты и перетоков мощности по линиям электропередач «Центр – Урал».
Здесь изначально было установлено 10 вертикальных гидроагрегатов с поворотно-лопастными турбинами, произведенными в начале 1960-х на предприятиях, которые сегодня входят в концерн «Силовые машины». В рамках ПКМ «РусГидро» планируется заменить здесь все это износившееся гидросиловое оборудование. По условиям договора, подписанного в 2014 году с «Силмашем», концерн изготовит и поставит на Воткинскую ГЭС десять комплектов гидросилового оборудования, каждый из которых включает в себя турбину того же типа ПЛ в комплекте с системой регулирования, гидрогенератор, а также вспомогательные системы. Новые агрегаты имеют улучшенные технические характеристики, отличаются надежностью и высокой экологической безопасностью.
К настоящему времени на Воткинской ГЭС заменили уже шесть гидроагрегатов, первый из них заработал с 2017 года, с тех пор новые машины вводились ежегодно. В июне 2022-го ввели гидроагрегат №8, который «пахал» с 1963-го, то есть почти 60 лет. После завершения предусмотренных нормативной документацией испытаний машина была перемаркирована на мощность 115 МВт (вместо 100 МВт у «старого» гидроагрегата). В июле на Воткинской ГЭС стартовала замена гидроагрегата со ст. №10, седьмого в рамках ПКМ. Он также работал с 1963 года. Работы на нем завершат в текущем году.
Майнская ГЭС. На этой станции, которая является контррегулятором крупнейшей по мощности в России Саяно-Шушенской ГЭС (обе они расположены на реке Енисей в Хакасии), с 1980-х работало три вертикальных гидроагрегата с турбинами ПЛ, изготовленными «Турбоатомом» и ЛМЗ. По меркам гидроэнергетики это не самое старое оборудование, тем не менее, оно уже выработало нормативный срок службы и достигло высокой степени износа. В 2021-м году на станции заменили гидроагрегат со ст. №3, в 2022 – со ст. №1. На 2023 год остался еще один.
В ходе модернизации здесь также меняют турбину и генератор, системы управления и вспомогательные элементы. Интересно, что рабочее колесо, снятое с турбины со ст. № 1 Майнской ГЭС, в прошлом году было безвозмездно передано Саяно-Шушенскому филиалу Сибирского федерального университета, который расположен в Черемушках, рядом с СШГЭС. У филиала есть учебно-производственная лаборатория гидравлики и гидромеханики, так что оборудование в качестве учебно-методического экспоната окажется там востребовано. И позволит будущим гидроэнергетикам наглядно изучать устройство одной из самых крупных поворотно-лопастных турбин в России.
В декабре 2022-го стартовали работы по замене гидроагрегата со ст. №2. Новое оборудование, произведенное «Силмашем» (турбина) и «Элсибом» (генератор), позволит в том числе и устранить существующие ограничения располагаемой мощности станции. При этом модернизация ГЭС не ограничивается гидроагрегатами – уже заменили устаревшее оборудование распределительного устройства на современное КРУЭ 220 кВ, генераторные выключатели, системы возбуждения и электрические защиты. В связке с обновлением гидроагрегатов реализуется и проект замены силовых трансформаторов.
Саратовская ГЭС. Эта станция, которая по установленной мощности входит в ТОП-10 крупнейших в России, в конце 2022 года отметила 55 лет со дня пуска первых гидроагрегатов. За это время ГЭС выработала более 309 млрд кВт*часов электроэнергии, которых хватило бы на обеспечение всего населения Саратовской области в течение 125 лет! В машинном зале длиной почти в 1 км (самый протяженный среди всех ГЭС в стране) здесь работает 24 гидроагрегата: 22 вертикальных и два горизонтальных.
Вертикальные турбины типа ПЛ работают на расчетном напоре 9,7 метров (самый низкий среди ГЭС Волжско-Камского каскада), но имеют при этом диаметр рабочего колеса 10,3 метров (по этому показателю это крупнейшие турбины подобного типа в России). Горизонтальные капсульные гидроагрегаты имеют мощность по 54 МВт (это крупнейшие машины такого типа в стране), но также оборудованы поворотно-лопастными турбинами, работающими на напоре 11,4 метров.
ПКМ «РусГидро» на Саратовской ГЭС происходит последовательно и планомерно. Техническое перевооружение сохраняет высокий темп: на данный момент из 24 гидроагрегатов обновлены 18, то есть заменено три четверти основного генерирующего оборудования, обеспечивающего надежность энергосистемы Средней Волги (наряду с Балаковской АЭС Саратовская ГЭС – один из основных объектов генерации всей ОЭС).
