Нижегородская ГЭС

Нижегородская ГЭС

Нижегородская ГЭС. Вид на здание ГЭС с нижнего бьефа

Страна

Россия Россия

Река

Волга

Каскад

Волжско-Камский

Собственник

РусГидро

Статус

действующая

Год начала строительства

1948

Годы ввода агрегатов

1955—1956

Основные характеристики

Годовая выработка электро­энергии, млн кВтч

1513

Разновидность электростанции

плотинная русловая

Расчётный напор, м

14

Электрическая мощность, МВт

520

Характеристики оборудования

Тип турбин

поворотно-лопастные

Количество и марка турбин

8 ПЛ 510-ВБ-900

Расход через турбины, м?/сек

8?500

Количество и марка генераторов

8 СВ 1340/150-96

Мощность генераторов, МВт

8?65

Основные сооружения

Тип плотины

водосбросная бетонная и намывная земляная

Высота плотины, м

40

Длина плотины, м

291, 18 600

Шлюз

двухниточные двухкамерные

ОРУ

220, 110 кВ

На карте

Нижегородская ГЭС

Координаты: 56°39?02 с. ш. 43°22?32 в. д. / 56.65056° с. ш. 43.37556° в. д. / 56.65056; 43.37556 (G) (O) (Я)

Нижегородская ГЭС — гидроэлектростанция на реке Волге у города Заволжье в Городецком районе Нижегородской области. Станция является частью Волжского каскада гидроэлектростанций, представляя собой его четвёртую ступень. Плотины гидроузла (ГУ) общей длиной 18,6 км являются самыми протяжёнными среди плотин гидроузлов России[1]. Нижегородский ГУ построен в 1948—1962 годах и является важным инфраструктурным объектом комплексного назначения, решающим, помимо выработки электроэнергии, задачи водного и автомобильного транспорта, водоснабжения, рекреации. Собственником сооружений Нижегородского ГУ (за исключением судоходного шлюза, находящегося в федеральной собственности) является компания «РусГидро»[2].

Конструкция станции

Нижегородская ГЭС расположена в среднем течении Волги, вблизи городов Заволжье и Городец. В Волжском каскаде станция находится между Рыбинским и Чебоксарским ГУ. Основанием земляных сооружений станции служат аллювиальные пески, бетонных сооружений — сарминские и уржумские глины и мергели. Гидроузел представляет собой типичную низконапорную гидроэлектростанцию руслового типа (здание ГЭС интегрировано в напорный фронт и является продолжением плотины). Основные сооружения станции: земляные плотины, дамбы, водосбросная плотина, здание ГЭС, судоходный шлюз, открытое распределительное устройство (ОРУ). Здание ГЭС и водосливная плотина размещены на месте протоки Волги — Воложки и небольшого острова[3][4].

В левобережной части гидроузла размещена пойменная земляная плотина, прерываемая судоходными шлюзами с аванпортом. В центральной части гидроузла находятся пойменная и русловая земляные плотины. Водосливная плотина и здание ГЭС примыкают к правому берегу реки; также в правобережной части гидроузла имеется протяжённая земляная дамба. Напорные сооружения ГЭС имеют общую протяженность 18 600 м (длина напорного фронта — 13 332 м). Напорные сооружения Нижегородской ГЭС имеют самую большую длину среди всех аналогичных сооружений России[1]. Большую часть длины напорного фронта занимают 7 земляных плотин и 3 дамбы, из которых наибольшую протяжённость имеют левобережные русловая и пойменная плотины и правобережная дамба. Общий объём земляных плотин и дамб — 23 665 тыс. м?. Земляные плотины и дамбы имеют распластанный профиль, намыты из мелкозернистых песков, противофильтрационного ядра не имеют. В частности, русловая плотина имеет максимальную высоту 40 м (отметка гребня — 88,5 м), заложение откосов — 1:4 верхового и 1:3,5 низового. Во избежание разрушения волнами, откосы плотин и дамб в опасных местах закреплены бетонными плитами. Водосбросная плотина бетонная, длиной 291 м. Плотина имеет 12 пролётов шириной по 20 метров и рассчитана на пропуск воды при нормальном подпорном уровне в объёме 11 800 м?/с. Максимальная пропускная способность гидроузла, с учетом пропуска через гидроагрегаты — 16 400 м?/с[4].

