Колимська ГЕС

Гребля Колимської ГЕС кам'яно-накидна з протифільтраційним ядром. Максимальна будівельна висота греблі — 134,5 м (найвища ґрунтова гребля в Росії)[4], довжина по гребеню — 683 м, ширина гребеня — 15 м. Гребля складається з верхової і низової утримуючих призм з гранітного кам'яного насипу, протифільтраційного ядра з глиняно-піщаних ґрунтів, а також фільтрів з піщано-гравійного ґрунту, які розташовані між ядром і утримуючими призмами. У верховий клин греблі включена тимчасова гребля висотою 62 м з протифільтраційним ядром, що використовувалась в період будівництва станції. Об'єм тіла греблі — 10 млн м³, з яких на кам'яний насип випадає 8 млн м³, на ядро — 1,2 млн м³ і на фільтри — 0,8 млн м³. У основі греблі розташована залізобетонна цементна галерея, скельна основа під ядром греблі облицьована бетоном. Також, в правобережній частині греблі біля її основи розташована тимчасова водоскидна споруда, що використовувалася в період будівництва станції і в даний час забетонована. Водонепроникність гірських порід у основі греблі забезпечується за допомогою цементної завіси глибиною 60-100 м[5][2].

Кінцева частина водоскиду з трамплінами

Водоскид Колимської ГЕС поверхневий, берегового типу, розташований зліва від греблі в скельній виїмці і примикає до водоприймача будівлі ГЕС, маючи з ним спільний підвідний канал. Пропускна здатність водоскиду — 11300 м³/с. Водоскид бетонний, складається з трьохпролітного водозливу і швидкотоків, що закінчуються трамплінами. Кожен з трьох прольотів водозливу шириною по 13 м перекривається сегментним затвором висотою 21 м. Оперування затворами проводиться за допомогою лебідок вантажопідйомністю 200 т кожна (по дві на кожен затвор). Лебідки встановлені в спеціальному приміщенні на естакаді. Також є три плоских ремонтних затвора, які розташовані перед сегментними і якими управляють за допомогою козлового крана. Лотки швидкотоку розташовані на різній висоті (найвищий — лівий, під № 1) і розділені бичками. Довжина лотків різна, найбільша — у лотка № 1 (220 м); за рахунок цього кінцева ділянка водоскиду з трамплінами розташована під кутом до осі лотків, що підсилює ефект розсіювання струменя і відвертає потік від лівобережного схилу до русла річки. Гасіння енергії потоку відбувається в ямі розмиву в руслі річки[6].

У період будівництва станції використовувалася тимчасова водоскидна споруда, яка розташована на правому березі біля основи греблі, загальною довжиною 1060 м. Вона складається з підвідного каналу довжиною 300 м, оголовка баштового типу з чотирма донними отворами, залізобетонної труби довжиною 350 м, шириною 22 м і висотою 29,5 м, відвідного каналу довжиною 360 м з віражем, водобійним колодязем і бетонною рісбермою. Пропускна здатність тимчасового водоскиду — 10700 м³/с. Будівництво тимчасового водоскиду зайняло 8 років, в нього було укладено 400 тис. м³ бетону (30% всіх бетонних робіт з Колимської ГЕС), його кошторисна вартість склала 80 млн рублів у цінах 1984 року. Використання тимчасового водоскиду в період постійної експлуатації ГЕС не передбачено, в даний час він забетонований. Таке рішення стосовно такої складної і дорогої споруди деякими фахівцями вважається інженерною помилкою[7][8].