За 2022 год на станции заменили сразу три гидротурбины (гидрогенераторы на них заменили еще в начале 2000-х). В январе – на гидроагрегате №2, в июне – №20, в декабре – №12. Работы везде проводятся стандартные: меняют рабочее колесо и его камеру, крышку и вал турбины, турбинный подшипник, направляющий аппарат, вспомогательное оборудование. Новые турбины, естественно, обладают улучшенными техническими характеристиками, отвечают всем современным требованиям экологической безопасности и отличаются более высокой эффективностью.
В настоящее время продолжается замена турбин на агрегатах №17 и №15. Использование более эффективных турбин позволяет увеличивать мощность станции, с начала модернизации она уже возросла на 67 МВт. А до конца текущего года этот параметр планируется довести до 1445 МВт.
Чебоксарская ГЭС. На этой станции в 2022 году ввели в эксплуатацию гидроагрегат №7 с обновленным гидрогенератором, 11-ый из 18-ти, которые предстоит реконструировать здесь в рамках ПКМ, а также завершили модернизацию турбины гидроагрегата №9.
Проект имеет особенности – рабочие колеса гидротурбин на этой ГЭС с 2008 года последовательно, причем в заводских условиях, переводят в поворотно-лопастной режим (на сегодняшний день реконструированы 16 из 18 колес), а затем уже меняют и гидрогенераторы (у 12-ти из них уже заменили статоры и железо ободов ротора). И устанавливают новые системы автоматического управления. Все оборудование поставляют «Силовые машины».
Модернизация направлена на повышение безопасности и надежности работы оборудования Чебоксарской ГЭС, сокращение ремонтных и эксплуатационных затрат. В 2023 году планируют модернизировать гидроагрегат №12, на котором будет выполнен аналогичный комплекс работ.
Кстати, в конце июня 2022 года на этой ГЭС, самой молодой в Волжско-Камском каскаде, был выработан 90-миллиардный киловатт-час с начала эксплуатации. Для сравнения: такого количества электроэнергии хватило бы для электроснабжения всей России в течение 30 дней (например, в 2021 год энергопотребление в стране составило 1090,4 млрд кВт*часов). Ежегодно ГЭС производит в среднем 2,2 млрд кВт*часов (в маловодный прошлый год – 1,43 млрд кВт*часов), и остается самым большим объектом генерации Чувашии: вырабатывает больше половины всей электроэнергии, которая производится в республике, и свыше 40% от объема энергопотребления. Снабжает она не только Чувашскую Республику, но и другие регионы – благодаря своему расположению на стыке энергосистем Средней Волги и Урала.
Не только гидроагрегаты
Значительный объем работ в рамках ПКМ был выполнен в 2022 году и в части модернизации электротехнического оборудования. Так, новый силовой трансформатор смонтировали на Майнской ГЭС, велось строительство зданий новых распределительных устройств на четырех станциях Каскада Кубанских ГЭС. Но самый крупный проект замены трансформаторов, критически важного оборудования, обеспечивающего выдачу мощности гидроэлектростанции в энергосистему, был завершен на Воткинской ГЭС. Здесь это было сделано для обеспечения перетоков мощности, повышения надежности и безопасности работы станции.
Проведенные работы тесно связаны с увеличением мощности ГЭС в результате параллельно ведущейся замены гидроагрегатов. Станция выдает электроэнергию на напряжениях 110, 220 и 500 кВ. Парк трансформаторов и автотрансформаторов насчитывает 11 единиц четырех различных типов. Первые из них были заменены в 2018 году, последними в 2022 году стали автотрансформаторы 5АТ и 6АТ, которые передают электроэнергию от гидроагрегатов №9 и №10 на ОРУ 220 кВ и 110 кВ. Новые автотрансформаторы изготовлены в России, каждый из них имеет мощность 300 МВА, что на 50 МВА больше, чем у «старого» оборудования.
Также на Воткинской ГЭС в конце 2022 года в рамках ПКМ ввели в эксплуатацию еще и новый главный щит управления (ГЩУ). «Старый» щит эксплуатировался с момента ввода станции, то есть более 60 лет, его оборудование морально устарело и достигло высокой степени износа. Новый ГЩУ был спроектирован входящим в группу «РусГидро» институтом «Ленгидропроект». Монтажные работы были проведены в 2021-2022 годах, с поэтапным подключением оборудования ГЭС к новым панелям управления.