Здание ГЭС пониженного типа — гидроагрегаты находятся в закрытом помещении машинного зала, а кран грузоподъёмностью 500 т, предназначенный для монтажа/демонтажа гидроагрегатов, размещён открыто на крыше машинного зала; извлечение оборудования краном из машинного зала осуществляется через специальные проёмы в крыше машинного зала, закрываемые люками[1]. На станции установлено 8 гидроагрегатов, каждый из которых развивает мощность 65 МВт при расчётном напоре 14 м (максимальный напор — 17,5 м). Гидроагрегаты состоят из поворотно-лопастных гидротурбин ПЛ 510-ВБ-900 и вертикальных синхронных гидрогенераторов СВ 1340/155-96. Гидротурбины четырёхлопастные, с диаметром рабочего колеса 9 м и максимальным расходом через проточную часть 500 м?/с. Гидрогенераторы имеют максимальную мощность 80 МВт, однако располагаемая мощность ограничена возможностями турбины и составляет 65 МВт; ток с генераторов выдаётся на напряжении 13,8 кВ[4]. Производитель гидротурбин — Ленинградский металлический завод, генераторов — завод «Электросила», оба предприятия в настоящее время входят в концерн «Силовые машины»[5]. Силовые трансформаторы установлены за машинным залом, с них электроэнергия передаётся на ОРУ 110/220 кВ, расположенное на правом берегу реки. От ГЭС отходит 10 линий электропередач напряжением 110 кВ и две линии напряжением 220 кВ.

Вид Нижегородской ГЭС с нижнего бьефа

Судопропускные сооружения гидроузла включают в себя аванпорт в верхнем бьефе, образованный дамбой, шлюзы № 13 и № 14, акваторию среднего бьефа, шлюзы № 15 и № 16 в нижнем бьефе. Шлюзы двухниточные двухкамерные, причем каждая камера реализована в виде отдельных сооружений в верхнем и нижнем бьефах, разделенных обширной акваторией среднего бьефа, в которой производится зимний отстой судов, а также расположены мощности Городецкого судоремонтного завода[3][6].

При строительстве ГЭС было перемещено 47,2 млн мгрунта, залито 1,42 млн мбетона и железобетона, смонтировано 51,2 тыс. т металлоконструкций и оборудования. По плотине ГЭС проложена двухполосная автодорога, соединяющая Заволжье и Городец, с мостом в районе шлюзов (пешеходный переход через плотину ГЭС возможен по северной стороне). На территории ГЭС проложена железная дорога, заканчивающаяся непосредственно в машинном зале станции.

Напорные сооружения ГЭС образуют крупное Горьковское водохранилище сезонного регулирования. При нормальном подпорном уровне (отметка 84 м) длина водохранилища составляет 430 км, наибольшая ширина 26 км, площадь зеркала 1591 км, полный объём 8,8 км, полезный объём 2,8 км[7]. Уровень мертвого объёма водохранилища составляет 81 м, таким образом, годовые колебания уровня в водохранилище могут достигать 3 м. При создании водохранилища было переселено население 60 деревень и 3 районных центров[8].

