| Kuban PSP | |
|---|---|
| Clădirea PSP-ului Kuban | |
| Țară | Rusia |
| Locație | Karachay-Cherkessia |
| Râu | Canalul Mare Stavropol |
| Cascadă | Kuban |
| Proprietar | RusHydro |
| stare | actual |
| Anul începerii construcției | 1961 |
| Ani de punere în funcțiune a unităților | 1968-1969 |
| Principalele caracteristici | |
| Producerea anuală de energie electrică, mln kWh | 10.67 |
| Tipul centralei electrice | depozitare prin pompare |
| Cap estimat , m | 24 |
| Putere electrica, MW | 15,9/14,4 (mod turbină/pompă) |
| Caracteristicile echipamentului | |
| Tip turbină | reversibil radial-axial |
| Numărul și marca turbinelor | 6×63NTV-30 |
| Debitul prin turbine, m³/ s | 6×11,3/10,5 (mod turbină/pompă) |
| Numărul și marca generatoarelor | 6×VGDS 260/64-20 |
| Puterea generatorului, MW | 6×2,65/2,4 (mod turbină/pompă) |
| Clădiri principale | |
| Tip baraj | de lut |
| Înălțimea barajului, m | 12 |
| Lungimea barajului, m | 6800 |
| Poarta de acces | Nu |
| RU | GIS 110 kV |
| Pe hartă | |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Kubanskaya PSPP (PSPP al Cascadei CHE Kuban, Pumping PSPP) este o centrală electrică cu acumulare prin pompare din apropierea satului Vodorazdelny , districtul Prikubansky din Karachay-Cherkessia , pe Marele Canal Stavropol . Prima centrală de stocare prin pompare din Rusia (dată în funcțiune în 1967). Se folosește pentru reglarea sezonieră a apei din Canalul Mare Stavropol, asigurând umplerea acesteia cu apă în perioada toamnă-iarnă cu apă scăzută. Are un design original - clădirea centralei electrice este situată în partea de jos a rezervorului . Face parte din Cascada CHE Kuban (grupul CHE din Kurshav ), fiind scena principală. Proprietarul Kuban PSP este PJSC " RusHydro " [1] .
PSPP Kuban, situat la kilometrul 47 al Canalului Bolshoi Stavropol, folosește diferența de cotă dintre canal și rezervorul masiv Kuban situat în bazinul natural al fostului lac sărat Bolshoe. Marele Canal Stavropol este alimentat de apele râului Kuban , provine din complexul hidroelectric Ust-Dzhegutinsk construit pe acest râu , zona de captare a râului Kuban în aliniamentul complexului hidroelectric este de 4160 km². Regimul de apă al Kubanului este caracterizat de o viitură lungă de vară , care este suprapusă de viituri de ploaie . Creșterea nivelului apei începe la sfârșitul lunii martie-începutul lunii aprilie, se încheie la sfârșitul lunii septembrie-începutul lunii octombrie; în acest timp trece până la 80% din debitul anual. Din octombrie până în martie, există o perioadă de apă scăzută, cel mai scăzut debit de apă se înregistrează în februarie. Debitul maxim de apă în aliniamentul complexului hidroelectric Ust-Dzhegutinsky a fost observat în timpul inundației catastrofale din 22 iunie 2002 și sa ridicat la 1880 m³/s; conform calculelor, o dată la 1000 de ani, pot fi observate inundații cu debite de până la 2140 m³/s. Debitul maxim de apă în Canalul Mare Stavropol este de 180 m³/s, în viitor fiind posibilă creșterea debitului de apă până la 220 m³/s [2] .
Clima în zona în care se află HPSP este continentală , cu veri calde, ploioase și ierni instabile. Temperatura medie anuală este de 9-10°C, durata perioadei fără îngheț este de 176-191 de zile. Cantitatea medie anuală de precipitații este de 572 mm, precipitațiile maxime se observă în iunie. La baza structurilor PSP Kuban se află depozite de argilă de diverse geneze - argile Paleogene Maikop , argile deluviale și lacustre . Seismicitatea zonei în care se află stația este de 8 puncte pe scara MSK-64 [3] .
