Как работает Иркутская ГЭС

Иркутская ГЭС (входит в группу крупнейшей частной энергетической компании России — «ЕвроСибЭнерго») — первая крупная гидроэлектростанция в Восточной Сибири. Её строительство началось в 1950 году, завершилось — в 1959-м. Планировалось, что на Ангаре создадут каскад из шести ГЭС, иркутская стала первой ласточкой, после неё построены Братская и Усть-Илимская.

Сооружение возведено в 60 километрах от истока Ангары. Русло реки полностью перекрыли 7 июля 1956 года. Непрерывно, в течение 15 часов, самосвалы один за другим сбрасывали в воду крупные и мелкие камни, бетонные блоки.

«Укрощение» Ангары прошло успешно: вода устремилась через здание ГЭС. После перекрытия реки образовалось Иркутское водохранилище. Уровень Байкала поднялся примерно на метр.

При строительстве сооружения использовалось около 800 тысяч кубометров бетона, из них 500 тысяч кубометров — для здания станции. В него встроены холостые водосбросы, что отличает нашу ГЭС от Братской станции, у которой водосливная плотина расположена отдельно.

Общая протяженность плотины — примерно 2,5 километра. Максимальная высота от основания до гребня составляет 45 метров, а ширина по гребню — 60 метров. Условно территорию ГЭС делят на несколько участков: правобережная плотина, в составе которой русловая и островная плотины, здание ГЭС и левобережная плотина.

Интересно, что когда велось строительство гидроэлектростанции, сейсмичность района равнялась 8 баллам. Но с учетом ответственности сооружения, понимая, что за плотиной город, Иркутская ГЭС проектировалась с расчетом на 9-балльную сейсмичность. Строители опередили свое время: в 1997 году карты сейсмоактивности пересмотрели, территория, где расположена плотина, попала в 9-балльную зону.

Мы еще вернемся к тому, что замечаем при движении через плотину, но самое интересное, без сомнения, скрыто внутри сооружения. Спускаемся в машинный зал — в «сердце» Иркутской ГЭС.

Над головой у нас проносятся автомобили — поток машин движется прямо над потолком машинного зала. Когда понимаешь это, еще раз убеждаешься, как грандиозно все устроено. От дороги просторное помещение отделяет бетонная плита толщиной в два метра. Пока вы едете, там, под вами, работают люди.

На иркутской станции установлены восемь гидроагрегатов. Первый из них пустили 28 декабря 1956 года, через три дня заработал второй. В 1957 году ввели в эксплуатацию четыре гидроагрегата, в 1958 году — оставшиеся два.

Первый гидроагрегат сейчас ремонтируют, работы планируют завершить в конце мая, пятый и седьмой находятся в резерве. Нагрузка на станции составляет 321 мегаватт, этой мощности хватит, чтобы одновременно зажечь 3 миллиона 210 тысяч стоваттных лампочек. Проектная мощность Иркутской ГЭС — 662 мегаватта. То есть станция работает вполовину нагрузки, но этого достаточно для выдачи заданных показателей.

Нам удалось посмотреть на сборку гидроагрегата. Нам объясняют, что уже установлены рабочее колесо, турбина и вал, монтируют подпятник, на котором держатся все части сложного механизма. Специалисты ремонтируют обмотку статора (неподвижной части генератора), остается установить ротор (вращающуюся часть генератора) и верхнюю крестовину — «крышку» генератора. Работы начались в ноябре прошлого года, 30 мая гидроагрегат должны запустить.

Сухая масса одного собранного гидроагрегата — тысяча тонн, это равносильно весу 118 КамАЗов (снаряженная масса одного — 8,5 тонн) или 12 железнодорожных вагонов, груженных углем (вес одного — 84 тонны). В рабочем состоянии, когда поток воды действует на лопасти, вес гидроагрегата увеличивается до двух тысяч тонн.

Под потолком передвигаются два мостовых крана. С помощью них производятся все ремонтные работы, разборка и сборка гидроагрегатов. Чтобы извлечь из генератора ротор весом 540 тонн, краны цепляются за траверсу, иначе никак — грузоподъемность каждого из них 275 тонн.

