Камская ГЭС

Камская ГЭС
Страна	Россия
Река	Кама
Каскад	Волжско-Камский
Собственник	РусГидро
Год начала строительства	1949
Годы ввода агрегатов	1954-1956, 1958
Основные характеристики
Годовая выработка электроэнергии, млн  кВт⋅ч	1700
Разновидность электростанции	плотинная, русловая
Расчётный напор, м	16,5
Электрическая мощность, МВт	552
Характеристики оборудования
Тип турбин	поворотно-лопастные
Количество и марка турбин	23×ПЛ-20-В-500
Расход через турбины, м³/с	23×162
Количество и марка генераторов	23×ВГС-700/100-48
Мощность генераторов, МВт	23×24
Основные сооружения
Тип плотины	земляная намывная
Высота плотины, м	35
Длина плотины, м	1816
Шлюз	двухниточный шестикамерный судоходно-лесосплавной
РУ	220, 110 кВ
На карте
Камская ГЭС
Культурное наследие народов Российской Федерации Регионального значения рег. № 281410040130005

Камская ГЭС-гидроэлектростанция, находящаяся в Пермском крае, которая входит в состав Волжско-Камского каскада ГЭС и является верхним звеном на реке Каме. В 1956 году она стала второй по мощности ГЭС в СССР после ДнепроГЭСа. Сегодня она принадлежит ПАО «РусГидро» и функционирует как его филиал.

Конструкция станции

Камская ГЭС — это низконапорная гидроэлектростанция, в которой здание ГЭС интегрировано в напорный фронт. Среди её компонентов — земляные плотины, водосбросная плотина, совмещённая со зданием ГЭС, судоходные шлюзы с плотинами и подходными каналами, а также оборудование для передачи электроэнергии напряжением 110 и 220 киловольт. По территории гидроэлектростанции проходят автомобильные и железные дороги. Установленная мощность станции составляет 552 мегаватта, а фактическая среднегодовая выработка электроэнергии превышает проектную и достигает 1 900 миллионов киловатт-часов.

Земляные плотины

Плотины Камской ГЭС состоят из двух земляных плотин: русловой и пойменной. Русловая плотина расположена между зданием ГЭС и судоходными шлюзами, имеет длину 650 метров, максимальную высоту 35 метров и ширину по гребню 11 метров. Пойменная плотина находится между судоходными шлюзами и левым берегом, её длина составляет 1166 метров, максимальная высота — 19 метров, ширина по гребню — 21 метр. Общий объём земляных плотин составляет 4 500 тысяч кубических метров.

Совмещённое здание ГЭС

ГЭС Камская ГЭС — это сооружение русловой формы, использующее воду для производства электрической энергии. В здании ГЭС сочетается водосливная плотина и имеется длина по гребне 386 метров общая длина 429 метров, ширина по гребне 52,5 метров и строительная высота 40 метров. Она выполнена из монолитных железобетонных конструкций, всего использована 719,8 тыс. метров и разделена на 4 части. Каждая часть содержит шесть скважин и шесть насосов. Водосбросы длиной 12 метров расположены на гидроагрегатах, водосбросы имеют специальные водоотталкивающие съемные крышки, чтобы обеспечить доступ к гидроагрегату для ремонта. Входы для турбинных камер имеют также плоские затворы аварийного ремонта и решетки сопротивления. На станции 24 скважины, общей пропускной способностью которых при разных уровнях скважины составляет 17 000 м/с и 18 800 м/с. Для управления затворами и крышками водосливов установлены три козловых крана грузоподъемностью 250 т. Гашение потока сбрасываемой воды происходит на бетонном водобое длиной 100 м. Машинный зал ГЭС оснащен 23 вертикальными гидроагрегатами мощностью по 24 МВт каждый. Гидроагрегаты работают на поворотно-лопастных турбинах ПЛ-20-В-500 при расчетном напоре 16,5 м и приводят в движение гидрогенераторы ВГС-700/100-48. Производители гидротурбин — предприятие «Турбоатом» из Харькова и завод «Тяжмаш» из Сызрани, а генераторов — завод «Уралэлектроаппарат». В 1958 году был установлен экспериментальный горизонтальный полупрямоточный гидроагрегат с турбиной ПЛ-548-Г-450 в 24-м пролёте, который был выведен из эксплуатации и демонтирован в 1992 году..

