Зеленчукская ГЭС-ГАЭС

Зеленчукская ГЭС-ГАЭС
Здание Зеленчукской ГЭС-ГАЭС с нижнего бьефа
Страна	Россия
Местоположение	Правокубанский
Река	Большой Зеленчук, Маруха, Аксаут
Собственник	РусГидро
Статус	действующая
Год начала строительства	1976
Годы ввода агрегатов	1999, 2002, 2016
Основные характеристики
Годовая выработка электроэнергии, млн  кВт⋅ч	577
Разновидность электростанции	деривационная
Расчётный напор, м	234; 220
Электрическая мощность, МВт	300т/156н
Характеристики оборудования
Тип турбин	радиально-осевые
Количество и марка турбин	2×РО 230-В-224, 2×ОРО 230-В-221
Количество и марка генераторов	2×СВ-475/210-14УХЛ1, 2×СВО 407/215-10УХ4
Мощность генераторов, МВт	2×80, 2×70
Основные сооружения
Тип плотины	грунтовая насыпная
Высота плотины, м	12,4
Длина плотины, м	670
Шлюз	нет
РУ	КРУЭ 110 кВ, 330 кВ
На карте
Зеленчукская ГЭС-ГАЭС
Медиафайлы на Викискладе

Зеленчукская ГЭС-ГАЭС — гидроэнергетический объект (объединяющий в одном комплексе сооружений гидроэлектростанцию и гидроаккумулирующую электростанцию) на притоках реки Кубань. Расположена в Карачаево-Черкесии, между Карачаевском и Усть-Джегутой, крупнейшая электростанция региона. Обладает самой протяженной деривацией среди гидроэлектростанций России, а также, по состоянию на 2018 год — вторым по величине напором в России (после Гизельдонской ГЭС). Зеленчукская ГЭС-ГАЭС входит в состав Карачаево-Черкесского филиала ПАО «РусГидро».

Конструкция станции

Зеленчукская ГЭС-ГАЭС представляет собой сложный гидротехнический комплекс, сочетающий в себе деривационную гидроэлектростанцию (ГЭС) с подводящей безнапорной деривацией и внутрибассейновой переброской стока, и гидроаккумулирующую электростанцию (ГАЭС). Установленная мощность электростанции в турбинном режиме — 300 МВт, в насосном режиме — 156 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии — 577 млн кВт·ч, в том числе в части ГЭС — 415 млн кВт·ч, в части ГАЭС — 162 млн кВт·ч.

Концепция ГЭС-ГАЭС подразумевает переброску в реку Кубань части стока рек Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут с использованием перепада высот между этими реками и Кубанью для создания напора ГЭС. Далее переброшенные объёмы воды могут отбираться в Большой Ставропольский канал для целей орошения с попутным увеличением выработки расположенных на нём ГЭС Кубанского каскада (порядка 240 млн кВт·ч). Одновременно перепад высот между бассейном суточного регулирования и нижним бассейном (на правом берегу Кубани) используется для работы станции в режиме гидроаккумулирования. В состав сооружений ГЭС-ГАЭС входят гидроузлы на реках Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут, деривация, напорно-станционный узел.

гидроузел на реке Большой Зеленчук

Расположен в 114 км от устья реки Большой Зеленчук, является головным сооружением станции, обеспечивает забор воды в деривацию в объёме 35 м³/с. Включает в себя следующие сооружения:43°47′56″ с. ш. 41°32′47″ в. д.

• земляная плотина длиной 670 м и максимальной высотой 12,4 м, отсыпана из гравийно-галечного грунта, имеет противофильтрационный экран из суглинка;
• водосброс, состоящий из входного оголовка и лотка с концевым консольным сбросом. Имеет два пролёта шириной по 10 м, перекрываемых сегментными затворами. Пропускная способность водосброса при НПУ — 456 м³/с;
• водозаборное сооружение пропускной способностью 35 м³/с, примыкает к водозабору с правого берега, представляющее собой четырехпролётную бетонную конструкцию, оборудованную сороудерживающими решётками;
• рыбоход длиной 710 м, представляющий собой железобетонный канал с перегородками, предназначенными для снижения скорости воды. Максимальный расход воды через рыбоход составляет 7 м³/с;
• правобережная дамба обвалования длиной 150 м, отсыпана из суглинка;
• малую ГЭС «Большой Зеленчук» мощностью 1,26 МВт, включающую в себя водозаборное сооружение (расположенное на земляной плотине), два напорных водовода, здание ГЭС, отводящий канал.