Din punct de vedere structural, HPSP Kuban este o centrală electrică cu acumulare prin pompare derivată la presiune medie cu o clădire subacvatică a PSPP. Bazinul superior al PSP este canalul Bolshoy Stavropol, bazinul inferior este lacul de acumulare Kuban. Facilitățile centralei cu acumulare prin pompare includ un baraj de pământ al lacului de acumulare Kuban, un canal de alimentare, o clădire a centralei electrice de stocare prin pompare, conducte sub presiune , o priză de apă , o priză de apă, un deversor inactiv , un regulator de blocare nr. 1 cu un canal de ieșire, un tablou deschis (ORG) 110 kV. O serie de structuri de centrale (în special, conducte sub presiune și o priză de apă de tip sifon ) sunt unificate cu structurile altor hidrocentrale din cascada CHE Kuban. Capacitatea instalată a centralei în regim de turbină este de 15,9 MW , în regim de pompare - 14,4 MW , producția medie anuală de energie electrică este de 10,67 milioane kWh , consumul mediu anual de energie electrică în regim de pompare este de 46 milioane kWh [4] [ 1 ] [5] [6] [7] .
Barajul de pământ, care formează lacul de acumulare Kuban, se desfășoară de-a lungul bazinului hidrografic dintre lacurile Small Salt și Big Salt (acesta din urmă a devenit parte a rezervorului). Barajul este omogen, umplut din argile și argile deluviale locale . Lungimea barajului este de 6800 m, lățimea de-a lungul crestei este de 7 m, înălțimea maximă este de 12 m, s-au turnat 2,082 milioane m³ de pământ în baraj. Profilul barajului are un contur întrerupt - versantul superior are două secțiuni cu o așezare de 1:2 și 1:10, împerecheate cu o bermă orizontală . Panta inferioară are secțiuni cu o așezare de 1:2 și 1:3. Panta superioară până la bermă este protejată de eroziunea valurilor prin plăci de beton armat cu grosimea de 0,2 m, sub bermă panta este fixată cu un strat de sol de nisip și pietriș de 1 m grosime . În corpul barajului nu există dispozitive impermeabile și de drenaj ; la baza versantului din aval se realizează un șanț de drenaj cu o stație de pompare, pompând apă filtrată în rezervor [4] [8] [9] [10] [ 1] .
Deversorul inactiv de tip cantilever servește la umplerea rezervorului Kuban (împreună cu trecerea apei prin unitățile de stocare pompate), precum și pentru golirea de urgență a secțiunii de cap a Marelui Canal Stavropol (de la complexul hidroelectric Ust-Dzhegutinsk până la regulator de blocare nr. 1). Prin proiectare, este o suprafață de beton armat cu curgere rapidă cu descărcare în consolă, constă dintr-un cap de admisie, o tavă și o parte cantilever. Capul de admisie este proiectat pentru a regla debitul de apă prin deversor, este o structură de tip doc cu dimensiunea de 18 × 16 m, cu două trave de lățime de 6 m. Traveele sunt echipate cu porți principale plate și de reparații de urgență , care sunt acționate folosind trolii electrice [11] [12] .
Tava deversorului are o lungime de 190,36 m, o lățime de 13,3 m, o înălțime de 2-3,5 m, așezată pe un strat de amestec pietriș - nisip de 0,2 m grosime, împerechetă cu drenaj. Tava trece într-o porțiune în consolă de 62 m lungime, așezată pe suporturi și proeminentă în rezervor. Lățimea părții cantilever este împărțită în două trave. Stingerea energiei apei evacuate se realizează în pâlnia de eroziune, fixată cu umplutură de rocă. Pâlnia de eroziune este conectată la partea principală a rezervorului printr-un canal scurt de evacuare [11] [12] .
Deversorul în consolă al PSP-ului Kuban este una dintre cele mai mari structuri de acest tip din Rusia. Debitul de apă estimat prin deversor este de 180 m³/s, maxim 220 m³/s. Diferența de nivel dintre lac de acumulare și Canalul Mare Stavropol ( capul deversorului ) este, în funcție de nivelul apei din rezervor, de 16-31 m [11] [12] .
