Филиал ПАО «РусГидро» - «Каскад Верхневолжских ГЭС» объединяет Угличскую и Рыбинскую ГЭС, которые являются соответственно второй и третьей ступенью Волжско-Камского гидроэнергетического каскада. Мощность Каскада Верхневолжских ГЭС — 506,4 МВт.
Ежегодно двумя агрегатами Угличской ГЭС и шестью гидроагрегатами Рыбинской гидростанции вырабатывается в среднем 1,2 млрд. кВт/час электроэнергии.
Проект
Решение о строительстве Рыбинского и Угличского гидроузлов было принято 14 сентября 1935 г. постановлением ЦК ВКП(б) и Совнаркома СССР. Вслед за этим было образовано специальное строительно-монтажное управление — Волгострой наркомата внутренних дел СССР. Началась разработка технического проекта сооружений. Проектными работами руководили видные советские гидротехники С.Я. Жук, В.Д. Журин, Г.А. Чернилов.
Технический проект гидроузлов был утвержден 23 мая 1938 г. Согласно этому документу, на обеих гидроэлектростанциях предусматривалось однотипное гидросиловое оборудование и сходные компоновочные решения зданий ГЭС.
Установленная мощность Угличской ГЭС была принята равной 110 МВт, Рыбинской ГЭС — 330 МВт.
Характеристика района расположения Рыбинского гидроузла
Рыбинская ГЭС (в 1946 -1957 годах Щербаковская ГЭС) - ГЭС на реках Волга и Шексна в Ярославской области, в городе Рыбинске. Входит в Волжско-Камский каскад ГЭС, являясь его третьей ступенью.
Основанием гидротехнических сооружений служат коренная третичная глинисто-мергелистая толща (пермотриас), мелкозернистые пески и прослои оолитового известняка толщиной от нескольких сантиметров до полуметра.
Характеристика гидроузла
Конструктивно Рыбинская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Особенностью станции является размещение её сооружений в двух отдельных створах, расположенных в 10 км друг от друга: на Волге находятся водосбросная плотина и судоходный шлюз, на Шексне (вблизи её впадения в Волгу) - здание ГЭС. При этом создаётся единое для обеих рек водохранилище, подпор которого распространяется по Волге до Угличской ГЭС, а по Шексне — до Шекснинской ГЭС; остающийся ниже здания электростанции участок Шексны длиной около 2 км используется как отводящий канал ГЭС.
Установленная мощность электростанции — 386,4 МВт.
Средний многолетний расход в створе гидроузла — 850 м3.
Состав сооружений:
Шекснинский створ: здание ГЭС, земляная плотина, левобережная дамба длиной 3398 м и правобережная сопрягающая дамба длиной 2850 м, ОРУ 220 и 110 кВ.
Волжский створ: водосбросная плотина, земляная плотина, двухниточный одноступенчатый шлюз и сопрягающие дамбы.
Водосбросная плотина длиной 104 м имеет восемь донных отверстий размером 8,5х5,0 м каждое. Плотина рассчитана на пропуск 5 800 м3/с воды.
Водохранилище:
Напорные сооружения ГЭС образуют крупное Рыбинское водохранилище площадью 4550 км² — это третье по площади водохранилище России (после Куйбышевского и Братского). Полная ёмкость Рыбинского водохранилища составляет 25,4 км³, полезная — 16,7 км³, что позволяет осуществлять неполное многолетнее регулирование стока (водохранилище позволяет увеличивать сток реки в маловодные годы за счёт накопления воды в многоводные годы, но не в полном объёме). Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 101,81 м над уровнем моря (по Балтийской системе высот), форсированного подпорного уровня — 103,81 м, уровня мёртвого объёма — 96,91 м.
