Колы́мская гидроэлектроста́нция имени Ю. И. Фриштера — ГЭС на реке Колыме у посёлка Синегорье Ягоднинского округа Магаданской области. Колымская ГЭС является основой энергосистемы Магаданской области, она производит около 75 % электроэнергии в регионе. Является верхней ступенью Колымского каскада ГЭС. Строительство Колымской ГЭС осуществлено в суровых климатических условиях, в зоне распространения вечной мерзлоты. Имеет самую высокую в России грунтовую плотину, а также является самой мощной в стране гидроэлектростанцией с подземным расположением машинного зала. Входит в состав ПАО «Колымаэнерго» — дочернего общества ПАО «РусГидро».
Природные условия Колымская ГЭС расположена на 1854 км от устья реки Колымы, на месте расположения Больших Колымских порогов (в настоящее время затоплены водохранилищем ГЭС). В створе ГЭС долина реки сужается, образуя ущелье с крутыми склонами. До строительства ГЭС эта местность была необжитой и изолированной, ближайшая автомобильная дорога (Колымская трасса) находится на расстоянии около 40 км. Река Колыма в створе ГЭС отличается резкой неравномерностью стока — бо́льшая часть стока проходит в летне-осенний период в виде двух волн: весеннего половодья (с пиком в июне) и летне-осеннего дождевого паводка (август-сентябрь), в тёплый период года проходит 95—97 % стока. Зимой сток практически прекращается (средний расход воды в этот период уменьшается до 3—5 м³/с, минимальный наблюдавшийся сток — 0,3 м³/с). Среднегодовой расход в створе Колымской ГЭС — 461 м³/с, что соответствует среднегодовому объёму стока 14,2 км³. Максимальный расчётный расход воды (повторяемостью 1 раз в 10 000 лет с гарантийной поправкой) оценивается в 20 900 м³/с, максимальные наблюдавшиеся расходы — 12 200 м³/с. Замерзание реки происходит обычно в начале октября, вскрытие — во второй половине мая; продолжительность ледостава составляет 200—270 суток.
Климат резко континентальный, с очень холодной зимой и умеренно тёплым летом. Годовая амплитуда колебаний температуры воздуха достигает 98°С, минимальная зимняя температура — минус 62°С, максимальная летняя — плюс 36°С. Продолжительность отопительного периода — 270 дней. Среднегодовое количество осадков составляет 449 мм, довольно равномерно распределённых в течение года. Для района расположения Колымской ГЭС характерны практически постоянные зимние ветры, обуславливающие высокую жёсткость погоды.
В основании сооружений Колымской ГЭС залегают прочные трещиноватые граниты, перекрытые слоем рыхлых отложений толщиной 3—20 м (в русле реки залегают аллювиальные отложения толщиной 2—5 м). Горные породы находятся в состоянии вечной мерзлоты глубиной около 300 м; исключение составляет русло реки, где имеется сквозной талик. Сейсмичность района — 7 баллов по шкале MSK-64.
Конструкция станции Конструктивно Колымская ГЭС представляет собой мощную плотинную высоконапорную гидроэлектростанцию. Сооружения ГЭС разделяются на каменно-набросную плотину, подземное здание ГЭС с водоприёмником, водосброс, производственно-технологический комплекс (ПТК) с закрытым распределительным устройством (ЗРУ). Колымская ГЭС имеет большое количество постоянных и временных подземных сооружений общей длиной 7,2 км и объёмом выломки 425 тыс. м³. Установленная мощность электростанции — 900 МВт, гарантированная мощность — 224 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии — 3,325 млрд кВт·ч.
