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.
Сборка статора и ротора на монтажной площадке.
Монтаж укрупненного блока гидротурбины.
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.