|
Площадь водосбора |
150 500 км2 |
|
Среднемноголетний сток |
35,2 км3 |
|
Площадь водохранилища при НПУ 102 м |
4 550 км2 |
|
Полная и полезная емкость водохранилища |
25,4 и 16,7 км3 |
|
Расчетный максимальный сбросной расход через сооружения (0,1%) |
9 150 м3/с |
|
Длина напорного фронта |
8 км |
|
Максимальный статический напор |
18 м |
Гидроэлектростанция:
В машинном зале Рыбинской ГЭС установлено 6 гидроагрегатов с поворотно-лопастными турбинами, работающими при расчётном напоре 15 м и вертикальными зонтичными гидрогенераторами: 2 гидроагрегата с турбинами ПЛ 20/811-В-900 и генераторами СВ 1243/165-96 мощностью по 63,2 МВт и четыре гидроагрегата с турбиной ПЛ 20-В-900 и генератором СВ 1 1243/165-96 мощностью 65 МВт. Производитель турбин — Ленинградский металлический завод, генераторов — Электросила.
|
Количество гидроагрегатов |
6 |
|
Установленная мощность при расчетном напоре 15 м |
386,4 МВт |
|
Среднегодовая выработка |
935 млн. кВтч |
Электротехнические сооружения
Электрическая мощность от генераторов через повышающие блочные трехфазные трансформаторы спаренных блоков по трем воздушным переходам 220 кВ через р. Шексну передается на ОРУ 220 кВ.
ОРУ 220 и 110 кВ расположены на правом берегу р. Шексны и введены в эксплуатацию в 1941-1952 гг.
Схема электрическая ОРУ
Главная схема электрических соединений ОРУ 110 кВ и ОРУ 220 кВ выполнена двумя системами шин с одним выключателем на присоединение.
На Рыбинской ГЭС установлено 6 генераторов общей мощностью 386,4 МВт.
По проекту реконструкции Рыбинской ГЭС, разработанному институтом "Самарагидропроект" в 1990 г. произведена замена гидрогенераторов (станционные номера № 4, 6) типа СВ-1243/160-96 мощностью 63200 кВт каждый с тиристорной системой самовозбуждения.
Гидрогенераторы ст. №№ 1, 2, 3, 5 типа СВ1-1243/165-96 мощностью 65 МВт введены в эксплуатацию.
Генераторы работают на напряжении 13 800 В.
Повышающие блочные трансформаторы типа ТД-80000/220 запорожского трансформаторного завода заменены в период с 2012 – по 2016 гг.
Электрическая связь между шинами 110 кВ и 220 кВ осуществляется через два автотрансформатора.
В качестве выключателей присоединений в ячейках ОРУ 220 кВ применены выключатели типа 3AP1FG производства Siemens.
В ячейках ОРУ-110 кВ применены масляные выключатели У-110-2000-40У1 производства завода "Уралэлектротяжмаш".
Для защиты от перенапряжений на ОРУ 220 кВ установлены ограничители ОПН-220, на ОРУ 110 кВ - ограничители ОПН-110 Корниловского завода.
При реконструкции ОРУ Рыбинской ГЭС установлено оборудование:
Характеристика района расположения Угличской ГЭС
Угличская гидроэлектростанция расположена в створе реки Волги, в черте города Углича. Основанием гидротехнических сооружений служат коренная третичная глинисто-мергелистая толща (пермотриас), мелкозернистые пески и прослойки известняка толщиной от нескольких сантиметров до полуметра. В основании сооружений находятся моренные суглинки, в ряде случаев перекрытые аллювием.
Характеристика Гидроузла
Конструктивно Угличская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта).
Установленная мощность электростанции — 120 МВт.
Средний многолетний расход в створе гидроузла — 330 м3.
Состав сооружений:
Сооружения гидроузла включают в себя гидроэлектростанцию, русловую земляную плотину, бетонную водосбросную плотину, сопрягающие дамбы, ОРУ 220 кВ и судоходный однокамерный, однониточный шлюз.
Водосбросная плотина длиной 179 м имеет 7 двухъярусных пролетов по 19,8 м: поверхностные—водосливные и ледосбросные высотой 5,4 м и донные— водопропускные высотой 4 м. Плотина рассчитана на пропуск 11 600 м3/с воды.