«На новом ГЩУ вся информация о работе ГЭС выводится на единый мозаичный щит и масштабируемые видеостены, что позволяет контролировать состояние и режимы работы Воткинской ГЭС, управлять технологическим процессом выработки электроэнергии, оперативно реагировать на любые нештатные ситуации. С помощью светодиодной матричной индикации на ГЩУ представлена актуальная схема электрических соединений ГЭС. В режиме реального времени отображается режим работы станции, аварийная и предупредительная сигнализация, сведения о состоянии оборудования и другие параметры. Для отображения информации с систем управления и видеонаблюдения ГЭС установлены семь мониторов», – рассказали в «РусГидро».
А на Саратовской ГЭС полностью завершили и модернизацию противоаварийной автоматики, которая началась в 2017-м – также в рамках ПКМ. Это позволило значительно повысить уровень надежности во всей энергосистеме региона. «Сроки реализации проекта были обусловлены постоянным изменением конфигурации электрических сетей Саратовской области. В связи с чем каждый этап требовал дополнительных согласований и новых технических решений. Сегодня система противоаварийной автоматики ГЭС – это современный комплекс оборудования и микропроцессорной техники российского производства с использованием прогрессивного программного обеспечения. Она состоит более чем из трех десятков устройств и охватывает важнейшие системы автоматического управления станции. Теперь противоаварийная автоматика ГЭС способна более эффективно осуществлять регулирование энергосистемы Саратовской области, и в случае необходимости, ограничивать или прекращать развитие аварийных режимов в ней», – сообщили в «РусГидро».
А на Чебоксарской ГЭС в прошлом году ввели в эксплуатацию новые устройства передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК) на линиях электропередачи 500 кВ «Чебоксарская ГЭС – Нижегородская» и «Чебоксарская ГЭС – Помары», которые участвуют в перетоках электроэнергии между Центром европейской части России и Уралом, обеспечивая тем самым надежную работу ЕЭС страны. «Современные устройства передачи аварийных сигналов и команд российского производства выполнены на микропроцессорной основе. Новое оборудование ввели в работу взамен устаревшего микроэлектронного и электромеханического. Модернизация позволила существенно увеличить скорость и количество передаваемых и принимаемых команд противоаварийной автоматики. В результате снижается вероятность технологических нарушений и повышается надежность работы единой энергосистемы. Замена УПАСК поможет сократить объемы проверок и ремонтов оборудования, а также затраты на его техническое обслуживание», – объяснили в компании.
На Сенгилеевской ГЭС в 2022 году продолжалась реконструкция ГТС. Фактически проект модернизации предусматривает сооружение новой станции с полной заменой всего оборудования и большинства гидротехнических сооружений. Еще в 2021 году там демонтировали старые напорный трубопровод и уравнительную башню, а в 2022 году приступили к монтажу новых. Был начат демонтаж оборудования в здании ГЭС, которое планируется полностью разобрать и возвести на этом месте новое.
Продолжалась реализация очень сложного проекта по модернизации Кубанской ГАЭС – первой гидроаккумулирующей электростанции России, которая работает уже более полувека. Здесь будет построено совершенно новое здание ГАЭС, отличающееся от существующего и расположением, и конструкцией. В прошедшем году было начато сооружение котлована для нового здания, а начало бетонных работ запланировано уже на текущий год.
Еще один интересный проект – модернизация Эзминской ГЭС в Северной Осетии, которая много лет была крупнейшей электростанцией в регионе. Здание станции тут сохранится, но вот внутри него будет заменено все – гидроагрегаты, затворы, электротехническое оборудование, кран машинного зала. В 2022 году здесь полностью (включая закладные части, что практикуется очень редко) демонтировали гидроагрегаты и начали монтаж новых машин. Одновременно велись работы по капитальному ремонту головного узла и деривации станции с заменой всего оборудования, а также заменой ослабленных и поврежденных участков бетона.
За счет реализации Программы комплексной модернизации растет не только общая мощность ГЭС «РусГидро», но и надежность гидрогенерации. Среди знаковых событий этого года – завершение замены гидротурбин на Волжской ГЭС.
Госхолдинг «РусГидро» официально ввел в эксплуатацию Зарамагскую ГЭС-1 в Северной Осетии. Уникальный в техническом отношении объект позволит разом повысить уровень энергообеспеченности горной республики с 20% до 70%. С подробностями из Алагирского ущелья – «Кислород.ЛАЙФ».