Нижне-Свирская ГЭС

13.04.2021

Нижне-Свирская ГЭС имени академика Г. О. Графтио (Нижнесвирская ГЭС, ГЭС-9) — гидроэлектростанция на реке Свири в Лодейнопольском районе Ленинградской области, у посёлка Свирьстрой. Входит в Каскад Ладожских ГЭС. Собственником Нижне-Свирской ГЭС (за исключением судоходного шлюза) является ПАО «ТГК-1».

Природные условия

Нижне-Свирская ГЭС расположена на реке Свири в 81 км от её устья, является второй (нижней) ступенью каскада гидроэлектростанцией на этой реке, ниже Верхне-Свирской ГЭС. Площадь водосбора реки в створе ГЭС составляет 84 400 км², среднегодовой расход воды в реке в районе расположения станции составляет 622 м³/с, среднегодовой сток — 19,63 км³. Максимальный расход воды, с повторяемостью один раз в 1000 лет, оценивается в 2630 м³/с. Водный режим Свири полностью зарегулирован Верхне-Свирским водохранилищем, боковая приточность не оказывает большого влияния. В ходе весеннего половодья (апрель-май) проходит до 40 % годового стока, самый маловодный период — с января по март. Климат в районе расположения ГЭС умеренно континентальный, с продолжительной, но сравнительно мягкой зимой и умеренно тёплым летом. Среднегодовая сумма осадков составляет 550 мм. В основании сооружений Нижне-Свирской ГЭС залегают девонские глины и пески.

Конструкция станции

Нижне-Свирская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Сооружения гидроэлектростанции имеют II класс капитальности и включают в себя три земляных плотины, бетонную водосбросную плотину, здание ГЭС, судоходный шлюз, ОРУ 35 и 220 кВ; общая протяжённость подпорных сооружений гидроузла составляет 1,86 км. Установленная мощность электростанции — 99 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии — 434 млн кВт·ч.

Земляные плотины

Большую часть напорного фронта Нижне-Свирской ГЭС образуют три насыпные земляные плотины — правобережная дамба, русловая плотина и правобережная дамба. Правобережная дамба расположена правым берегом поймы Свири и водосбросной плотиной, длина дамбы — 1075 м, максимальная высота — 7,74 м, максимальная ширина по основанию — 37,41 м, ширина по гребню — 6 м, максимальный напор на сооружение — 5,5 м. Дамба отсыпана из песка, состоит из двух участков — береговой части с противофильтрационным элементом в виде наклонного экрана из суглинка, и русловой части длиной 125 м с противофильтрационным элементом в виде ядра из суглинка. Верховой откос сооружения закреплён камнем, низовой — одерновкой. В правобережную дамбу уложено 320 тыс. м³ грунта.

Русловая плотина (водонепроницаемая диафрагма) длиной 70 м и наибольшей высотой 28 м расположена между зданием ГЭС и судоходным шлюзом, на естественном острове Негежма. Противофильтрационный элемент представлен бетонной диафрагмой, а также металлическим шпунтом, заглубленным в основание. Левобережная дамба расположена между левым берегом Свири и судоходным шлюзом, длина дамбы — 300 м, максимальная высота — 7,24 м, максимальная ширина по основанию — 41 м, ширина по гребню — 10 м. Дамба отсыпана из песка, имеет противофильтрационные элементы в виде ядра из суглинка, металлического или деревянного шпунта, заглубленного в основание, а также дренажа в виде трёхслойного фильтра. Верховой откос дамбы закреплён камнем, низовой — одерновкой. В правобережную дамбу уложено 51 тыс. м³ грунта.

Водосливная плотина

Водосливная плотина, расположенная между правобережной дамбой и зданием ГЭС, предназначена для пропуска воды в сильные паводки либо при остановленных гидроагрегатах. По конструкции водосливная плотина — гравитационная бетонная распластанного профиля. Длина плотины — 216,1 м, ширина по основанию — 41,8 м, максимальная высота — 21,1 м, в плотину уложено 225 тыс. м³ бетона. Плотина разделена бычком шириной 10 м на две части. В левой части длиной 87,6 м расположены три глубоких водосбросных отверстия шириной по 13,2 м, а также один водосбросной пролёт шириной 30,9 м. Глубокие отверстия перекрываются в нижней части железобетонными шандорами, в верхней части — плоскими затворами; пролёт перекрывается секторным затвором. В правой части плотины длиной 118,5 м имеется 4 водосбросных пролёта шириной по 20,5 м, перекрываемых плоскими затворами.

Плотина рассчитана на пропуск 2075 м³/с воды при нормальном подпорном уровне водохранилища и 2190 м³/с — при форсированном уровне. Гашение энергии сбрасываемой воды производится на водобойной плите длиной 38,2 м, за которой расположена рисберма длиной 60 м, выполненная из бетонных кубов и каменной наброски. На водобойной плите напротив пролёта, перекрываемого секторным затвором, имеются две водобойных стенки, и напротив глубоких отверстий — гасители, расположенные в шахматном порядке. Противофильтрационные сооружения плотины включают в себя понур длиной 35 м и толщиной 0,3 м, а также дренажный слой толщиной 0,65 м из гравия и песка, размещённый под понуром, телом плотины и водобойной плитой.