Водохранилище
Угличское водохранилище руслового типа осуществляет сезонное регулирование стока. Нормальный подпорный уровень и уровень мёртвого объёма составляют 113 м и 107,5 м. Полный объём водохранилища при НУП – 1 245 млн м3, полезный − 809 млн м3, площадь акватории 249 км2, длина 146 км, средняя глубина 5,0 м, максимальная у плотины − 23 м, средняя ширина 2,2 км, максимальная – 5 км. Угличское водохранилище является третьим в Ярославской области по полному и полезному объёму (после Рыбинского и Горьковского водохранилищ); в Тверской области – вторым по полному объему (после Рыбинского) и третьим по полезному объему (после Рыбинского и Иваньковского).
|
Длина |
146 км |
|
Ширина |
5 км |
|
Глубина |
23,2 м |
|
Площадь водосбора |
60 043 км2 |
|
Среднемноголетний приток (с учетом забора части стока в канал им. Москвы) |
10,8 млрд. м3 |
|
Площадь водохранилища при НПУ 113 м |
249 км2 |
|
Полная и полезная емкость водохранилища |
1,245 и 0,809 км3 |
|
Расчетный максимальный сбросной расход через водосбросную плотину (0,1%) |
11 600 м3/с |
|
Длина напорного фронта |
2 км |
|
Максимальный статический напор |
16 м |
Гидроэлектростанция
В машинном зале ГЭС установлено два гидроагрегата с поворотно-лопастными турбинами с диаметром рабочего колеса 9 м, работающими на расчётном напоре 13 м и вертикальными зонтичными гидрогенераторами. Один гидроагрегат, эксплуатируемый с момента пуска станции, оснащён турбиной ПЛ 91-ВБ-900 и генератором СВ 1250/170-96 мощностью 55 МВт (производитель турбины — Ленинградский металлический завод, генератора — Электросила). Второй гидроагрегат, оборудование которого было заменено к 2011 году, оборудован турбиной производства фирмы Voith Siemens Hydro и генератором СВ 1343/150-100 мощностью 65 МВт, изготовленным заводом «Элсиб».
|
Количество гидроагрегатов |
2 |
|
Установленная мощность при расчетном напоре 13 м |
120 МВт |
|
Среднегодовая выработка |
240 млн. кВтч |
Электротехнические сооружения
Открытое распределительное устройство 220 кВ (ОРУ-220) Угличской ГЭС предназначено для приема электрической энергии и мощности от гидрогенераторов УГЭС и передачи ее в ЕНЭС в операционной зоне Ярославского РДУ. Кроме того, ОРУ-220 Угличской ГЭС выполняет функцию сетевой транзитной подстанции, через которую осуществляются перетоки электроэнергии между Московской и Ярославской энергосистемами.
Схема электрическая ОРУ-220
ОРУ-220 выполнено по схеме с двумя системами сборных шин с ШСВ без обходной с фиксированным присоединением цепей. К шинам присоединены пять транзитных ВЛ 220 кВ, два повышающих трансформатора генераторных блоков, ШСВ, ТН и ОПН.
Компоновка и конструкция
ОРУ-220 имеет портальную двухъярусную конструкцию с двухрядным расположением выключателей. В одном ряду расположены линейные выключатели (со стороны ВЛ), в другом ряду расположены трансформаторные выключатели и ШСВ (со стороны трансформаторов). Сборные шины выполнены портальными с гибкой ошиновкой и образуют первый ярус. Провода и порталы гибкой ошиновки присоединений образуют второй ярус и располагаются выше систем шин.
Порталы металлические, сварные, установлены на бетонных фундаментах. В эксплуатации с 1940 г.
Ошиновка оборудования ОРУ и систем шин изначально была выполнена медным проводом м300. За время эксплуатации большая часть проводов была заменена на сталеалюминевый марки АС-400. Подвесная изоляция фарфоровая. В 2004 г. подвесная изоляция 2 СШ и части ошиновки присоединений заменена на стеклянную.
Блочные трансформаторы установлены на отдельно расположенной трансформаторной площадке, отделенной от территории ОРУ-220 внутренней дорогой и ж/д путем.
Для обслуживания ОРУ-220 оборудована тремя внутренними тупиковыми проезжими частями с грунтовым покрытием, проходящими вдоль систем шин со стороны ВЛ, трансформаторов и между системами шин. Территория ОРУ-220 естественная земляная с травяной растительностью.