Плотина Плотина Колымской ГЭС каменно-набросная с противофильтрационным ядром. Максимальная строительная высота плотины — 130 м (самая высокая грунтовая плотина в России), длина по гребню — 683 м, ширина гребня — 15 м. Плотина состоит из верховой и низовой упорных призм из гранитной каменной наброски, противофильтрационного ядра из суглинисто-супесчаных грунтов, а также фильтров из песчано-гравийного грунта, расположенных между ядром и упорными призмами. В верховой клин плотины включена временная плотина высотой 62 м с противофильтрационным ядром, использовавшаяся в период строительства станции. Объём тела плотины — 10 млн м³, из которых на каменную наброску приходится 8 млн м³, на ядро — 1,2 млн м³ и на фильтры — 0,8 млн м³. В основании плотины расположены железобетонная цементационная галерея, скальное основание под ядром плотины облицовано бетоном. Также в правобережной части плотины у её основания расположено временное водосбросное сооружение, использовавшееся в период строительства станции и в настоящее время забетонированное. Водонепроницаемость горных пород в основании плотины обеспечивается при помощи цементационной завесы глубиной 60—100 м.
Водосброс
Водосброс Колымской ГЭС поверхностный, берегового типа, расположен слева от плотины в скальной выемке и примыкает к водоприёмнику здания ГЭС, имея с ним общий подводящий канал. Пропускная способность водосброса 8000 м³/с при отметке нормального подпорного уровня и 11 500 м³/с при отметке форсированного подпорного уровня. Водосброс бетонный, состоит из трёхпролётного водослива и быстротоков, заканчивающихся трамплинами. Каждый из трёх пролётов водослива шириной по 13 м перекрывается сегментным затвором высотой 21 м. Оперирование затворами производится с помощью лебёдок грузоподъёмностью 200 т каждая (по две на каждый затвор). Лебёдки установлены в специальном помещении на эстакаде. Также имеются три плоских ремонтных затвора, расположенных перед сегментными и управляемых при помощи козлового крана. Лотки быстротока расположены на разной высоте (самый высокий — левый, под № 1) и разделены бычками. Длина лотков различна, наибольшая — у лотка № 1 (220 м); за счёт этого концевой участок водосброса с трамплинами расположен под углом к оси лотков, что усиливает эффект рассеивания струи и отворачивает поток от левобережного склона к руслу реки. Гашение энергии потока происходит в яме размыва в русле реки.
В период строительства станции использовалось временное водосбросное сооружение, расположенное на правом берегу у основания плотины, общей длиной 1060 м. Оно состоит из подводящего канала длиной 300 м, оголовка башенного типа с четырьмя донными отверстиями, железобетонной трубы длиной 350 м, шириной 22 м и высотой 29,5 м, отводящего канала длиной 360 м с виражом, водобойным колодцем и бетонной рисбермой. Пропускная способность временного водосброса — 10 700 м³/с. Строительство временного водосброса заняло 8 лет, в него было уложено 400 тыс. м³ бетона (30 % всех бетонных работ по Колымской ГЭС), его сметная стоимость составила 80 млн рублей в ценах 1984 года. Использование временного водосброса в период постоянной эксплуатации ГЭС не предусмотрено, в настоящее время он забетонирован. Такое решение по отношению к столь сложному и дорогостоящему сооружению некоторыми специалистами считается инженерной ошибкой.
Здание ГЭС
Машинный зал Колымской ГЭС — подземный, расположен в скальной выломке левого берега, имеет длину 130 м и ширину 24 м, состоит из монтажной площадки и пяти агрегатных блоков. В машинном зале установлено 5 гидроагрегатов мощностью по 180 МВт: четыре с диагональными турбинами ПЛД-45-2256В-420 и один с радиально-осевой турбиной РО-868М-В-410. Турбины работают на расчётном напоре 108 м и приводят в действие гидрогенераторы СВ 812/240-28УХЛ4. Производитель турбин — Ленинградский металлический завод, генераторов — Сибэлектротяжмаш. Сообщение машинного зала с поверхностью осуществляется по транспортному тоннелю длиной 300 м и лифтовым шахтам.
Вода на гидротурбины поступает по пяти напорным водоводам длиной 262 м и диаметром 6 м каждый с водоприёмника, расположенного на левом берегу, вблизи водосброса. Водоприёмник примыкает к плотине и отделён от неё подпорной стенкой. Водоприёмник состоит из пяти секций шириной по 18 м, к которым примыкают водоводы. Оборудование водоприёмника включает в себя плоские аварийно-ремонтные затворы, ремонтный затвор и сороудерживающие решётки. Управление аварийно-ремонтными затворами производится с помощью гидроподъёмников. Оборудование размещено в отапливаемом здании, в котором также смонтирован мостовой кран грузоподъёмностью 200 т. В период временной эксплуатации ГЭС на пониженном напоре использовался временный водоприёмник и временные водоводы для первых трёх гидроагрегатов. Впоследствии временный водоприёмник был выведен из эксплуатации и затоплен водохранилищем, а временные водоводы заделаны бетонными пробками.