Экономическое значение

Открытое распределительное устройство Нижегородской ГЭС

Установленная мощность Нижегородской ГЭС составляет 520 МВт, среднегодовая выработка — 1,513 млрд кВт·ч. В зависимости от климатических условий, выработка ГЭС в разные годы существенно колеблется. Показатели выработки электроэнергии станцией за последние годы, млн кВт·ч[9]:

2006 2007 2008 2009 2010

1316,3

1636,9 1685,0 1953,6 1806[10]

Нижегородская ГЭС, как и другие станции Волжско-Камского каскада, активно используется для работы в пиковой части графика энергосистемы, также её агрегаты периодически работают в режиме синхронного компенсатора, повышая качество работы энергосистемы в целом. Водохранилище ГЭС позволило создать глубоководный (гарантированная глубина — 4 м) путь по Волге от Городца до Рыбинска, являющейся частью единой глубоководной транспортной системы европейской части России. Кроме того, Горьковское водохранилище используется в интересах обеспечения водоснабжения[11], а также в рекреационных целях. По плотине ГЭС проложена двухполосная автодорога. Строительство ГЭС способствовало возникновению нового промышленного центра — города Заволжье[12], который снабжается водой из проходящего по плотине водопровода.

История строительства

Несмотря на то, что строительство Нижегородской ГЭС было включено ещё в 1920-е годы в план ГОЭЛРО[13], официальное решение о строительстве Горьковского гидроузла было принято 16 ноября 1947 года, когда было подписано постановление Совета Министров СССР «О неотложных мероприятиях по увеличению мощности электростанций в центральном промышленном районе СССР». Проектирование гидроэлектростанции было поручено институту «Гидропроект». В мае 1948 года на стройку прибыли первые строители, начались подготовительные работы, к концу того же года к площадке ГЭС была подведена железная дорога. Летом 1949 года русло протоки Волги — Воложки было перекрыто верховой и низовой перемычками, началось сооружение котлована зданий ГЭС и водосливной плотины. В октябре 1950 года котлован был осушен. Строительство станции столкнулось с непредвиденной проблемой — свойства грунтов на месте строительства отличались от проектных, на дне котлована был обнаружен мощный слой песков-плывунов, фильтрация через которые вызывала затопление котлована. Решением проблемы стало впервые применённая в практике гидротехнического строительства льдогрунтовая завеса. С помощью системы специальных скважин, в которые подавался охлаждённый до отрицательных температур солевой раствор, плывун был заморожен, и фильтрация воды через него была прекращена. 22 апреля 1951 года в торжественной обстановке на строительстве станции был уложен первый бетон. 12 октября 1951 года был утверждён технический проект станции. Параллельно с сооружением гидроэлектростанции шло активное строительство жилья и объектов инфраструктуры в городе Заволжье[14].

22 января 1953 года началась укладка бетона в здание ГЭС, в том же году было начато сооружение шлюзов. 12 августа 1955 года был затоплен котлован водосливной плотины и здания ГЭС — строительная готовность этих сооружений была признана достаточной для пропуска через них стока Волги. 14 августа 1955 года первые суда прошли через шлюзы. 24 августа 1955 года состоялось перекрытие русла Волги, осуществлённое за 10 часов путём отсыпки грузовиками в воду со специально наведённого понтонного моста крупных камней и специальных железобетонных блоков. Началось заполнение Горьковского водохранилища, отметка уровня которого 25 октября 1955 года достигла 75 м. 2 ноября 1955 года был пущен первый гидроагрегат ГЭС, в декабре того же года были пущены ещё три гидроагрегата, оставшиеся четыре гидроагрегата были введены в эксплуатацию в декабре 1956 года (последний, восьмой гидроагрегат был пущен 25 декабря). 29 июля 1957 года наполнение водохранилища было завершено — оно достигло отметки нормального подпорного уровня[12].

Первоначально мощность ГЭС составляла 400 МВт (8 гидроагрегатов по 50 МВт). Однако гидроагрегаты имели существенный запас прочности, что позволило, после проведения работ по усилению конструкции гидротурбин и улучшения вентиляции гидрогенераторов, увеличить мощность каждого гидроагрегата на 15 МВт. 21 декабря 1959 года мощность станции достигла существующего в настоящее время значения — 520 МВт. 29 ноября 1961 года правительственная комиссия приняла Горьковскую ГЭС в постоянную эксплуатацию, 7 мая 1962 года Постановлением Совета Министров РСФСР ГЭС была принята в промышленную эксплуатацию и её строительство было официально завершено[12]. Строительство станции стало полигоном для отработки различных технических новшеств — помимо создания льдогрунтовой завесы, были впервые применены вибропогружение металлического шпунта, передовые методы бетонирования и другие мероприятия[1].

