Чиркейская ГЭС

Чиркейская ГЭС — это гидроэлектростанция, расположенная на реке Сулак в Дагестане, у посёлка Дубки. Является крупнейшей гидроэлектростанцией на Северном Кавказе и одной из самых мощных в России. Входит в состав Дагестанского филиала ПАО «РусГидро». Станция построена по плотинному типу, её уникальная арочная плотина высотой 232,5 метра долгое время была самой высокой в России и одной из самых высоких в мире среди арочных плотин.

История строительства

Предпосылки и проектирование

Необходимость освоения гидроэнергетического потенциала реки Сулак, обладающей значительным перепадом высот и многоводностью, была осознана ещё в 1930-х годах. Первые изыскания на Сулакском каскаде начались в 1932 году. Однако активное проектирование Чиркейской ГЭС развернулось в 1960-х годах, когда в СССР была принята программа ускоренного развития энергетики в южных регионах, в том числе в Дагестане. Проект станции разрабатывался институтом «Гидропроект» (Москва). Выбор места был обусловлен наличием Чиркейского ущелья — глубокого и узкого каньона, идеально подходящего для возведения арочной плотины.

Строительство (1963–1974)

Строительство началось в 1963 году. Условия были крайне сложными: горная местность, высокая сейсмичность района, сложные геологические условия (известняки с карстовыми пустотами). Для перекрытия реки Сулак и пропуска строительных расходов воды были пробиты два строительных тоннеля. В 1967 году было перекрыто русло реки, и началось возведение плотины. Бетонирование велось круглосуточно, в несколько смен. Для подачи бетона использовались кабель-краны, которые доставляли смесь непосредственно в блоки плотины. Первый гидроагрегат был пущен 22 декабря 1974 года. Строительство станции было завершено в 1978 году, когда все четыре агрегата были введены в промышленную эксплуатацию. В 1981 году Чиркейская ГЭС была принята в постоянную эксплуатацию с оценкой «отлично».

Эксплуатация и модернизация

В первые десятилетия работы станция сталкивалась с проблемами, связанными с водной эрозией нижнего бьефа и вибрацией оборудования. В 1990-е годы, в условиях экономического кризиса, оборудование изнашивалось, но станция продолжала работать. В 2000-2010-х годах была проведена масштабная программа модернизации: заменены гидротурбины, генераторы, системы управления и релейной защиты. В 2012–2014 годах была проведена реконструкция водосбросов для повышения надёжности пропуска паводков. В 2017 году завершена замена всех четырёх гидроагрегатов на более современные и эффективные.

Устройство и технические характеристики

Плотина

Чиркейская ГЭС имеет арочную плотину из монолитного железобетона. Её высота составляет 232,5 метра, длина по гребню — 338 метров. Толщина плотины варьируется от 6 метров в верхней части до 30 метров в основании. Плотина имеет двойную кривизну: она изогнута как в плане (в горизонтальной плоскости), так и по высоте (в вертикальной). Это позволяет ей эффективно передавать давление воды на берега каньона. В теле плотины устроены галереи для контроля состояния бетона и дренажа. В основании плотины создана противофильтрационная завеса — цементационная завеса глубиной до 100 метров, предотвращающая утечку воды через трещины в скальном основании.

Водосбросы

Для пропуска паводков и сброса излишков воды станция оборудована двумя типами водосбросов:

• Поверхностный водосброс — расположен на левом берегу, представляет собой открытый лоток с быстротоком и трамплином для отброса воды. Он рассчитан на пропуск до 2400 м³/с.
• Глубинные водосбросы — два тоннельных водосброса, расположенных в теле плотины на разных отметках. Они предназначены для сброса воды при высоких уровнях водохранилища, а также для опорожнения водохранилища в аварийных ситуациях. Суммарная пропускная способность глубинных водосбросов — 2700 м³/с.

Машинный зал

Машинный зал расположен в здании ГЭС, примыкающем к плотине с низовой стороны. В нём установлены четыре гидроагрегата, каждый из которых состоит из гидротурбины и гидрогенератора. Гидротурбины — радиально-осевые (турбины Френсиса), работают при напоре от 156 до 207 метров. Каждая турбина имеет мощность 250 МВт (после модернизации — до 260 МВт). Суммарная установленная мощность станции — 1000 МВт (1 ГВт). Генераторы вырабатывают переменный ток напряжением 15,75 кВ, который затем повышается до 220 кВ и 500 кВ на трансформаторах, расположенных на открытом распределительном устройстве (ОРУ) на левом берегу.