Схема выдачи мощности С гидрогенераторов электроэнергия подаётся на напряжении 13,8 кВ по трём шинным галереям на генераторное распределительное устройство, расположенное в ПТК (оснащено воздушными выключателями ВВГ-20 и генераторными разъединителями РВПЗ-2/20). Оттуда она поступает на силовые трансформаторы ТЦ 250000/220 ХЛ (5 шт., производитель — Запорожтрансформатор), расположенные на станционной площадке, а с них — на расположенное на крыше ПТК закрытое распределительное устройство 220 кВ и с него — в энергосистему. Оборудование ЗРУ-220 кВ включает в себя маломасляные выключатели HLR-245/2503В (17 шт., производства фирмы ASEA), выключатели и линейные разъединители типа РНДЗ-220-1E-1000 (13 шт.). Помимо распределительных устройств, в ПТК расположены административный корпус, главный щит управления, электрокотельная, оборудование собственных нужд станции, трансформаторно-масляное хозяйство и другие производственные помещения. Выдача электроэнергии осуществляется по следующим линиям электропередачи на напряжении 220 кВ: Колымская ГЭС — Ягодное (двухцепная, длина 96 км, максимальная пропускная способность 600 МВт); Колымская ГЭС — Оротукан (одноцепная, длина 93 км, максимальная пропускная способность 250 МВт); Колымская ГЭС — Усть-Омчуг (двухцепная, длина 160 км, максимальная пропускная способность 300 МВт); Колымская ГЭС — Котельная (одноцепная, длина 9 км, максимальная пропускная способность 220 МВт).
Водохранилище Напорные сооружения ГЭС образуют крупное Колымское водохранилище сезонного регулирования (коэффициент зарегулирования стока 0,48). Площадь водохранилища 454,6 км², полная и полезная ёмкость водохранилища 15,08 и 7,24 км³ соответственно. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 451,5 м над уровнем моря, форсированного подпорного уровня — 457,6 м, уровня мёртвого объёма — 432,0 м. При создании водохранилища было затоплено 40,84 тыс. га сельхозугодий (главным образом оленьих пастбищ), перенесено 66 строений.
Экономическое значение Колымская ГЭС является основным источником энергоснабжения Магаданской области, обеспечивая около 75 % её энергопотребления (до ввода в эксплуатации в 2013 году Усть-Среднеканской ГЭС более 95 %). Ввод ГЭС в эксплуатацию позволил вывести в резерв Аркагалинскую ГРЭС и существенно сократить потребление угля на Магаданской ТЭЦ (с прекращением отопительного периода ТЭЦ останавливается и используется электрокотельная). На электроотопление также переведён ряд населённых пунктов Магаданской области. Сокращение потребления угля позволяет ежегодно предотвращать сжигание около 1 млн тонн этого вида топлива. В ходе возведения Колымской ГЭС были также построены посёлки Синегорье и Уптар, линии электропередачи, реконструирована транспортная инфраструктура.
Режим работы Колымской ГЭС (заполнение водохранилища в периоды половодье и паводков и сработка его зимой) приводит к некоторому уменьшению максимальных расходов воды реки Колымы ниже ГЭС и увеличению зимнего стока. Снижение высоты подъёма воды в паводки 50 % обеспеченности оценивается в 0,8 м (в створе у г. Среднеколымск). Влияние станции на окружающую среду, в частности, на рыбные ресурсы Колымы, оценивается как ограниченное — проходные лососёвые рыбы в Колыму не заходят, нерестилища большинства ценных полупроходных и жилых видов рыб (сибирский осётр, пелядь, чир, муксун и т. п.) расположены значительно ниже створа ГЭС.
История строительства
Проектирование