Здание ГЭС

Здание ГЭС руслового типа (воспринимает напор воды), длина здания — 129,4 м. Конструктивно здание ГЭС выполнено из монолитного железобетона, состоит из щитового отделения, машинного зала и помещения распределительных устройств. Здание разделено на 6 секций — четыре секции главных агрегатов, секцию вспомогательных агрегатов и секцию служебного корпуса. Вдоль всего здания со стороны верхнего и нижнего бьефов устроены дренажные галереи. Входы в каждую спиральную камеру главных агрегатов разделены промежуточными бычками на 3 пролета шириной по 5 м каждый. Перед зданием ГЭС расположена железобетонная ледозащитная стенка длиной 348,46 м. Ниже здания ГЭС расположен массивный бетонный упор, за которым находится рисберма. Левый берег реки ниже здания ГЭС укреплён бетонными плитами и деревянными ряжами, заполненными камнем. В здание ГЭС и ледозащитную стенку уложено 199 тыс. м³ бетона.

В машинном зале здания ГЭС размещены четыре вертикальных гидроагрегата с поворотно-лопастными турбинами: два мощностью по 27,5 МВт и два мощностью по 22 МВт. Агрегаты мощностью 27,5 МВт оборудованы турбинами ПЛ 90-ВБ-740, работающими на расчётном напоре 10,5 м. Агрегаты мощностью 22 МВт оборудованы турбинами ПЛ 20/811-В-742, работающими на расчётном напоре 11 м. Производители турбин — Ленинградский металлический завод и шведская фирма «Веркстаден Кристиненгамн». Турбины приводят в действие гидрогенераторы СВ 900/170-80 мощностью по 31 МВт, производства завода «Электросила». Изначально на станции имелись также два гидроагрегата собственных нужд мощностью по 1 МВт, также с поворотно-лопастными турбинами, но к настоящему времени они демонтированы.

Электроэнергия вырабатывается генераторами ГЭС на напряжении 10,5 кВ, которое повышается до 220 кВ при помощи шести однофазных силовых трансформаторов ОМ-20000/220, объединённых в две группы (по три фазы в каждой). Каждая группа трансформаторов обеспечивает выдачу мощности с двух гидроагрегатов. Трансформаторы расположены на крыше здания распределительных устройств, расположенном на здании ГЭС со стороны нижнего бьефа. Также имеются трансформаторы ТРДНС-25000/35 и ТМТ-10000/35, обеспечивающие выдачу мощности с открытого распределительного устройства 35 кВ по 3 линиям электропередачи в местную энергосистему. Выдача мощности ГЭС в единую энергосистему производится с открытого распределительного устройства 220 кВ по четырём линиям электропередачи:

  • Нижне-Свирская ГЭС — ПС Колпинская (Л-201);
  • Нижне-Свирская ГЭС — ПС Колпинская (Л-202);
  • Нижне-Свирская ГЭС — Верхне-Свирская ГЭС (с отпайками на ПС «Подпорожская») (Л-203);
  • Нижне-Свирская ГЭС — Верхне-Свирская ГЭС (Л-204).

Судоходный шлюз

Судоходный шлюз расположен на левом берегу, между русловой плотиной и левобережной дамбой. Шлюз однониточный однокамерный, длина камеры — 200 м, ширина — 21,5 м. Система питания шлюза с донными галереями, время заполнения/опорожнения камеры шлюза — 8,5 минут. Ворота шлюза — двустворчатые. Камера шлюза представляет собой железобетонную конструкцию с разрезным днищем, в шлюз уложено 157 тыс. м³ бетона. В состав сооружений шлюза также входят верхний подходной канал длиной около 1 км и нижний подходной канал. Собственником судоходного шлюза является ФБУ «Администрация Волго-Балтийского бассейна внутренних водных путей». По состоянию на 2015 год, ведутся подготовительные работы по строительству второй нитки шлюза.

Водохранилище

Напорные сооружения ГЭС образуют Нижне-Свирское водохранилище. Площадь водохранилища при нормальном подпорном уровне 24,4 км², длина 45 км, максимальная ширина 1,5 км, максимальная глубина 18,5 м. Полная и полезная ёмкость водохранилища составляет 111,7 и 55,3 млн м³ соответственно, что позволяет осуществлять суточное регулирование стока (водохранилище обеспечивает покрытие гидроэлектростанцией пиков потребления в энергосистеме в течение суток). Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 17,95 м над уровнем моря (по Балтийской системе высот), форсированного подпорного уровня — 18,09 м, уровня мёртвого объёма — 15,35 м. При создании водохранилища было затоплено 370 га сельхозугодий, перенесено 314 строений.

