22 турбины Волжской ГЭС

На крупнейшей гидроэлектростанции Европы реализован один из самых масштабных проектов Программы комплексной модернизации (ПКМ) РусГидро. Волжская ГЭС стала четвертой по счету станцией компании, где полностью заменено гидротурбинное оборудование.

В конце марта 2021 года на Волжской ГЭС с вводом в эксплуатацию после реконструкции гидроагрегата №10 гидроэнергетики успешно завершили многолетнюю программу по замене всех 22 гидротурбин станции на новые.

Гидроагрегаты нижней ступени Волжско-Камского каскада были введены в эксплуатацию в 1958–1962 годах. К концу 1980-х годов они отработали нормативный срок службы и стали нуждаться в замене, но экономические условия в стране не позволили приступить к масштабным работам по обновлению станции. Первую турбину удалось заменить лишь в 1998 году, и в дальнейшем турбины меняли явно недостаточными темпами: одна машина в два-три года. После принятия в 2011 году ПКМ обновление гидросилового оборудования Волжской ГЭС стало составной частью этой не имеющей аналогов в России программы. В том же году был подписан договор с концерном «Силовые машины», предусматривающий замену оставшихся гидротурбин и всех гидрогенераторов, за исключением малоиспользуемого и имеющего небольшую мощность гидроагрегата собственных нужд. Работы на станции были значительно ускорены – оставшиеся 15 турбин заменили за 10 лет.

Новые гидроагрегаты, созданные с учетом современных достижений в области энергетического машиностроения, имеют более высокий КПД и повышенную эффективность, что уже позволило увеличить мощность Волжской ГЭС с 2541 до 2671 МВт, а в перспективе (после завершения намеченной на 2026 год замены гидрогенераторов) она должна достигнуть 2744,5 МВт. Интересно, что энергомашиностроители по ходу изготовления оборудования смогли улучшить его характеристики: если первые пять новых гидротурбин обеспечивают мощность гидроагрегата 120 МВт (вместо 115 МВт на старых машинах), то все последующие – 125,5 МВт.

№1: История трансформации

Отдельно стоит остановиться на модернизации уникального гидроагрегата со станционным №1. Его турбина и генератор были экспериментальными и предназначались для натурных испытаний передовых конструктивных и технических решений. Именно на нем впервые было опробовано водяное охлаждение обмотки статора генератора, которое позднее было внедрено на агрегатах Красноярской ГЭС. Так что первый по номеру агрегат был введен в эксплуатацию последним по счету – в ноябре 1962 года – и прослужил почти четверть века. В 1986 году назрела необходимость реконструировать турбину, поскольку одни экспериментальные узлы исчерпали свой эксплуатационный ресурс, а другие оказались недостаточно надежными и требовали больших трудозатрат во время ремонтов. К тому же рабочее колесо турбины повредили бревна во время сильнейшего паводка 1979 года.

Российские энергомашиностроители создали другую, опять же принципиально новую конструкцию – новое рабочее колесо пропеллерного типа ПР-30/587а-В-930 с безмасляной втулкой и переменным углом установки лопастей. Турбина отработала почти 30 лет. К сожалению, из-за поломки уникального механизма, поворачивающего лопасти, их пришлось зафиксировать в одном положении. Поэтому агрегат эксплуатировался только в узком диапазоне нагрузок – от 100 до 115 МВт – и не мог полноценно участвовать в системе автоматического регулирования частоты и активной мощности.

Эксперименты с гидроагрегатом завершились в 2017 году, после замены турбины, генератора, вспомогательного оборудования, системы автоматики и управления. В результате мощность машины выросла на 10,5 МВт, а станция получила гидроагрегат, идентичный по конструкции другим новым машинам, что упрощает эксплуатацию.

Не только турбины

Конечно, модернизация Волжской ГЭС, как и других станций РусГидро, не ограничивается гидросиловым оборудованием. Запланирована замена маслонаполненных кабелей 220 и 500 кВ на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Проведена реконструкция ОРУ-220 кВ с заменой выключателей на элегазовые, уже совсем скоро начнется реконструкция ОРУ-500 кВ с полной заменой его оборудования, которое будет смонтировано в современном КРУЭ. В мае 2019 года впервые в России на Волжской ГЭС был введен в эксплуатацию фазоповоротный трансформатор, позволяющий обеспечить выдачу в энергосистему увеличивающейся в результате модернизации мощности станции без дополнительного электросетевого строительства. Ведется поэтапная замена гидромеханического оборудования – затворов и сороудерживающих решеток.

Эффекты влияния

В целом Программа комплексной модернизации гидроэлектростанций предусматривает замену либо реконструкцию 154 гидротурбин – это беспрецедентные для российской энергетики объемы. При этом на Камской, Жигулевской и Новосибирской ГЭС замена гидротурбинного оборудования уже завершена, а в ближайшие годы к ним присоединятся еще несколько станций. Замена гидросилового оборудования на более эффективное позволяет значительно повысить мощность действующих станций – за время реализации ПКМ она уже возросла на 452,5 МВт, а к концу 2026 года, в соответствии с утвержденной производственной программой РусГидро, она увеличится еще на 356,8 МВт.

Столь масштабная программа не только позволила переломить тенденцию старения оборудования, повысила надежность и эффективность станций РусГидро, но и дала масштабный позитивный эффект далеко за пределами компании. Она позволила загрузить заказами российских производителей энергетического оборудования и их смежников, а также создать новые производства, такие как завод по изготовлению гидротурбин в Балаково.

Модернизация гидроагрегатов Волжской ГЭС – один из первых проектов, когда завод-изготовитель осуществлял не только производство и поставку оборудования, но и монтаж, пуск гидроагрегатов в работу силами подрядных организаций. Без малого 10-летний опыт работы продемонстрировал эффективность выбранной организационной схемы выполнения работ. «Силовые машины» показали себя профессиональным и ответственным интегратором. Опыт, накопленный в ходе модернизации первых гидроагрегатов, позволил сократить длительность монтажа последующих, а также применить его на других проектах, реализуемых в настоящее время в компании. В этом году запланированы пуски 10 обновленных гидроагрегатов на Волжской, Нижегородской, Саратовской, Воткинской, Рыбинской, Чебоксарской и Майнской ГЭС. Четыре из них на сегодняшний день уже введены в эксплуатацию.

Алексей Никитин,

директор Департамента реализации производственных программ РусГидро