Clădirea PSP este o structură din beton armat în formă de cutie cu o lungime de 48,5 m, o lățime de 19,75 m și o înălțime de 26,41 m. Clădirea este situată în fundul lacului de acumulare Kuban într-o adâncitură, unitățile hidraulice sunt îngropate . sub nivelul său normal de reținere - axa rotorului se află la rezervoarele de nivel de tragere. Doar partea superioară a structurii cu macara rulantă se ridică deasupra apei ; clădirea PSP este legată de țărm printr-un pod de serviciu lung de 96 m [13] [14] .
Există 6 unități hidraulice verticale reversibile cu o capacitate de 2,65 / 2,4 MW fiecare (în modurile turbină / pompare), distanța dintre axele unităților este de 6,5 m. Unitățile sunt echipate cu pompe-turbine radial-axiale 63NTV-30 (diametru rotor - 1,7 m), funcționând la o înălțime de proiectare de 24 m. Specificul stației este o gamă largă de fluctuații de presiune, în regim de turbină de la 15,6 m la 31 m, în regim de pompă de la 15,6 m la 29,7 m. Debit maxim de apă prin pompa turbinei - 10,5 / 11,3 m³ / s (în modurile turbină / pompare). O caracteristică a turbinelor pompelor este absența unei palete de ghidare reglabile (paletele de ghidare existente sunt rearanjate manual și asigură reglarea doar în ceea ce privește presiunea, dar nu și puterea), în urma căreia unitățile pot funcționa doar la toata puterea. Pompele cu turbină au la bază pompa centrifugă 8k-25 și sunt fabricate de uzina Uralgidromash . Pompele -turbine sunt conectate la hidro-generatoare-motoare VGDS 260/64-20 fabricate de Uralelektrotyazhmash [ 13] [15] [7] [16] .
Montarea și demontarea unităților hidraulice se realizează cu ajutorul unui rulant rulant cu o capacitate de ridicare de 30 de tone, situat pe un pasaj deasupra podelei halei turbinelor, în timp ce echipamentul este alimentat/recuperat de o macara din camera mașinilor prin trape din tavan. În interiorul sălii mașinilor este instalată o macara rulantă cu o capacitate de ridicare de 5 tone pentru întreținerea echipamentelor.Supape fluture cu diametrul de 1,8 m cu acţionare hidraulică sunt instalate în fața camerelor spiralate ale turbinelor pompei , în spatele camerelor din pe conductele de aspirație există grile de reținere a gunoiului , care, dacă este necesar, sunt înlocuite cu porți de reparație plate [17 ] [15] [7] .
Din aval, apa este alimentată și evacuată către pompe-turbine printr-un canal de alimentare de 2251 m lungime, situat în fundul rezervorului. La 40 m de clădirea PSP se fixează fundul și versanții canalului cu plăci de beton armat, apoi pentru 30 m - cu pavaj din piatră, apoi nu există fixare. Din partea din amonte, apa este furnizată prin două conducte de presiune din beton armat , fiecare dintre acestea, în zona clădirii PSP, trece într-o furcă în trei unități. Lungimea fiecărei conducte este de 420 m, diametrul interior este de 4 m, debitul de apă este de 32 m³/s. Conductele sunt așezate într-o adâncitură și acoperite cu pământ de sus [18] [19] .
Din amonte, conductele sunt conectate la o priză de apă de tip sifon , care este o structură monolitică din beton armat cu două trave și o priză de apă cu sifon. Priza de apă este echipată cu grătare de gunoi și porți de reparație (pentru care se folosește o macara portal ), pompe de vid și supape de vacuum break . În partea inferioară a sifonului se află o pupă , în care se află o pompă centrifugă pentru alimentarea cu apă a pompelor de vid. Priza de apă (precum și un deversor inactiv) este conectat la Marele Canal Stavropol prin intermediul unui canal de evacuare realizat în semi-umplutură semi-tăiată. Lungimea canalului - 160 m, lățime de-a lungul fundului - 23 m, adâncimea maximă a apei - 5,8 m, debit - 247 m³/s, nivelul apei în canal - 645,25 m. Pantele canalului la 40 m de la priza de apă sunt fixe din beton armat lespezi, apoi pentru 10 m - aruncare cu piatra, apoi piatra zdrobita [20] .