Судоходные шлюзы

Для пуска судов, плотов и судов по гидроузелу используют шлюз с шестью камерами, предназначенными для судостроения и лесоплавания. Они находятся на левом берегу между руслом и пойманной плотиной. Шлюзы имеют клинкерную систему питания, для каждой камеры длина 229,6 м, минимальная ширина 29,7 метров. Время загрузки и загрузки камер составляет пять минут. Конструкция шлюза состоит из стен из металлического шпонта, откатных ворот и специальных электровозов для перевозки плотов и жби. Верхний подходной канал имеет длину 700 м и ширину 80 м, а нижний — длину 550 м и ширину 80 м. Шлюзы находятся в государственной собственности и управляются ФБУ «Администрация Камского бассейна внутренних водных путей».

Водохранилище

Напорные конструкции ГЭС являются крупным Камским водохранилищем. Площадь скважины при нормальном уровне подпора 1915 км, длины 300 км, максимальной ширины 18 км, максимальной глубина 30 м. Полный и полезный объём водохранилища составляют 12, 205 км соответственно и 9. 235 км, что дает возможность осуществлять сезонную регулировку стока водохранилища наполняется в полевых условиях и работает в межсезонье. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 108,5 м над уровнем моря (по Балтийской системе высот), форсированного подпорного уровня — 110,2 м, уровня мёртвого объёма — 100 м.

Строительство

С начала 1920-х годов различные организации занимались разработкой комплексной схемы использования гидроэнергетики в бассейне Волги. К концу 1932 года наиболее проработанной была схема главного инженера Волгостроя А. В. Чаплыгина, которая предполагала строительство трех гидроэлектростанций на реке Каме, включая одну ГЭС в районе Перми. Эта схема получила поддержку и была санкционирована начать проектирование Камской (Пермской) гидроэлектростанции. Для строительства станции была создана организация «Средневолгопермстрой», переименованная позже в «КамГЭСстрой». Проект станции был завершен к 1937 году, и предполагалось, что Камская ГЭС будет иметь мощность 504 МВт. Однако из-за сложного геологического строения местности, строительство было остановлено в августе 1937 года, а усилия строителей были перенаправлены на Куйбышевскую ГЭС. В дальнейшем было решено признать более перспективным строительство Соликамской ГЭС мощностью 648 МВт на реке Каме, как часть проекта по созданию общего водохранилища для трех рек: Камы, Вычегды и Печоры. Однако работы по строительству Соликамской ГЭС были прекращены в сентябре 1940 года.

В 1941 году специалисты из компании «Гидроэнергопроект» пришли к выводу, что основным объектом для нового строительства на реках Волге и Каме должна стать Камская гидроэлектростанция. Решено было изменить проект станции, учитывая геологические особенности местности. Под руководством профессора Б. К. Александрова коллектив проектировщиков отказался от идеи погружения электростанции в гипсовые грунты, предпочтя увеличить количество гидроагрегатов, удлинить здание ГЭС и объединить его с водосливной плотиной. Для этой цели были использованы шестикамерные шлюзы. В результате удалось снизить глубину здания ГЭС с 23 до 9 метров, уменьшить объём бетонных работ в три раза, что привело к снижению общей стоимости строительства и ускорению сроков возведения станции. Проект Камской ГЭС был рассмотрен Госпланом СССР в 1943 году и утвержден в 1945 году. Технический проект станции был утвержден 2 июня 1948 года.

В 1944 году Совет Народных Комиссаров СССР санкционировал строительство Молотовской ГЭС (ныне Камская ГЭС), что привело к созданию треста «МолотовГЭСстрой» (позднее переименованного в «КамГЭСстрой»). Однако из-за ограниченного финансирования и ресурсов строительство станции велось медленными темпами до 1949 года. Под руководством А. А. Саркисова с 1949 года началось активное строительство, с первым бетоном, уложенным в июне 1951 года. Строительство проходило быстро — уже в октябре 1953 года было перекрыто русло реки, а в сентябре 1954 года запущен первый гидроагрегат. Камская ГЭС достигла своей полной мощности в 1956 году и была принята в эксплуатацию государственной комиссией в конце 1964 года. На строительстве станции активно использовался труд заключенных ГУЛАГа, помимо прочего персонала.

В ходе строительства Камского ГЭС выполнены земляные работы 15,55 млн. м³., выемки 0, 255 млн. м³. скальных грунтов, укладки 0,248 млн. м³. каменного набора, дренажа и фильтра, использования 1, 143 млн. м³. бетона, железобетона и установлено 67,1 тыс. тонн металлических конструкций и агрегатов. Фактическая стоимость строительства станции составила 181,7 миллиона рублей в ценах 1955 года.