Оборудование
На ОРУ-220 установлено оборудование:
Релейная защита и автоматика Рыбинской и Угличской ГЭС
При реконструкции ОРУ-220 Рыбинской ГЭС все электромеханические защиты и автоматика были заменены на микропроцессорные, выполненные в виде шкафов производства ООО НПП «ЭКРА». Защиты блочных трансформаторов микропроцессорные, выполнены в виде шкафов защит ШЭ1113-061UT01(2) производства ООО НПП «ЭКРА». В состав шкафа защит входит и автоматика управления трансформаторным выключателем.
На Угличской ГЭС в рамках модернизации электромеханические защиты и автоматика ВЛ 220 кВ, присоединенных к шинам ОРУ, заменены на микропроцессорные, выполненные в виде шкафов производства ООО НПП «ЭКРА».
При комплексной реконструкции электротехнического и энергетического оборудования Угличской ГЭС (гидрогенераторы Г1Г и Г2Г, блочные трансформаторы Д1Т и Д2Т, трансформаторы собственных нужд ТСН-1 и ТСН-2) в качестве электрических защит установлены микропроцессорные защиты производства ООО НПП «ЭКРА».
Предназначенные для защиты шин ОРУ 220 Угличской ГЭС панели ДЗШ-220, РЗШ-220 и УРОВ-220, выполненные на электромеханических реле и находящиеся в эксплуатации с 1940 г., планируется заменить совместно с силовым оборудованием при реконструкции открытого распределительного устройства.
Строительство гидроэлектростанций
Решение о строительстве Угличского и Рыбинского гидроузлов было принято 14 сентября 1935 г. постановлением ЦК ВКП(б) и Совнаркома СССР.
Технический проект гидроузлов был утвержден 23 мая 1938 г. Согласно этому документу на обоих гидроузлах предусматривалось одинаковое гидросиловое оборудование и сходные компоновочные решения зданий ГЭС. Установленная мощность Угличской ГЭС была принята равной 110 МВт, Рыбинской ГЭС — 330 МВт.
Основные работы на строительстве Угличского и Рыбинского гидроузлов развернулись в 1938-39 гг.
В октябре 1938 г. было перекрыто русло Волги в створе Угличского гидроузла, начался намыв земляной плотины. В январе 1940 года был начат монтаж первого гидроагрегата, в феврале того же года — второго. 8 декабря 1940 г. и 20 марта 1941 г. были введены в эксплуатацию оба гидроагрегата Угличской ГЭС, они были запущены при уровне водохранилища на 2,7 м ниже проектного. К началу Великой Отечественной войны на ГЭС завершились основные работы.
В апреле 1943 г. Угличское водохранилище было наполнено до НПУ.
В Рыбинске 24 июня 1940 года была перекрыта Волга, а 24 октября того же года — Шексна, пропуск воды производился через водосбросную плотину. Наполнение Рыбинского водохранилища началось 13 апреля 1941 года, а 17 мая была сдана в эксплуатацию первая нитка шлюза. К началу войны здание ГЭС не было доведено до крыши, велись работы по монтажу первых двух гидроагрегатов. Первые два агрегата Рыбинской гидроэлектростанции были запущены в тяжелейший для страны период обороны Москвы (18 ноября 1941 г. и 15 января 1942 г.). В 1945-50 гг. последовательно были введены в эксплуатацию четыре агрегата ГЭС.
Рыбинское водохранилище было наполнено до проектной отметки в мае 1947 г.
Уникальность
При проектировании Рыбинского гидроузла была разработана совершенно новая для того временя схема реконструкции Волги. Принятая схема позволила радикально решить транспортно-энергетические проблемы: обеспечение выхода канала имени Москвы в сторону Нижней Волги и Волго-Балтийского водного пути, создание достаточной судоходной глубины на участке Рыбинск – Астрахань и обеспечение наиболее эффективного использования водноэнергетических ресурсов верхнего и среднего течения Волги.
Полезная призма Рыбинского водохранилища равна половине среднемноголетнего годового притока в него. В связи с этим коэффициент использования стока практически равен единице, то есть холостые сбросы воды из водохранилища почти не производятся, а весь сток с бассейна пропускается через турбины гидроэлектростанции и используется для шлюзования.
Принцип внерусловой пойменной компоновки гидроузла получил развитие при возведении других гидроузлов на Волге.
Есть еще одна особенность Рыбинского гидроузла: здание гидроэлектростанции расположено на р. Шексна, а водосливная плотина на расстоянии 10 километров на реке Волга.