Сооружения гидроузла образуют небольшое водохранилище. Площадь водохранилища при нормальном подпорном уровне 0,456 км², полная ёмкость составляет 1,36 млн м³, полезная ёмкость отсутствует. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 1012 м над уровнем моря.

гидроузел на реке Маруха

Расположен в 15,2 км от устья реки Маруха, обеспечивает забор воды в деривацию в объёме 15 м³/с. Включает в себя следующие сооружения:43°47′32″ с. ш. 41°39′38″ в. д.

• земляная плотина длиной 745 м и максимальной высотой 12,25 м, отсыпана из гравийно-галечного грунта, имеет противофильтрационный экран из суглинка;
• водопропускной лоток, расположенный в теле грунтовой плотины, по которому проходит вода, перебрасываемая по деривации с реки Большой Зеленчук. Представляет собой закрытую железобетонную трубу сечением 3,5×4,5 м, длиной 904 м. Соединена с водозобором, после которого меняет конструкцию (из одноочковой становится двухочковой) и пропускная способность возрастает с 45 м³/с до 60 м³/с;
• водосброс с шугосбросом, состоит из входного оголовка и лотка с концевым консольным сбросом. Имеет два пролёта шириной по 10 м, перекрываемых сегментными затворами, а также пролет шугосброса шириной 6 м, перекрываемый клапанным затвором. Суммарная пропускная способность водосброса и шугосброса при НПУ — 517,8 м³/с. Водопропускной лоток пересекает водосброс по акведуку;
• водозаборное сооружение пропускной способностью 15 м³/с, оборудованное промывными галереями пропускной способностью 46 м³/с, примыкает к водосбросу с правого берега.

Сооружения гидроузла образуют небольшое водохранилище. Площадь водохранилища при нормальном подпорном уровне 0,196 км², полная ёмкость составляет 0,58 млн м³, полезная ёмкость отсутствует. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 1000,45 м над уровнем моря.

гидроузел на реке Аксаут

Расположен в 14,6 км от устья реки Аксаут, обеспечивает забор воды в деривацию в объёме 20 м³/с. Включает в себя следующие сооружения:43°47′33″ с. ш. 41°41′27″ в. д.

• земляная плотина длиной 894 м и максимальной высотой 11,15 м, отсыпана из гравийно-галечного грунта, имеет противофильтрационный экран из суглинка;
• водопропускной лоток, расположенный в теле грунтовой плотины, по которому проходит вода, перебрасываемая по деривации с рек Большой Зеленчук и Маруха. Представляет собой закрытую двухочковую железобетонную трубу с сечением каждого отверстия 3,5×4,5 м, длиной 298 м. Соединена с водозобором, после которого её пропускная способность возрастает с 60 м³/с до 80 м³/с;
• водосброс с шугосбросом, состоит из входного оголовка и лотка с концевым консольным сбросом. Имеет два пролёта шириной по 10 м, перекрываемых сегментными затворами, а также пролет шугосброса шириной 6 м, перекрываемый клапанным затвором. Суммарная пропускная способность водосброса и шугосброса при НПУ — 517,8 м³/с. Водопропускной лоток пересекает водосброс по акведуку;
• водозаборное сооружение пропускной способностью 20 м³/с, оборудованное промывными галереями пропускной способностью 69 м³/с, примыкает к водосбросу с правого берега;

Сооружения гидроузла образуют небольшое водохранилище. Площадь водохранилища при нормальном подпорном уровне 0,46 км², полная ёмкость составляет 1,19 млн м³, полезная ёмкость отсутствует. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 996,55 м над уровнем моря.

Деривация

В состав деривации Зеленчукской ГЭС-ГАЭС входит система каналов, тоннелей и дюкеров, по которым производится переброска части стока рек Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут к напорно-станционному узлу. Состав сооружений деривации:

• канал Большой Зеленчук — Хуса-Кардоникская длиной 3,64 км с расчётным расходом воды 35 м³/с. В головной части на протяжении 1 км канал выполнен в виде закрытой железобетонной трубы размерами 3,8×3,5 м, далее открытого типа с креплением откосов гравийно-галечниковым грунтом. Реку Хуса-Кардоникская канал пересекает по насыпи, сток реки пропускается через водопропускную трубу;
• безнапорный туннель Хуса-Кардоникская — Маруха длиной 5,188 км, пропускной способностью 35 м³/с;
• безнапорный туннель Маруха — Аксаут длиной 1,755 км, пропускной способностью 60 м³/с;
• аварийно-перегораживающее сооружение, расположенное за гидроузлом Аксаут;
• отстойник длиной 900 м и шириной 40 м;
• рыбоход длиной 743 м, служащий для пропуска рыбы через сооружения гидроузла на реке Аксаут;
• канал Аксаут — Кардоник длиной 7 км;
• дюкер через реку Кардоник с входным и выходным оголовками, пропускной способностью 70 м³/с. Состоит из двух ниток длиной по 3,729 км, диаметром 4 м (правая) и 3,24 м (левая). Правая нитка состоит из железобетонного и металлического участков, левая — полностью металлическая;
• канал Кардоник — Кубыш с входным и выходным оголовками длиной 2,296 км;
• дюкер через реку Кубыш, пропускной способностью 70 м³/с. Состоит из двух ниток длиной по 1,143 км, диаметром 4 м (правая) и 3,24 м (левая). Правая нитка состоит из железобетонного и металлического участков, левая — полностью металлическая;
• канал Кубыш — бассейн суточного регулирования, длиной 2,288 км;

Напорно-станционный узел

Деривация завершается напорно-станционным узлом, в состав которого входят сооружения, обеспечивающее непосредственную выработку электроэнергии на ГЭС, а также весь комплекс сооружений в части ГАЭС.

• шлюз-регулятор на сопряжении деривационного канала и бассейна суточного регулирования;
• бассейн суточного регулирования (БСР), также выполняющий функцию верхнего бассейна ГАЭС, длиной 1250 м, шириной 400 м, полезной ёмкостью 1,85 млн м³, отметка НПУ 983 м; 43°51′56″ с. ш. 41°52′02″ в. д.
• водоприёмник с двумя водопропускными отверстиями размером по 5×5 м;
• железобетонные напорные трубопроводы (2 нитки) диаметром по 5 м, длиной 423,5 м и 411,7 м;
• напорные деривационные тоннели (2 нитки) диаметром по 5 м и длиной по 2271,5 м;
• два уравнительных резервуара в виде металлического цилиндра диаметром 13,4 м и высотой 30,7 м с металлической трубой-стояком диаметром 5 м внутри. Уравнительные резервуары соединены с деривационным тоннелем шахтами высотой 44 м;
• две вертикальные шахты высотой 130,6 м и диаметром 4,5 м;
• два напорных тоннеля диаметром 4,5 м и длиной по 542 м;
• здание ГЭС-ГАЭС; 43°53′54″ с. ш. 41°52′57″ в. д.
• два напорных водовода диаметром 5 м от здания ГЭС-ГАЭС к нижнему бьефу, проложенных по дну реки Кубань;
• водоприёмник нижнего бассейна;
• нижний бассейн с НПУ 762 м, площадью 15 га и полезным объёмом 1,1 млн м³, расположенный на правой террасе реки Кубань.

В здании ГЭС-ГАЭС установлено 4 вертикальных гидроагрегата. Два из них (гидроагрегаты ГЭС) имеют мощность по 80 МВт, они оборудованы радиально-осевыми турбинами РО 230-В-224, работающими на расчетном напоре 234 м, и генераторами СВ-475/210-14УХЛ1. Еще два (гидроагрегаты ГАЭС) имеют мощность по 70 МВт (в турбинном режиме) и 78 МВт (в насосном режиме), они оборудованы радиально-осевыми насос-турбинами ОРО 230-В-221, работающими на расчётном напоре 220 м, и двигателями-генераторами СВО 407/215-10УХ4. Перед турбинами смонтированы шаровые затворы. Гидротурбины и шаровые затворы изготовлены предприятием «Турбоатом», генераторы и двигатели-генераторы — предприятием «Электротяжмаш» (г. Харьков). Электроэнергия с генераторов ГЭС и ГАЭС на напряжении 13,8 кВ подается на трехфазные силовые трансформаторы ТДЦ-125 000/110/13,8 (2 шт.), ТДЦ-2000000/330/13,8-У1 (1 шт.) и автотрансформатор АТДЦТН-200000/330/110/13,8-У1 (1 шт.), а через них через КРУЭ 110 кВ и 330 кВ — в энергосистему по следующим линиям электропередачи:

• ВЛ 330 кВ Зеленчукская ГАЭС — ПС Черкесск;
• ВЛ 110 кВ Зеленчукская ГАЭС — ПС Карачаевск (Л-31);
• ВЛ 110 кВ Зеленчукская ГАЭС — ПС Южная (Л-42);
• ВЛ 110 кВ Зеленчукская ГАЭС — ПС Ток Москвы (Л-143);
• ВЛ 110 кВ Зеленчукская ГАЭС — ПС Зеленчук (Л-144).