Hidrogeneratoarele-motoare produc/consumă energie electrică la o tensiune de 6,3/6 kV, care este transformată într-o tensiune de 110 kV cu ajutorul transformatoarelor de putere TD-25000/115 și TDNG-10000/121. Emiterea/consumul de energie către/din sistemul de alimentare se realizează printr-un tablou complet izolat în gaz (GIS) cu o tensiune de 110 kV [21] [7] . Kuban PSPP este conectat la sistemul de alimentare prin două linii de transmisie de 110 kV :
Clădire PSP și pod de serviciu
Camera motoarelor
Camere spiralate ale pompelor-turbine
Acoperișul sălii mașinilor
Deversor inactiv (partea consolei)
aportul de apă
Aparatură de comutare (OSG-110 kV)
Gateway-regulator nr. 1, situat pe Canalul Bolșoi Stavropol în spatele canalului de evacuare al PSPP, este conceput pentru a separa debitul de apă dintre canal și PSPP. Este un deversor din beton armat cu trei trave (lățimea travei - 6 m). Travele sunt echipate cu porți principale plate și de reparații de urgență, care sunt acționate de un mecanism de frânghie . Canalul de refulare al ecluzei-regulator se realizează în semi-dragare-semi-umplutură, taluzele canalului se fixează cu plăci de beton armat, pavaj din beton și piatră [22] . Coordonatele regulatorului-gateway sunt 44°13′17″ s. SH. 42°20′56″ E e.
Structurile de presiune ale PSP formează rezervorul Kuban (până în 1968 a fost numit rezervor Bolshoe). Lacul de acumulare a fost creat în bazinul natural al Marelui Lac Sărat (fija de apă în care se afla la 505-506 m deasupra nivelului mării conform sistemului baltic de înălțimi ), lacul a devenit complet parte a rezervorului și a încetat să mai existe ca un obiect separat. Un rezervor de tip vrac, o centrală de stocare cu pompare este folosită ca bazin de stocare inferior. Suprafața lacului de acumulare la un nivel normal de apă retrasă este de 49,8 km² , lungimea este de aproximativ 11 km, lățimea maximă este de aproximativ 8 km, adâncimea maximă este de 21 m. Capacitatea totală și utilă a rezervorului este de 565,9 și 490,6 de milioane de m³ , respectiv, ceea ce permite reglarea sezonieră a debitului (rezervorul este umplut în perioada de apă mare a anului și este epuizat în perioada de apă scăzută). Marca nivelului normal de reținere al lacului de acumulare este de 629 m, nivelul de tragere este de 614 m. În timpul creării lacului de acumulare, au fost inundate 6,45 mii hectare de teren agricol și au fost mutate 65 de clădiri. Din 1968 până în 2011, în rezervorul Kuban au fost depuse 46,1 milioane m³ de sedimente, ca urmare, capacitatea totală a rezervorului a scăzut cu 7,5% față de indicatorii de proiectare. Capacitatea utilă ca urmare a colizării a scăzut cu 9,4 milioane m³ sau cu 1,9% [23] [24] [25] [26]
Kuban HPSP este utilizat pentru reglarea sezonieră a scurgerii în Marele Canal Stavropol, cu generarea de energie electrică asociată; modul său de funcționare este foarte diferit de cel al centralelor clasice cu acumulare prin pompare concepute pentru a compensa neregulile zilnice în consumul de energie electrică în sistemele de energie. Din mai până în august, HPSP funcționează în regim de turbină, umplând rezervorul Kuban din canal și generând energie electrică (până la 12 milioane kWh pe an). În această perioadă, prin hidrocentralele CHE trec în medie 292 milioane m³ de apă, alte 166 milioane m³ trec prin deversor. Din septembrie până în aprilie, PSP funcționează în regim de pompare, pompând apă din rezervor către canal, care consumă aproximativ 46 milioane kWh de energie electrică [27] [28] [1] .