«Ну что, спустимся?», — спрашивает главный инженер Иркутской ГЭС Евгений Комиссаренко. И мы направляемся в шахту турбины работающего гидроагрегата. Несколько лестничных пролетов позади, здесь прохладно и шумно. Перед тем как зайти внутрь, проходим краткий инструктаж. «Ни в коем случае нельзя вставать на красные рычаги, в любой момент может произойти регулирование гидроагрегата, можно упасть», — объясняет главный инженер.

В центре шахты регулировочное кольцо турбины. Поворачиваясь, оно приводит в движение 32 рычага. Они соединены с направляющими лопатками, которые под действием гидравлики открываются и закрываются, обеспечивая подачу воды на агрегаты.

Возвращаемся в машинный зал. Евгений Комиссаренко показывает автоматическую панель управления гидроагрегатом. Новейшая система контроля установлена на третьей и пятой машинах, со временем оборудуют и остальные. На экране можно посмотреть электрические характеристики гидроагрегата, узнать, с какой нагрузкой он работает. Температура, давление, напряжение, частота тока, механические показатели — здесь все под контролем.

Напротив шкафа управления, на стене, звонок аварийного оповещения и телефон. При необходимости оперативный персонал может быстро связаться с главным щитом управления ГЭС и остальными сотрудниками.

Мы уже убедились, что устройство Иркутской ГЭС — сложное. Однако принцип работы любой гидроэлектростанции прост. Рассмотрим его подробнее.

Если перегородить реку плотиной, а в теле плотины оставить только небольшое отверстие, то вся вода, естественно, устремится через него. Перед плотиной (верхний бьеф) река поднимется и разольется, а за ней (нижний бьеф) останется на прежнем уровне. Появится разница уровней, возникнет напор воды. Иркутская ГЭС — станция средненапорная. У нее перепад между верхним и нижнем бьефом в среднем составляет 29—30 метров.

Поставим у отверстия плотины гидротурбину — и она начнет вращаться, используя напор воды. Соединим турбину с генератором — его ротор тоже придет в движение, в обмотке статора появится ток.

Поток воды под напором входит в трубу и отсюда в спиральную камеру, напоминающую улитку. Двигаясь внутри камеры все ближе и ближе к центру, вода закручивается. А в центре камеры — колесо турбины. Но вода не сразу попадает на колесо, потому что оно обнесено «забором» — крепкими стальными лопатками, направляющими воду (направляющим аппаратом).

Каждая лопатка может поворачиваться. Если все повернутся так, что плотно сомкнутся одна с другой — вода в турбину не пройдет. Приоткроются чуть-чуть — воды пойдет немного. А встанут по движению воды — она почти беспрепятственно будет проникать в турбину.

После того как вода прошла сквозь направляющий аппарат, на пути у нее — лопасти рабочего колеса турбины. Она заставляет их двигаться, отдает им свою энергию.

Затем вода уходит в отсасывающую трубу. Очень важно, чтобы она текла спокойно, без вихрей и препятствий, тогда турбина будет хорошо использовать напор. Поэтому отсасывающие трубы делают гладкими и немного расширяющимися к нижнему концу. Из этого открытого конца вода вытекает в русло реки и уходит по течению.

Вода выходит из гидроагрегатов Иркутской ГЭС с большой скоростью — около 4 метров в секунду. Гашение энергии потока происходит сначала в водобойном колодце (массивная бетонная плита с небольшим подъемом), а затем в рисберме (укрепленный участок русла реки в нижнем бьефе), что защищает русло от размыва.

Вместе с рабочим колесом турбины вращается вал, связывающий его с ротором гидрогенератора. На выводах генератора напряжение переменного тока составляет 13 800 вольт. Но электроэнергию в таком виде невыгодно передавать на большие расстояния. Вот если повысить напряжение в 10—15 раз, тогда другое дело: сила тока упадет, и он, проходя по проводам, будет меньше нагревать их.

Со стороны нижнего бьефа на плотине станции установлены четыре приемно-повышающих трансформатора, именно на них поступает выработанная электроэнергия, они повышают её до 110 и 220 киловольт, затем передают на открытые распределительные устройства на правом и левом берегах реки. А уже оттуда по 10 воздушным линиям электропередач она уходит в единую энергетическую систему.

Электроэнергия поступает на потребительские подстанции, где высокое напряжение опять понижается. В жилые дома приходит ток напряжением 0,4 киловольта, крупные промышленные потребители работают на 6 киловольтах.