В проектах Верхневолжских ГЭС была отражена передовая, для того времени, тенденция развития техники в области гидромашиностроения: последовательное укрупнение генерирующих единиц с соответствующим уменьшением их числа. Сооружение Верхневолжских гидроузлов положило начало созданию на отечественных заводах крупнейших поворотно-лопастных турбин, мощных генераторов. Впоследствии уникальные машины этого типа были изготовлены для Куйбышевской, Волгоградской, Воткинской и других ГЭС.
Архитектурные комплексы Угличской и Рыбинской ГЭС являются объектами культурного наследия.
Значение
Рыбинское водохранилище, наряду с Куйбышевским, благодаря своему полезному объёму играет важную роль в регулировании стока Волги в интересах всего каскада. Снижая расходы в половодье и перераспределяя их на зимний меженный период, водохранилище снижает вероятность холостых сбросов и тем самым способствует увеличению выработки на нижележащих ГЭС каскада.
Рыбинское водохранилище активно используется в интересах водного транспорта, являясь частью Единой глубоководной системы Европейской части Российской Федерации и узлом речных коммуникаций — в нём происходит разделение транспортных потоков, идущих на Верхнюю Волгу (в том числе и на Москву) и на Северо-Запад России. Водохранилище обеспечивает на большом протяжении гарантированную глубину 4 м и фактически является нижней ступенью Волго-Балтийского канала. Создание водохранилища позволило существенно сократить протяжённость судовых ходов за счёт их спрямления — так, трасса Рыбинск — Череповец сократилась на 77 км, трасса Углич — Череповец — на 150 км. Также водохранилище обеспечивает защиту нижележащих территорий (особенно Рыбинска и Ярославля) от наводнений, надёжное водоснабжение населённых пунктов и промышленных предприятий (в частности, городов Череповец и Рыбинск), имеет большое рыбохозяйственное (допустимый вылов оценивается в 2000 тонн в год) и рекреационное значение. По сооружениям гидроузла проложена автомобильная дорога, а по сооружениям, находящимся в Волжском створе — также и железная дорога.
Угличское водохранилище активно используется в интересах водного транспорта, являясь частью Единой глубоководной системы Европейской части Российской Федерации и обеспечивая на участке Волги от Дубны до Углича гарантированную глубину 4 м (до строительства ГЭС глубины на этом участке в летнюю межень падали до 0,7 м, а в засушливые годы — до 0,4 м, делая возможным крупнотоннажное судоходство только в половодье). По сооружениям гидроузла проложена автомобильная дорога. Угличское водохранилище имеет рекреационное и рыбохозяйственное значение (допустимый улов оценивается в 300 т в год).
Угличская и Рыбинская ГЭС работают в пиковой части графика нагрузки энергосистемы Центра, повышая надёжность её функционирования (являясь, в частности, аварийным резервом мощности и работая в режиме синхронного компенсатора). Способность гидростанции переходить от нулевой мощности к полной нагрузке быстро и предсказуемо делает ее незаменимым источником при изменяющихся нагрузках и предоставлении дополнительных энергетических услуг, которые поддерживают баланс между генерацией и потреблением электроэнергии. При необходимости Каскад Верхневолжских ГЭС способен в течение 20 минут набрать проектную мощность и погасить пиковые нагрузки в единой энергетической системе Ярославского региона.
Во время Великой Отечественной войны крупные тепловые электростанции были законсервированы из-за перебоев в поставках топлива. Коллективы Угличской и Рыбинской ГЭС внесли неоценимый вклад в дело обороны столицы нашей Родины. За годы Отечественной войны обе станции выработали около 4 млрд. кВт/ч. электроэнергии, освободив для нужд народного хозяйства 5 млн. т. местного топлива. За бесперебойное энергоснабжение Москвы в военное время коллективу Рыбинской ГЭС было передано на вечное хранение Красное знамя Наркомата электростанций и ЦК профсоюза работников электротехнической промышленности.
Надежность
Гидротехнические сооружения Рыбинской ГЭС находятся под постоянным надзором Центрального управления Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, в ходе которого проводятся их регулярные проверки.