HPSP Kuban este stația principală în cascada HPP Kuban. Asigurând epuizarea rezervorului în perioada de apă scăzută, când admisia de apă în Canalul Mare Stavropol din Kuban este redusă drastic, PSP asigură generarea de energie electrică în valoare de 350 milioane kWh la stațiile din aval ale cascadei - GES -1 , GES-2 , GES-3 și GES-4 cu o capacitate totală de 386 MW. Din rezervorul Kuban prin conducta de apă a grupului Kavminvodsk , se asigură alimentare fiabilă cu apă orașelor Mineralnye Vody , Zheleznovodsk , Essentuki , Kislovodsk , Pyatigorsk , Lermontov și o serie de alte așezări (aportul anual de apă este de 13.427 milioane m³) . [1] [16] . Rezervorul Kuban este folosit pentru pescuitul amator și comercial (în volume mici) - în rezervor trăiesc 18 specii de pești. Toamna, până la 36.000 de rațe migratoare se opresc la rezervor [30] .
În anii 1935-1940, în conformitate cu Decretul Consiliului Comisarilor Poporului din URSS , a fost dezvoltat Schema de irigații Stavropol . În conformitate cu acesta, a fost planificată construcția a două sisteme de udare și irigare : Kuban-Egorlykskaya și Kuban- Kalausskaya (din 1968 - Marele Canal Stavropol). Misiunea de proiectare pentru prima etapă a sistemului Kuban-Kalausskaya a fost dezvoltată de filiala Pyatigorsk a Institutului Yuzhgiprovodkhoz și aprobată în 1956. În sarcina proiectului, institutul Ukrhydroproekt a finalizat o secțiune privind utilizarea hidroenergiei a canalului. Din 1956, proiectarea instalațiilor energetice de-a lungul traseului canalului a fost evidențiată ca titlu separat și încredințată Institutului Hydroproject [ 31] [32] .
Sarcina de proiectare a presupus un sistem gravitațional pentru umplerea și extragerea rezervorului Kuban (care avea atunci numele de rezervor „Big”): toată apa de la capul canalului era descărcată în rezervor și de acolo curgea gravitațional către partea inferioară a canalului. În cursul studiilor ulterioare, Institutul Hydroproject a propus schimbarea acestei scheme, umplut, umplut și golit rezervorul Kuban folosind o stație de pompare reversibilă (PSPP). Această soluție a avut o serie de avantaje, în legătură cu care a fost acceptată pentru implementare [33] :
În cursul proiectării, au fost luate în considerare mai multe opțiuni pentru amplasarea instalațiilor PSP și amenajarea acestora. În special, variantele clădirii centralei cu acumulare prin pompare combinate cu un deversor inactiv, clădirea plutitoare a centralei cu acumulare prin pompare, clădirea centralei cu acumulare prin pompare fără conducte sub presiune, situată pe malul lacului de acumulare din mină, au fost elaborate. Opțiunea acceptată pentru implementare a fost selectată pe baza rezultatelor unei comparații tehnice și economice și a unei evaluări a ușurinței în utilizare [34] .
Construcția PSP Kuban a fost începută în 1961 de către organizația Sevkavgidroenergostroy, prima unitate hidroelectrică a fost lansată la 1 decembrie 1968, ultima în 1969. În timpul construcției stației au fost excavați 1.180 mii m³ și s-au terasat 2.800 mii m³ de pământ moale, precum și un terasament de 326 mii m³ de amplasare de rocă, drenaj și filtre. Au fost așezate 55 de mii de tone de beton și beton armat, au fost instalate circa 250 de tone de structuri și mecanisme metalice [34] [35] [36] .
La 20 octombrie 1967, conducerea CHE Kuban aflate în construcție a fost transformată în Cascada CHE Kuban, care cuprindea 5 centrale electrice (PSPP, HPP-1, HPP-2, HPP-3, HPP-4). La 1 aprilie 1972, HPSP Kuban, ca parte a cascadei CHE Kuban, a fost transferat în jurisdicția departamentului regional de energie „ Stavropolenergo ”, care în 1988 a fost transformat în Asociația de producție de energie și electrificare Stavropol „Stavropolenergo”. pe baza căreia în 1993 OJSC „ Stavropolenergo. În 2005, în cursul reformei RAO UES din Rusia, PSPP Kubanskaya, împreună cu alte CHE din cascadă, a fost separată de la OAO Stavropolenergo în OAO Stavropol Electric Generating Company, care la rândul său a intrat sub controlul OAO HydroOGK. în 2006 (denumit ulterior JSC RusHydro). În 2008, JSC Stavropol Electric Generating Company a fost lichidată, iar Kuban PSP a devenit parte a sucursalei JSC RusHydro - Cascada CHE Kuban [37] [38] [7] .