Машинний зал

Машинний зал Колимської ГЕС — підземний, розташований в скельній виломці лівого берега, має довжину 130 м і ширину 24 м, складається з монтажного майданчика і п'яти агрегатних блоків. У машинному залі встановлено 5 гідроагрегатів потужністю по 180 МВт: чотири з діагональними турбінами ПЛД-45-2256В-420 і один з радіально-осьовою турбіною РО-868М-В-410. Турбіни працюють на розрахунковому напорі 108 м і приводять в дію гідрогенератори СВ 812/240-28УХЛ4. Виробник турбін — Ленінградський металевий завод, генераторів — Сибелектротяжмаш. З'єднання машинного залу з поверхнею здійснюється по транспортному тунелю довжиною 300 м і ліфтових шахтах[2].

Вода на гідротурбіни надходить по п'яти напірних водогонах довжиною 262 м і діаметром 6 м кожен з водоприймача, розташованого на лівому березі, поблизу водоскиду. Водоприймач примикає до греблі і відокремлений від неї підпірною стінкою. Водоприймач складається з п'яти секцій шириною по 18 м, до яких примикають водогони. Обладнання водоприймача включає в себе плоскі аварійно-ремонтні затвори, ремонтний затвор і сміттєстримуючі решітки. Управління аварійно-ремонтними затворами проводиться за допомогою гідропідйомників. Обладнання розміщено в опалювальному приміщенні, в якому також змонтований мостовий кран вантажопідйомністю 200 т. У період тимчасової експлуатації ГЕС на зниженому напорі використовувався тимчасовий водоприймач і тимчасові водогони для перших трьох гідроагрегатів. Згодом тимчасовий водоприймач був виведений з експлуатації і затоплений водосховищем, а тимчасові водогони закладені бетонними пробками[9].

З гідрогенераторів електроенергія подається під напругою 13,8 кВ по трьох шинних галереях на генераторний розподільний пристрій, розташоване в ПТК (оснащене повітряними вимикачами ВВГ-20 і генераторними роз'єднувачами РВПЗ-2/20). Звідти вона надходить на силові трансформатори ТЦ 250000/220 ХЛ (5 шт., Виробник — Запоріжтрансформатор), розташовані на станційному майданчику, а з них — на розташований на даху ПТК закритий розподільний пристрій 220 кВ і з нього в енергосистему. Обладнання ЗРУ-220 кВ включає в себе маломасляні вимикачі HLR-245, вимикачі та лінійні роз'єднувачі типу РНДз 220. Крім розподільних пристроїв, в ПТК розташовані адміністративний корпус, головний щит управління, електрокотельня, обладнання власних потреб станції, трансформаторно-масляне господарство та інші виробничі приміщення[2]. Видача електроенергії здійснюється за такими лініями електропередачі під напругою 220 кВ:[2]

• Колимська ГЕС — Ягідне (двохцепна, довжина 96 км, максимальна пропускна здатність 600 МВт);
• Колимська ГЕС — Оротукан (одноцепна, довжина 93 км, максимальна пропускна здатність 250 МВт);
• Колимська ГЕС — Усть-Омчуг (двохцепна, довжина 160 км, максимальна пропускна здатність 300 МВт);
• Колимська ГЕС — Котельна (одноцепна, довжина 9 км, максимальна пропускна здатність 220 МВт);

Напірні споруди ГЕС утворюють велике Колимське водосховище сезонного регулювання (коефіцієнт зарегулювання стоку 0,7). Площа водосховища 454,6 км², повна і корисна ємність водосховища 15,08 і 7,24 км³ відповідно. Відмітка нормального підпірного рівня водосховища становить 451,5 м над рівнем моря, форсованого підпірного рівня — 457,6 м, рівня мертвого обсягу — 432,0 м. При створенні водосховища було затоплено 40,84 тис. га сільгоспугідь (головним чином оленячих пасовищ), перенесено 66 будівель[2][10].