Эксплуатация ГЭС

Практически сразу после начала строительства были начаты работы по совершенствованию конструкций ГЭС. В 1960-х годах камеры рабочих колёс гидроагрегатов были облицованы нержавеющей сталью. С 1975 по 1989 год была проведена реконструкция гидрогенераторов — заменена изоляция роторов и обмотка статоров. 19 февраля 1991 года Горьковская ГЭС была переименована в Нижегородскую, в 1992 году — преобразована в филиал РАО «ЕЭС России». 9 декабря 1993 года было зарегистрировано ОАО «Нижегородская ГЭС». В 1989—1994 годах электромашинная система возбуждения гидрогенераторов была заменена на тиристорную. В ходе реформы РАО ЕЭС, с января 2004 года ОАО «Нижегородская ГЭС» вошло в состав Управляющей компании «Волжский гидроэнергетический каскад», с декабря того же года перешло под контроль ОАО «ГидроОГК» (позднее переименованного в ОАО «РусГидро»). 9 января 2008 года ОАО «Нижегородская ГЭС» было ликвидировано путём присоединения к ОАО «ГидроОГК», в состав которого станция вошла на правах филиала[12].

Оборудование станции устарело и подлежит замене и реконструкции. На станции реализуется долгосрочная программа технического перевооружения и реконструкции, рассчитанная до 2020 года, в рамках которой производится замена лопастей турбин[15], трансформаторов[16], обновляется крановое оборудование[12], проводится модернизация системы регулирования агрегатов[17]. В перспективе планируется замена гидросилового оборудования с увеличением мощности станции. Планировалось использовать для реконструкции станции кредит ЕБРР, причём первый гидроагрегат должен был быть заменён в 2010 году[18], однако данный график выдержан не был, о новых сроках замены основного оборудования ГЭС официально не сообщалось. По некоторым сведениям, первый гидроагрегат Нижегородской ГЭС планируется заменить в 2012 году, остальные — с 2015 года по одному в год; при этом мощность каждого нового гидроагрегата будет больше мощности заменяемого на 5 МВт, таким образом, после завершения реконструкции установленная мощность ГЭС может достигнуть 560 МВт[19]. Также производится постепенная замена оборудования шлюзов, в частности их ворот[20].

Значительной проблемой эксплуатации гидроузла является низкий уровень воды на порогах шлюзов нижнего бьефа и в подводящем канале. Проектом каскада гидроузлов на Волге предусматривалось сооружение Чебоксарского водохранилища, подпор которого должен был распространяться до нижнего бьефа Горьковской ГЭС. Однако Чебоксарское водохранилище до настоящего времени не заполнено до проектной отметки, в результате чего на участке от Городца до Нижнего Новгорода Волга сохранила естественное течение. В результате русловых процессов уровень дна Волги на данном участке «просел» на глубину около метра, что вызвало снижение глубины на порогах шлюзов. В настоящее время установленная для единой глубоководной системы глубина 4 м на порогах шлюзов Нижегородской ГЭС не выдерживается, путем повышенных сбросов с Нижегородской ГЭС удаётся поддерживать глубину 3,5 м в течение 2—3 часов в сутки, что приводит к недогрузу речных судов и их простою в очередях на шлюзование[21]. Предлагаются различные варианты решения данной проблемы — подъём уровня Чебоксарского водохранилища до проектной отметки, строительство низконапорного гидроузла, строительство в нижнем бьефе водостеснительных сооружений — полузапруд[22], строительство третьей нитки шлюзов[23].

Нижегородская ГЭС

Водосливная плотина

Машинный зал Лопасть гидротурбины Пульт управления станцией