Каждые пять лет на обоих гидроузлах специализированными организациями проводится комплексное обследование гидротехнических сооружений, актуализируется и утверждается «Декларация безопасности ГТС».
На станциях ведется ежесуточный контроль изменения гидрометеорологической обстановки, уровней воды на Волге и на водохранилищах. Более 400 приборов в режиме реального времени отслеживают состояние гидротехнических сооружений Каскада Верхневолжских ГЭС.
Реконструкция
В 2011-м году на Угличской ГЭС введен в эксплуатацию новый гидроагрегат №2. Демонтированное оборудование являлось старейшим на ГЭС Волжско-Камского каскада: агрегат вырабатывал электроэнергию почти 70 лет - с 8 декабря 1940 года по 1 июня 2009 года. После замены гидроагрегата установленная мощность Угличской ГЭС выросла до 120 МВт. В 2012-м году завершилась заменена системы собственных нужд станции с установкой современного комплектного распределительного устройства и сухих трансформаторов (производство АВВ), реконструировано оборудование системы постоянного тока.
С 1 апреля 2014 года установленная мощность Рыбинской ГЭС увеличилась на 10 МВт и составляла на тот момент 356,4 МВт. Рост мощности стал результатом замены гидроагрегата №2.
В 2016 году филиал ПАО «РусГидро» - «Каскад Верхневолжских ГЭС» завершил реконструкцию открытого распределительного устройства (ОРУ 220 кВ) Рыбинской ГЭС. Крупномасштабные работы были выполнены без остановки технологического процесса.
В 2017 году в рамках программы комплексной модернизации прошла замена гидромеханического оборудования (быстропадающих щитов и сороудерживающих решеток гидроагрегата № 1 Рыбинской ГЭС, двух сегментных затворов водосливной плотины Угличской ГЭС). Заменены системы автоматического управления и регулятора на гидроагрегатах № 4 и № 6 Рыбинской ГЭС.
С 1 июня 2018 года после замены гидроагрегата № 1 установленная мощность Рыбинской ГЭС увеличилась на 10 МВт и составила 366,4 МВт.
В августе 2020 года после замены гидроагрегата № 3 установленная мощность Рыбинской ГЭС увеличилась на 10 МВт и составила 376,4 МВт.
После замены ГА № 5 установленная мощность Рыбинской ГЭС увеличилась на 10 МВт и с 1 сентября 2022 года составляет 386,4 МВт.
Экология
На предприятии неукоснительно соблюдается российское законодательство в сфере охраны окружающей среды, ведется постоянное обучение и подготовка специалистов. Экологическая политика РусГидро выстраивается в соответствии со Стратегией экологической безопасности Российской Федерации и базируется на Конституции Российской Федерации, федеральных законах и иных нормативных правовых актах Российской Федерации в области развития экологической безопасности, международных договорах в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.
Социальная ответственность
В год празднования 75-летней годовщины Победы Каскад Верхневолжских ГЭС оказал финансовую помощь Советам ветеранов Углича и Рыбинска на организацию и проведение праздничных мероприятий и адресную помощь ветеранам. Традиционную помощь от гидроэнергетиков получили спортивные школы, дома творчества, Центр помощи детям и школа-интернат № 1. В рамках благотворительной акции РусГидро «Рожденные энергией» Каскад Верхневолжских ГЭС подарил современное диагностическое оборудование акушерскому отделению угличской центральной районной больницы. В мае 2020 года филиал инициировал дополнительную помощь Угличской ЦРБ и рыбинской горбольнице № 2 на покупку оборудования для борьбы с ковидной инфекцией в размере 2,5 миллиона рублей каждой. При сотрудничестве с Региональным благотворительным общественным фондом «Иллюстрированный книжки для маленьких слепых детей» гидроэнергетики передали комплекты специализированных книг в д/с №15 г. Углича, д/с №10 г. Рыбинска и в Областную библиотеку для слепых. В 2022 году благотворительную помощь от Каскада Верхневолжских ГЭС получили 19 учреждений Углича и Рыбинска, в том числе детский дом, Центр помощи детям, спортшколы, Землячество мологжан, Рыбинская археологическая экспедиция, детские сады для слабовидящих, лечебные учреждения.
ПАО РусГидро