Вперше ідею будівництва ГЕС на Колимі висунув геолог Д. В. Вознесенський, який в 1932 році обстежив верхів'я річки. Вишукування можливості будівництва гідроелектростанції в районі Великих Колимських порогів з метою енергопостачання об'єктів Дальстрою були розпочаті інститутом «Дальстройпроект» в 1934 році, в район створу станції була спрямована експедиція під керівництвом інженера-гідротехніка І. П. Морозова. У 1935 році був розроблений проект ГЕС потужністю 50 МВт (4 × 12,5 МВт) з ґрунтовою греблею висотою 76 м. Цей проект не був реалізований через високу вартість (будівництво ГЕС оцінювалося в 183 мільйона рублів). У 1938 році пошуки були продовжені, були пробурені кілька свердловин глибиною 60 м, складений проект ГЕС потужністю 148 МВт при висоті греблі 65 м. У 1948 році Дальстройпроектом була складена схема гідроенергетичного використання Верхньої Колими, що включала в себе Верхньопорозьку, Нижньопорозьку і Усть-Среднєканську ГЕС, загальною потужністю 1080 МВт. Однак замість будівництва ГЕС більш ефективним було визнано використання місцевого вугілля[17][18][19].

Інтерес до будівництва ГЕС на Колимі знову виник в 1960-х роках. У червні 1964 була розпочата топографічна зйомка в районі майбутньої ГЕС. У 1965 році в Магадан разом з великою групою гідротехніків прибув міністр енергетики СРСР П. С. Непорожній; наслідком цієї поїздки стало прийняття рішення про початок дослідницьких робіт на створі Колимської ГЕС, а інституту «Ленгідропроект» доручалося скласти техніко-економічну доповідь (ТЕД) по станції. У 1965 році були завершені топографічні роботи, в створі висадився перший загін вишукувачів-гідротехніків. ТЕД був підготовлений в 1966 році і підтвердив ефективність будівництва станції. У грудні 1966 року «Ленгідропроект» почав розробку проекту Колимської ГЕС, в 1967 році в створі розпочала комплексні дослідження експедиція № 13 інституту[20][21].

Техніко-економічне обґрунтування проекту було затверджено 4 серпня 1970, 6 жовтня того ж року був остаточно обраний створ станції. Розроблений «Ленгідропроект» технічний проект Колимської ГЕС був затверджений розпорядженням Ради Міністрів СРСР № 1565-р від 2 серпня 1973 року. У ході робочого проектування та будівництва в проект були внесені істотні зміни — зокрема, зросла потужність станції (з 720 до 900 МВт — був доданий ще один гідроагрегат), висота греблі збільшена на 5,5 м, змінена конструкція тимчасової греблі (як протифільтраційний елемент було прийнято ядро замість екрану), цементаційної галереї, тимчасової водоскидної споруди[22]. Була значно змінена конструкція експлуатаційного водоскиду — за рахунок збільшення висоти греблі і відповідно обсягів акумулювання стоку у водосховищі з'явилася можливість зменшити його пропускну здатність і габарити (з шестипрогінного він став трьохпрогінним)[23].

Тимчасова водоскидна споруда в даний час

6 листопада 1969 був підписаний наказ про створення у складі «Вілюйгесбуду» управління будівництва «Колимагесбуд». Начальником будівництва станції став Ю. Й. Фріштер, головним інженером — А. А. Сєров. У січні 1970 року Держплан СРСР відкрив титул підготовчих робіт з Колимської ГЕС. 17 лютого 1970 року з Вілюйської ГЕС в Якутії був відправлений і 5 березня того ж року прибув до створу станції перший автопоїзд з будівельною технікою. Одночасно відправлялися люди і техніка з боку Магадану — у березні 1970 року в районі селища Уптар було обрано майданчик для перевалочної бази будівництва. Розпочався підготовчий етап будівництва — спорудження житла, доріг, бази будівництва та іншої інфраструктури[24][25].