Экономическое значение

Нижне-Свирская ГЭС работает в энергосистеме Северо-Запада России, всего за время эксплуатации станция выработала более 30 млрд кВт·ч возобновляемой электроэнергии, обеспечив экономию большого количества ископаемого топлива, а также предотвратив выброс значительных объёмов загрязняющих веществ. Станция сыграла существенную роль в развитии г. Ленинграда и Ленинградской области в 1930-е годы — после её пуска выработка электроэнергии в системе Ленэнерго увеличилась на 35 %. Водохранилище Нижне-Свирской ГЭС обеспечило крупнотоннажное судоходство по Свири, затопив порожистый участок реки. Водохранилище входит в Единую глубоководную систему Европейской части России, обеспечивая необходимую для крупнотоннажного судоходства глубину 4 м. Сооружения ГЭС перекрыли нерестовые пути обитающих в Ладожском озере популяций озёрного лосося и кумжи, в качестве компенсационного мероприятия производится искусственное воспроизводство этих видов рыб на Свирском рыборазводном заводе, построенном за счёт сметы станции.

История строительства

Первый эскизный проект гидроэлектростанций на Свири был создан в 1916 году инженером И. В. Егиазаровым по заказу Министерства путей сообщения. Он подразумевал возведение двух гидроэлектростанций и разборной плотины в истоке Свири. В конце 1917 года «Бюро Свири» (небольшая группа инженеров во главе с Егиазаровым) объединилась с инициативной группой инженеров Морского ведомства, также разрабатывавших проект ГЭС на Свири. В 1918 году было создано Управление строительства гидроэлектрических станций Морского комиссариата, и к середине того же года Советом Народных Комиссаров были выделены средства на строительство Волховской и Свирской ГЭС. Также была утверждена схема гидроэнергетического использования Свири в составе трёх ступеней — на 17, 96 и 143 км реки. В конце 1919 года было решено объединить строительство Волховской и Свирской ГЭС, создав единую проектной и строительной организации под руководством Г. О. Графтио. Однако в условиях экономической разрухи и гражданской войны вести строительство сразу двух гидроэлектростанций не представлялось возможным, и в 1921 году работы по Свирской ГЭС были приостановлены в пользу первоочередного строительства Волховской ГЭС. К этому моменту был сделан ряд проектных и изыскательских работ.

Строительство гидроэлектростанций на Свири было предусмотрено планом ГОЭЛРО, и изыскательские работы на реке были продолжены. Первоочередной станцией каскада была признана нижняя ступень, первоначально имевшая название «Свирь-3»; после отказа от трёхступенчатой схемы каскада в пользу двухступенчатой (что было окончательно утверждено в феврале 1932 года) название станции было изменено на Нижне-Свирскую ГЭС. Эскизный проект гидроэлектростанции был готов в 1926 году и в марте 1927 года он был рассмотрен Центральным электротехническим советом. В данном проекте створ станции располагался в 200 м ниже острова Негежма, здание ГЭС располагалось в левой части русла реки под углом к оси плотины, а судоходный шлюз — в глубоком канале на левом берегу. Но дополнительные изыскания показали неблагоприятные геологические условия на данном участке (слишком глубокое залегание коренных пород), и в разработанном в 1927 году техническом проекте створ был перенесён выше, в район острова Негежма, а плотины и здание ГЭС расположили в одну линию.

19 октября 1927 года состоялась торжественная закладка гидроэлектростанции, на которой присутствовали председатель ВЦИК М. И. Калинин и секретарь ЦК и Ленинградского обкома ВКП(б) С. М. Киров. Проект Нижнесвирской ГЭС, впервые в мировой практике сооружённой на мягких сжимаемых грунтах, отличался применением ряда смелых технических решений. Строительство ГЭС производилось с использованием труда заключённых. Первый гидроагрегат был пущен 19 декабря 1933 года, последний — в 1935 году. 15 сентября 1936 года Нижнесвирская ГЭС принята в промышленную эксплуатацию при мощности 96 МВт. Нижнесвирская ГЭС спроектирована институтом «Ленгидропроект».

Во время Великой Отечественной войны плотина ГЭС была взорвана отступавшими советскими войсками. 13 сентября 1941 года к ГЭС вышли финские войска. Оборудование ГЭС эвакуировать не успели (потом его пришлось восстанавливать). Более 2 лет Нижнесвирская ГЭС находилась на линии фронта между советскими и финскими войсками и была сильно разрушена. В 1944 году началось восстановление станции, закончившееся в 1948 году. ГЭС было присвоено имя её создателя — Г. О. Графтио. В 1955 году был образован каскад Свирских ГЭС Ленэнерго. В 1979 году Нижнесвирская ГЭС была реконструирована. В 1997 году был заменён один гидроагрегат, в 2003 — второй.

В 2009 и 2011 годах планировалась замена остальных гидроагрегатов с доведением мощности станции до 110 МВт, а также строительство второй нитки шлюзов. Однако данные работы не были начаты.

Интересный факт

  • Две линии электропередачи «Нижне-Свирская ГЭС — ПС Колпинская» стали первыми в СССР ЛЭП напряжением 220 кВ.