Работу всей станции контролируют с главного щита управления. Именно сюда стекается вся информация о работе системы агрегатов. Здесь следят, чтобы ГЭС постоянно выдавала заданную мощность.

Начальник смены станции Андрей Иванов сразу спросил: «Вы, наверное, первый раз здесь? Значит, не видели старый главный щит». В феврале завершилась реконструкция. Теперь главный щит оборудован по последнему слову техники.

Перед нами стояли больше десяти мониторов и телефоны, которые постоянно звонили. Начальник смены рассказывал о том, как все это работает, успевая отвечать на звонки. «Здесь вся связь с системой. Все под контролем отсюда. Самое сердце станции», — гордо добавил Андрей Иванов.

На табло нанесены все линии электропередач, которые питает Иркутская ГЭС. Подстанция «Южная» расположена на улице Старокузьмихинская, «Кировская» — в районе ТЦ «Фортуна», «Мельниково» — между Синюшиной горой и Первомайским, «Шелехов» — на Иркутском алюминиевом заводе.

С левой стороны автомобильной дороги возвышаются два козловых крана. С их помощью обслуживают затворы верхнего бьефа (чтобы прекратить подачу воды в гидроагрегат при выводе его в ремонт или резерв) и сороудерживающие решетки. Вторые перекрывают водопроводящую трубу гидроагрегата, чтобы туда не попадал мусор. На одном из кранов сейчас производят замену электрооборудования. Еще один козловой кран, правда, размером поменьше, установлен со стороны нижнего бьефа. Он тоже нужен для обслуживания затворов.

На территории гидроузла Иркутской ГЭС размещен водозабор, принадлежащий МУП «Водоканал». Насосная станция качает воду с глубины 30 метров, трубопроводы проходят по нижнему бьефу. Вода отсюда поступает на Ново-Иркутскую ТЭЦ, также этот водозабор обеспечивает техническое водоснабжение города.

Прогуливаясь или проезжая по плотине, каждый наверняка замечал маленькое здание на той стороне, где стоит ледокол «Ангара». С него любят нырять мальчишки. Это тоже водозабор. Правда, не действующий, он никогда не работал, хотя изначально планировался как резервный питьевой водозабор Иркутска. Там было установлено оборудование, но после того как плотину построили, решили, что вода в этом месте не подходит для питьевого водозабора. Здание и оборудование законсервировали. Нырять с него опасно!

При строительстве ГЭС были спроектированы и другие интересные идеи. Например, там, где сейчас находится улица Старокузьмихинская, планировались шлюзы для пропуска судов. Их не стали строить из-за ненадобности: на Ангаре не такая большая судоходность, транспортные потоки маленькие, кроме того, создание шлюзовых камер обошлось бы слишком дорого.

Особо наблюдательные иркутяне, наверное, замечали красные столбики, которые «растут» из земли на плотине. Это пьезометры, контрольно-измерительное оборудование. Они контролируют уровень фильтрации через плотину. Со стороны верхнего бьефа пьезометры огорожены фундаментом, было много случаев, когда их сбивали транспортом, а это очень важный элемент контроля за сооружением.

— Иногда мне приходится слышать мнение, что надежность плотины Иркутской ГЭС низкая, что мы все живем как на пороховой бочке. Ничего подобного. За гидротехническими сооружениями ведется постоянный и очень серьезный надзор. Состояние Иркутского сооружения хорошее, критериальные значения не превышены, — объяснил главный инженер станции Евгений Комиссаренко. — Причем бетон, из которого сделано сооружение, имеет свойство становиться все крепче с годами.

С 1993 года на Иркутской ГЭС проводится крупная и весьма дорогостоящая программа технического перевооружения и реконструкции. На данный момент большая её часть выполнена.

Иркутская ГЭС — грандиозное гидротехническое сооружение, значение которого неоспоримо для городской энергосистемы. В средний по водности год станция вырабатывает 4,1 миллиарда киловатт-час в год. Основные потребители её электроэнергии — Иркутский алюминиевый завод (ИркАЗ) и коммунально-бытовые потребители города.

Сооружение, которое возводилось на века. В нем чувствуется мощь, сила и храбрость, с которой первостроители Иркутскгэсстроя усмиряли воды Ангары. И река покорилась, ей ничего не оставалось.

Алина Вовчек, IRK.ru