20 березня 1971 року було офіційно розпочато зведення селища гідробудівників Сінєгор'є. У тому ж році почалося будівництво постійної автодороги Дебін — Сінєгор'є, завершене в 1973 році. У 1972 році будівництво отримало постійне енергопостачання по лінії 35 кВ. У 1973 році на будівництві був запущений бетонний завод, в 1974 році в Сінєгор'ї почалося зведення кам'яних будинків (до цього забудова була дерев'яною). У 1975 році було розпочато бетонування опор мосту через Колиму. Підготовчий етап будівництва був завершений в 1977 році, з відкриттям мосту через Колиму, що дозволило в повному обсязі розгорнути роботи на основних спорудах[26][27].

Схема будівництва станції передбачала її спорудження у дві черги. У першу чергу станції входило спорудження цементаційної галереї основної греблі, тимчасової греблі, водоскидної споруди, водоприймача і тунельних водогонів, частини будівлі ПТК, а також частини машинного залу на три агрегати, що включаються в роботу на знижених напорах (40-56 м). У другу чергу будується основна гребля, постійний водоскид і водоприймач, будівля ГЕС та ПТК у повному обсязі[28].

Земельно-скельні роботи в створі Колимської ГЕС почалися в 1974 році, 19 лютого 1976 року в основні споруди гідровузла був покладений перший бетон, 28 липня того ж року на будівництві був витягнутий мільйонний кубометр ґрунту. У 1974–1978 роках велася розробка котловану тимчасової водоскидної споруди, підвідного каналу до тимчасового водоприймача, земляні роботи на станційному майданчику, а також першочергові роботи на підземному комплексі споруд. У 1977–1979 роках проводилася підготовка основи греблі і будівництво руслової ділянки цементаційної галереї, а також тимчасової водоскидної споруди[29]. Паралельно з 1976 року велися роботи на підземних спорудах станції. Максимальна інтенсивність виломки була досягнута в 1980 році, що пов'язано з масштабною розробкою приміщення машинного залу станції. 20 червня 1980 року в залізобетонному оздобленні зводу машинного залу була виявлена тріщина довжиною 30 м, яка продовжувала зростати і незабаром досягла довжини 84 м. Причиною утворення тріщини стало розвантаження гірських порід у результаті їх відтавання в умовах наявності в породі природних тектонічних тріщин. Для вирішення проблеми були проведені спеціальні заходи щодо зміцнення стін і склепіння машинного залу, зокрема, кріплення їх анкерами довжиною 9-12 м. Крім того, був різко обмежений масштаб вибухових робіт, що істотно знизило обсяги виломки в наступні роки[30].

Гребля Колимської ГЕС

Зведення цементаційної галереї також не обійшлося без складнощів. Спочатку планувалося забетонувати її руслову ділянку в зимовий період 1977–1978 років під захистом перемичок, що утворюють спочатку правобережний, а потім лівобережний котлован. Однак після спорудження правобережного котловану відкачати воду з нього не вдалося через підвищену фільтрацію через тіло перемичок внаслідок укладання в них мерзлого ґрунту. Довелося змінити схему будівництва на користь повного перекриття річки з спорудою будівельного тунелю довжиною 300 м для пропуску витрат річки в зимовий період 1978–1979 років. 4 грудня 1978 Колима була перекрита в перший раз, вода пішла через будівельний тунель. Під захистом верхової та низової перемичок в січні-квітні 1979 року було завершено будівництво цементаційної галереї, а також укладені деякі елементи основної греблі — частина ядра, фільтрів і утримуючих призм. Передбачалося пропустити паводок 1979 року поверх перемичок і недобудованої частини основної греблі, захистивши її від розмиву великим каменем, покладеним шаром в 1 м. Однак паводок зруйнував захист і розмив покладений в греблю ґрунт[31][32].

Будівництво тимчасової водоскидної споруди велося в 1974–1982 роках, причому земельно-скельні роботи проводилися в 1974–1979 роках, а бетонні — в 1979–1982 роках. З осені 1980 року водоскид в паводковий період включався в роботу в недобудованому вигляді, а роботи з добудови велися в зимовий період, коли витрати води, які різко знизилися, пропускалися через будівельний тунель. У червні 1978 року котлован тимчасового водоскиду був повністю затоплений через вихід з ладу насосів, для відкачування води знадобився монтаж плавучої насосної станції[33].