История строительства Зеленчукской ГЭС

В конце 1950-х — начале 1960-х годов институтом «Гидропроект» была разработана «Схема энергетического использования Верхней Кубани», которая была одобрена экспертной комиссией Госплана СССР 21 сентября 1963 года. В ходе разработки схемы была установлена возможность создания деривационной электростанции (в схеме она именовалась как «ГЭС № 1») на переброске стока из бассейна Большого и Малого Зеленчуков в Кубань. Согласно схеме, гидроэлектростанция должна была иметь следующие параметры: мощность 300 МВт, среднегодовая выработка 793 млн кВт.ч, напор 248 м.

В 1967 году было разработано проектное задание «Зеленчукские гидроэлектростанции и вторая очередь Куршавских ГЭС». Строительство Зеленчукской ГЭС согласно этого документа являлось составной частью общего водохозяйственного комплекса Верхеней Кубани. Помимо собственно выработки электроэнергии на Зеленчукской ГЭС, переброска стока Зеленчуков Кубань должна была обеспечить повышение объема воды, забираемой в Большой Ставропольский канал, с увеличением выработки электроэнергии на ГЭС Кубанского каскада и расширением орошаемого земледелия. В проектном задании обосновывалось строительство целого ряда объектов, которые планировалось возвести в две очереди. К первой очереди были отнесены Зеленчукская ГЭС с перебросным трактом Зеленчуки-Кубань, Архызское регулирующее водохранилище с ГЭС на р. Большой Зеленчук, 2 очередь Куршавских ГЭС с увеличением пропускной способности головного участка Большого ставропольского канала. Во вторую очередь планировалось построить Аксаутское регулирующее водохранилище с ГЭС на р. Аксаут, Красногорские ГЭС на Кубани и тоннель по переброске стока из р. Кяфар в р. Большой Зеленчук. Реализация мероприятий первой очереди позволяла произвести переброску 1,24 км³ стока в год, с выработкой около 700 млн кВт.ч электроэнергии на Зеленчукской ГЭС и около 600 млн кВт.ч дополнительной выработки на станциях каскада Кубанских ГЭС.

Проектное задание было утверждено Минэнерго СССР 7 июня 1968 года и стало основой для разработки технического проекта, который был разработан Особым Конструкторским Бюро института «Гидропроект» (в настоящее время — институт «Мослоблгидропроект») и утверждён 28 мая 1971 года. В техническом проекте не предусматривалось строительства Архызского и Аксаутского водохранилищ, объём переброски стока был снижен до 1,112 км³. Мощность Зеленчукской ГЭС устанавливалась равной 320 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии — 651 млн кВт.ч.

Титул строительства Зеленчукской ГЭС был открыт Постановлением Совета Министров СССР от 17 ноября 1975 года. Строительные работы были начаты организацией «Севкавгидроэнергострой» в сентябре 1976 года и по ряду причин существенно затянулись. В 1989 году строительство станции было фактически приостановлено в связи с критикой проекта экологическими организациями и общим ухудшением экологической ситуации в стране. К этому времени была возведена большая часть сооружений напорно-станционного комплекса (в частности, завершена проходка тоннелей и строительство массива здания ГЭС из расчета на установку четырёх гидроагрегатов) и перебросного тракта из Аксаута и Марухи. В 1990 году технический проект был пересмотрен в сторону снижения объёма перебрасываемого стока до 0,96 км³ в год, что повлекло за собой снижение мощности ГЭС до 160 МВт и выработки до 516 млн кВт.ч. В дальнейшем, объем отбираемого стока был снижен до 0,7 км³. По первоначальному проекту, планировался отбор 77 % стока рек Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут, по скорректированному проекту — 50 % половодно-паводкового стока стока (Большой Зеленчук — отбор до 35 м³/сек, Маруха — до 15 м³/сек, Аксаут — до 20 м³/сек).