Эксплуатация

После открытия Камского ТЭС начался процесс наладки и модернизации оборудования и конструкции. Получилось, что качественный установленный гидрогенератор невысокий, что привело к необходимости замены ротора и стального обмотки. В 1955 году после наводнения произошло размытие дна при установке водобоя на глубину 7-11 метров, что привело к формированию острова на берегу нижнего берега, требующего отсыпки 3760 м³ бетона. Проблемы с размывом дна и правого берега отводящего канала продолжались до середины 1960-х годов, что потребовало дополнительные работы по укреплению зоны размыва для их решения. На седьмом году эксплуатации было замечено превышение проектных показателей фильтрации в основании сооружений, что потребовало принятия дополнительных мер по противофильтрационной защите с использованием цементационной завесы с полимерными растворами для подавления фильтрации.

В первые годы после запуска станции существенные трудности вызывали попадание в здание ГЭС древесных мусоров, всплывших после заполнения воды и потерянных в лесосплавах, массово прилипших к здания ГЭС, а также потери напора гидроагрегатов. Для решения этой проблемы проведена реконструкция решеток сопротивления. В 1961 году из-за ошибок в проектировании и низкого качества изготовления были демонтированы гидроподъемники аварийно-ремонтных затворов турбинных водоводов, и операции со затворами стали выполняться с помощью козловых кранов. Также была внедрена новая система противоразгонной защиты гидроагрегатов. Для предотвращения кавитации в 1960-х годах была проведена облицовка нержавеющей сталью камер рабочих колес и лопастей гидротурбин.

К середине 1990-х годов оборудование на станции устарело, что привело к началу работ по его замене и модернизации. План модернизации гидросилового оборудования включал в себя замену гидротурбин (с ПЛ-510-ВБ-500 на ПЛ-20-В-500) и модернизацию гидрогенераторов (включая замену охладителей статора, обмотки статоров, генераторных выключателей). Мощность обновленных гидроагрегатов была увеличена с 21 до 24 МВт, что привело к увеличению мощности станции на 69 МВт. Процесс модернизации гидросилового оборудования начался в 1997 году с 2 гидроагрегатов и продолжался последующим обновлением: в 1998 году — 1 гидроагрегат, в 1999 — 1, в 2000 — 1, и так далее. Этапная замена оборудования позволила увеличить мощность станции до 552 МВт. Также была рассмотрена возможность замены экспериментального горизонтального гидроагрегата, который был приостановлен в 1992 году из-за повреждений. В 2017 году было принято решение о нецелесообразности его замены.

В отношении электротехнического оборудования с 1992 по 2010 годы были заменены силовые трансформаторы 220 кВ и автотрансформатор связи распределительных устройств. В 2023 году была заменена одна из двух трансформаторных групп 110 кВ. Замена гидромеханического оборудования, такого как затворы, крышки водослива и сороудерживающие решетки, была завершена в 2020 году.

Отдельно стоит отметить аварию, произошедшую 4 ноября 1994 года на западной нитке шлюзов Камской ГЭС. В результате происшествия буксир-толкач с двумя баржами снёс ворота шлюза, что привело к гибели двух рыбаков. Восстановление шлюзов было завершено лишь в 2012 году.

Литература

• 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.
• Гидроэлектростанции России. — М.: Типография Института Гидропроект, 1998. — 467 с.
• Слива И. В. История гидроэнергетики России. — Тверь: Тверская Типография, 2014. — 302 с. — ISBN 978-5-906006-05-9.
• Заключённые на стройках коммунизма. ГУЛАГ и объекты энергетики в СССР. Собрание документов и фотографий. — М.: Российская политическая энциклопедия (РОССПЭН), 2008. — 448 с. — ISBN 978-5-8243-0918-8.
• Мельник С.Г. Вечный двигатель. Волжско-Камский каскад: вчера, сегодня, завтра. — М.: Фонд «Юбилейная летопись», 2007. — 352 с.

Ссылки

• Официальный сайт филиала ПАО «РусГидро» — «Камская ГЭС» (неопр.). РусГидро. Дата обращения: 15 апреля 2019.
• Фотообзор Камской ГЭС (неопр.). Игорь Ягубков. Дата обращения: 15 апреля 2019.

Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!