У 1978 році почалося спорудження дослідної греблі заввишки 16 м на струмку Анманничан (рос. Анманнычан), який являє собою модель греблі Колимської ГЕС. Будівництво тимчасової греблі Колимської ГЕС висотою 62 м було здійснено в 1980–1981 роках за 15 місяців. Повторне перекриття Колими було здійснено 20 вересня 1980 року, вода пропускалася через ще не добудований до того моменту тимчасовий водоскид. Витрата води в річці при перекритті становила 643 м³/с, що перевищувало витрати при перекриттях річок на будівництві інших північних гідровузлів, зокрема, Вілюйського і Усть-Хантайського[34]. Наповнення водосховища було розпочато 18 жовтня 1980 року після перекриття останнього затвору тимчасового водоскиду[27].

Директивний тиск партійних органів (перший гідроагрегат було потрібно запустити до відкриття XXVI з'їзду КПРС в лютому 1981 року) в умовах недофінансування будівництва і наявних технічних проблем призвело до урізання пускового комплексу з метою забезпечити запуск станції в задані терміни. 24 лютого 1981 року був проведений запуск першого гідроагрегату, але в умовах недобудованої тимчасової греблі і незначних витрат води в річці, яку було накопичено в зимовий період у водосховищі, вистачило тільки на 8 днів роботи гідроагрегату, після чого він був зупинений. Інформація про це дійшла до Комітету народного контролю СРСР, результатом перевірки якого стало анулювання акту про прийняття в експлуатацію гідроагрегату і позбавлення колективу будівельників урядових нагород[35][36]. Повторний пуск гідроагрегату № 1 було здійснено в червні 1982 року (акт приймання підписаний 27 червня), 22 жовтня того ж року був введений в експлуатацію гідроагрегат № 2, 15 червня 1984 року — гідроагрегат № 3, на чому будівництво першої черги Колимської ГЕС було завершено[37].

Загальний вигляд постійного водоскиду

У ході будівництва другої черги були зведені основна гребля, постійний водоприймач, водогони і водоскид, а також будівля ГЕС в повному обсязі. Відсипання основної греблі Колимської ГЕС велося в 1981–1988 роках, найбільш інтенсивно — в 1983 році[38]. У червні 1988 року почалося наповнення Колимського водосховища до проектного рівня, були введені в роботу постійний водоприймач і водогони, що дозволило пустити 30 вересня 1988 року гідроагрегат № 4 на розрахунковому напорі. Перехід перших трьох гідроагрегатів на повний напір був завершений в липні 1991 року, останній гідроагрегат № 5 був запущений тільки 2 жовтня 1994 року[37][39][40]. Будівництво постійного водоскиду через зміни його конструкції та обмежень на масштаби вибухових робіт (після інциденту 19 листопада 1982 року, коли в ході підривних робіт ЗРУ-220 кВ було уражено двома каменями вагою 6,7 і 2,5 т, пробивши стіну будівлі[41]) затягнулося. Вперше водоскид був включений в роботу (причому тільки одним лотком, будівництво інших тривало) в 1988 році, а до цього часу використовувалася тимчасова водоскидна споруда[42].

Відповідно до календарного графіку будівництва Колимську ГЕС планувалося звести за 11 років. Фактично, через недостатнє фінансування, цей термін збільшився вдвічі[43]. Будівництво станції було в основному закінчено до 1994 року, але офіційно її будівництво завершилося 25 жовтня 2007 року, коли був підписаний акт про прийом Колимської ГЕС в постійну експлуатацію[44]. Вартість будівництва Колимської ГЕС склала 1 млрд 85,7 млн рублів в цінах 1984 року[45].