Строительные работы были активизированы в 1994 году, 10 марта 1998 года было создано ОАО «Зеленчукские ГЭС» (дочернее общество «РАО ЕЭС России»), основной задачей которого являлось завершение строительства Зеленчукской ГЭС. Первый гидроагрегат Зеленчукской ГЭС с водозабором на р. Аксаут введён в промышленную эксплуатацию 9 августа 1999 года. 20 апреля 2002 года состоялось перекрытие реки Марухи, 2 октября 2002 года введён в эксплуатацию второй гидроагрегат Зеленчукской ГЭС с водозабором на р. Маруха и перебросным трактом Маруха-Аксаут. Мощность ГЭС при этом достигла составила 160 МВт, среднегодовая выработка 187,5 млн кВт·ч. В апреле 2005 года началось строительство третьего пускового комплекса — гидроузла на р. Большой Зеленчук с трактом переброски Большой Зеленчук — Аксаут, которое велось организацией «Буреягэсстрой». Большой Зеленчук был перекрыт 20 апреля 2005 года, а 16 декабря 2006 года третий пусковой комплекс был введён в эксплуатацию, что означало завершение строительства Зеленчукской ГЭС и выход её на проектные параметры выработки электроэнергии.

История строительства Зеленчукской ГАЭС

После ввода двух агрегатов Зеленчукской ГЭС остался неиспользованный строительный задел, созданный по первоначальному проекту станции — часть ёмкости БСР, часть водоприёмника БСР на гидроагрегаты № 3 и 4, второй деривационный тоннель и вертикальная шахта, кратеры на два гидроагрегата в здании ГЭС (со спиральными камерами и шаровыми затворами). Наличие этого задела давало возможность создания на базе Зеленчукской ГЭС гидроаккумулирующей электростанции. В 2007 году институтом «Мособлгидропроект» было разработано технико-экономическое обоснование строительства Зеленчукской ГАЭС, получившее положительное заключение экспертизы 8 февраля 2008 года. Изначально при проектировании в качестве нижнего бассейна ГАЭС рассматривалось водохранилище перспективной Верхне-Красногорской ГЭС на реке Кубань, но в итоге по ряду причин (в частности, из-за опасений быстрого заиливания водохранилища) было принято решение о строительстве искусственного нижнего бассейна на правом берегу Кубани. При этом возникла задача создания перехода водоводов через Кубань; изначальное проектное решение в виде мостового перехода уже в процессе строительства было изменено на подрусловой переход, как лучше соответствующий гидравлическим условиям напорного тракта ГАЭС и более удобный в эксплуатации. Для трансформации гидроэлектростанции в ГЭС-ГАЭС предстояло завершить строительство и отделку деривационного, напорного тоннелей и вертикальной шахты, смонтировать два обратимых гидроагрегата, заново построить напорный трубопровод, уравнительный резервуар, переход водоводов через Кубань и нижний бассейн.

Проект Зеленчукской ГЭС-ГАЭС был утвержден приказом РусГидро в сентябре 2010 года, в октябре того же года был выпущен приказ о развороте строительства станции и были начаты первоочередные строительные работы, порученные ОАО «Карачаево-Черкесская гидрогенерирующая компания» (дочернему обществу РусГидро). В 2011 году был осуществлен разворот строительства в полном объёме, заключены договоры о поставке основного оборудования (насос-турбины, двигатели-генераторы, силовые трансформаторы). В 2012 году было принято решение об изменении конструкции водоводов через Кубань на подрусловые, велось бетонирование подпорной стенки нижнего бассейна и разработка грунта в чаше бассейна, монтаж металлоконструкций на уравнительном резервуаре. Функции заказчика-застройщика Зеленчукской ГАЭС были переданы Карачаево-Черкесскому филиалу РусГидро.

Гидроагрегаты ГАЭС были введены в эксплуатацию 23 декабря 2016 года.

Зеленчукская ГЭС-ГАЭС участвует в покрытии пиковой части нагрузки Объединённой энергосистемы Юга России.

Литература

• Кравченко П.В., Прыганов С.Г. Зеленчукская ГЭС-ГАЭС. Опыт строительства и эксплуатации. — Черкесск: ЮРГПУ (НПИ), 2018. — 210 с.
• Дворецкая М.И., Жданова А.П., Лушников О.Г., Слива И.В. Возобновляемая энергия. Гидроэлектростанции России. — СПб.: Издательство Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, 2018. — 224 с. — ISBN 978-5-7422-6139-1.
• Слива И.В. История гидроэнергетики России. — М.: Филиал ОАО «РусГидро» — «КорУнГ», 2014. — 304 с.
• Гидроэлектростанции России. — М.: Типография Института Гидропроект, 1998. — 467 с.

Ссылки

• Официальный сайт Карачаево-Черкесского филиала ПАО «РусГидро»
• Официальный сайт АО «Мособлгидропроект»