Până la începutul anilor 2010, instalațiile și echipamentele PSP-ului Kuban funcționau de mai bine de 40 de ani, erau uzate din punct de vedere fizic și învechite din punct de vedere moral. Echipamentul stației a încetat să îndeplinească cerințele moderne de eficiență, fiabilitate și ușurință în exploatare, în special turbinele cu pompe sunt caracterizate printr-un nivel crescut de uzură prin cavitație și vibrații . În legătură cu aceasta, institutul Mosoblhydroproekt a dezvoltat un proiect de modernizare pe scară largă a stației. Totodată, au fost avute în vedere diverse opțiuni de modernizare - înlocuirea echipamentelor din clădirea existentă a centralei cu acumulare prin pompare, precum și construcția unei noi clădiri cu amplasarea ambelor hidrocentrale reversibile și refuzul de a produce energie electrică cu amplasarea numai a pompelor (în acest caz, rezervorul ar fi umplut prin deversor). Opțiunea de înlocuire a echipamentului din clădirea existentă PSP a fost respinsă din motive economice (datorită particularității aspectului clădirii, repararea acesteia necesită construirea de poduri scumpe, precum și adaptarea clădirii la cerințele moderne de fiabilitate și ușurință). de funcționare), din opțiunea folosind doar echipamente de pompare abandonate din cauza costurilor de exploatare mai mari și a scăderii fiabilității generale a stației [39] [16] .
Pe baza rezultatelor luării în considerare a tuturor opțiunilor, s-a decis construirea unei noi clădiri a centralei de acumulare prin pompare pe malul lacului de acumulare Kuban, între clădirea existentă a stației și deversorul inactiv. Conductele de apă ale noii clădiri sunt planificate să fie conectate la priza de apă existentă. În noua clădire a stației, proiectul prevede instalarea a șase unități hidraulice cu turație variabilă (de la 180 la 273 rpm), capabile să funcționeze fiabil în toată gama de presiuni și debite. Capacitatea stației în regim de turbină ar trebui să crească la 18,6 MW, în regim de pompă - până la 19,7 MW. Datorită utilizării unor echipamente moderne cu eficiență mai mare, producția medie anuală de energie electrică va crește la 18,6 milioane kWh, consumul de energie electrică va scădea la 26,8 milioane kWh. Noua clădire PSP va fi ridicată într-o groapă cu adâncimea mai mare de 20 m, împrejmuită cu structuri de tip „ zid în pământ ”, în condiții inginerești și geologice dificile [16] .
În 2011, JSC RusHydro a semnat un acord cu Alstom Hydro France pentru reconstrucția completă a 9 stații din cascada CHE Kuban, inclusiv HAPE Kuban. În conformitate cu contractul, în termen de 10 ani s-a planificat înlocuirea tuturor echipamentelor principale și auxiliare ale stației - unități hidraulice, porți, transformatoare, echipamente de comutație etc., precum și construirea unei noi clădiri a puterii de stocare prin pompare. plantă. Până în 2014, noi transformatoare de putere ale PSPP au fost fabricate și livrate la depozitul sucursalei, precum și echipamente pentru un tablou complet izolat cu gaz (KRUE-110 kV) [40] [41] .
Ulterior, s-a precizat graficul de modernizare, contractul cu Alstom s-a limitat la furnizarea de echipamente electrice (KRUE si transformatoare). În 2018 s-a început construcția unei noi clădiri GIS, instalarea unui nou tablou și transformatoare de putere, care au fost finalizate în 2021 [42] [43] [44] [45] . La începutul anului 2020, au fost identificați furnizori de noi turbine cu pompe ( compania slovenă Kolektor Turboinstitut) și generatoare de motoare cu turație variabilă (compania rusă Elektrotyazhmash-Privod) [46] . Construcția unei noi clădiri PSP a fost începută în 2022, principalul domeniu de activitate de modernizare a stației ar trebui finalizat în 2025 [43] [47] .