Водохранилище

Чиркейское водохранилище образовано плотиной ГЭС. Его площадь — 42,5 км², полный объём — 2,78 км³, полезный объём — 1,32 км³. Водохранилище имеет сложную форму, вытянуто по ущелью реки Сулак на 40 км. Оно обеспечивает многолетнее регулирование стока, то есть накапливает воду в многоводные годы и отдаёт её в маловодные. Водохранилище также используется для орошения земель в низовьях Сулака и для водоснабжения городов и посёлков Дагестана.

Эксплуатационные показатели и роль в энергосистеме

Производство электроэнергии

Среднегодовая выработка электроэнергии Чиркейской ГЭС составляет около 2,5 млрд кВт·ч. В отдельные многоводные годы выработка может достигать 3,0–3,2 млрд кВт·ч. Станция работает в пиковой части графика нагрузки энергосистемы Юга России, то есть включается на полную мощность в часы максимального потребления электроэнергии (утром и вечером). Это позволяет экономить топливо на тепловых электростанциях и повышать надёжность энергоснабжения.

Роль в энергосистеме

Чиркейская ГЭС является ключевым элементом Объединённой энергосистемы Юга России. Она обеспечивает:

• Регулирование частоты и напряжения — станция способна быстро (за 1–2 минуты) набирать или сбрасывать нагрузку, что необходимо для поддержания стабильности энергосистемы.
• Резервирование мощности — в случае аварийного отключения других электростанций Чиркейская ГЭС может взять на себя нагрузку.
• Энергоснабжение Дагестана — станция покрывает значительную часть потребности республики в электроэнергии, особенно в зимний период.

Экологические и социальные аспекты

Влияние на окружающую среду

Создание Чиркейского водохранилища привело к затоплению части земель, в том числе сельскохозяйственных угодий и населённых пунктов (было переселено около 5 тысяч человек). В зоне затопления оказались археологические памятники, часть из которых была исследована и перенесена. Водохранилище изменило микроклимат прилегающих территорий, сделав его более влажным и мягким. В акватории водохранилища образовалась устойчивая экосистема: появились популяции рыбы (форель, сазан, судак), что привело к развитию любительского рыболовства.

Сейсмическая безопасность

Район расположения Чиркейской ГЭС характеризуется высокой сейсмичностью (до 9 баллов по шкале MSK-64). При проектировании и строительстве были приняты специальные меры: плотина рассчитана на землетрясение интенсивностью до 9 баллов, в её теле установлены сейсмодатчики, ведётся постоянный мониторинг состояния. В 1970 году, во время строительства, в районе станции произошло сильное землетрясение (магнитудой около 6,5), которое не нанесло серьёзного ущерба строящейся плотине, что подтвердило правильность проектных решений.

Интересные факты

• Чиркейская плотина является самой высокой арочной плотиной в России и входит в двадцатку самых высоких арочных плотин мира.
• В 1970-х годах, при строительстве, на станции был установлен рекорд по скорости бетонирования — до 1000 м³ бетона в сутки.
• В 2010 году на станции была проведена уникальная операция по замене гидроагрегата № 1 без остановки работы станции (с использованием временного оборудования).
• Чиркейское водохранилище является популярным местом отдыха и туризма в Дагестане. На его берегах расположены базы отдыха, кемпинги, проводятся экскурсии на плотину.
• Станция неоднократно становилась объектом внимания туристов и фотографов благодаря живописному расположению в ущелье.

Источники

• «Гидроэлектростанции России». — М.: Типография Института Гидропроект, 1998.
• «Чиркейская ГЭС: 40 лет в строю». — Махачкала: Дагестанское книжное издательство, 2014.
• Официальный сайт ПАО «РусГидро» — раздел «Чиркейская ГЭС».
• «Энергетика Дагестана: история и современность». — Махачкала: Издательство ДГУ, 2010.
• Технический отчёт «Реконструкция водосбросов Чиркейской ГЭС», 2015.