| Kuban PSP | |
|---|---|
| Bygningen af Kuban PSP | |
| Land | Rusland |
| Beliggenhed | Karachay-Cherkessia |
| flod | Store Stavropol kanal |
| Kaskade | Kuban |
| Ejer | RusHydro |
| Status | nuværende |
| Byggestart år | 1961 |
| År med idriftsættelse af enheder | 1968-1969 |
| Hovedkarakteristika | |
| Årlig elproduktion, mio. kWh | 10,67 |
| Type kraftværk | pumpet lager |
| Anslået hoved , m | 24 |
| Eleffekt, MW | 15,9/14,4 (turbine/pumpetilstand) |
| Udstyrs egenskaber | |
| Turbine type | reversibel radial-aksial |
| Antal og mærke af møller | 6×63NTV-30 |
| Strømningshastighed gennem turbiner, m³/ s | 6×11,3/10,5 (turbine/pumpetilstand) |
| Antal og mærke af generatorer | 6×VGDS 260/64-20 |
| Generatoreffekt, MW | 6×2,65/2,4 (turbine/pumpetilstand) |
| Hovedbygninger | |
| Dam type | jord |
| Damhøjde, m | 12 |
| Dæmningslængde, m | 6800 |
| Gateway | Ingen |
| RUC | GIS 110 kV |
| På kortet | |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
Kubanskaya PSPP (PSPP of the Cascade of Kuban HPPs, Pumping PSPP) er et pumpekraftværk nær landsbyen Vodorazdelny , Prikubansky-distriktet i Karachay-Cherkessia , på den store Stavropol-kanal . Det første pumpekraftværk i Rusland (idriftsat i 1967). Det bruges til sæsonbestemt regulering af vandet i den store Stavropol-kanal, hvilket sikrer, at det fyldes med vand i den lavvandede efterår-vinterperiode. Det har et originalt design - kraftværksbygningen er placeret i bunden af reservoiret . Det er en del af Cascade of Kuban HPPs (gruppen af Kurshav HPPs ), som er dens hovedscene. Ejeren af Kuban PSP er PJSC " RusHydro " [1] .
Kuban PSPP, der ligger ved den 47. kilometer af Bolshoi Stavropol-kanalen, bruger højdeforskellen mellem kanalen og det store Kuban-reservoir placeret i det naturlige bassin af den tidligere Bolshoe Salt Lake. Den store Stavropol-kanal fødes af vandet i Kuban-floden , stammer fra Ust-Dzhegutinsk vandkraftkompleks bygget på denne flod , Kubans afvandingsområde i justeringen af det hydroelektriske kompleks er 4160 km². Vandregimet i Kuban er karakteriseret ved en lang sommeroversvømmelse , som overlejres af regnoversvømmelser . Stigningen i vandstanden begynder i slutningen af marts-begyndelsen af april, slutter i slutningen af september-begyndelsen af oktober; i løbet af denne tid passerer op til 80 % af det årlige flow. Fra oktober til marts er der en lavvandsperiode , den laveste vandføring er registreret i februar. Den maksimale vandstrøm i linjeføringen af Ust-Dzhegutinsky vandkraftkomplekset blev observeret under den katastrofale oversvømmelse den 22. juni 2002 og beløb sig til 1880 m³/s; ifølge beregninger kan der en gang hvert 1000. år observeres oversvømmelser med strømme op til 2140 m³/s. Den maksimale vandstrøm i Den Store Stavropol-kanal er 180 m³/s, i fremtiden er det muligt at øge vandstrømmen op til 220 m³/s [2] .
Klimaet i området, hvor HPSP er placeret, er kontinentalt med varme, regnfulde somre og ustabile vintre. Den gennemsnitlige årlige temperatur er 9-10°C, varigheden af den frostfri periode er 176-191 dage. Den gennemsnitlige årlige mængde nedbør er 572 mm, den maksimale nedbør observeres i juni. Ved bunden af strukturerne i Kuban PSP er der leraflejringer af forskellig genesis - Paleogene Maikop-ler , deluvialer og lacustrine ler. Seismiciteten i området, hvor stationen er placeret, er 8 point på MSK-64 skalaen [3] .
Strukturelt er Kuban HPSP et mellemtryks- afledt pumpelagerkraftværk med en undervandsbygning af PSPP. Den øverste pool af PSP er Bolshoy Stavropol Canal, den nederste pool er Kuban Reservoir. Faciliteterne på pumpekraftværket omfatter en jorddæmning af Kuban- reservoiret , en forsyningskanal, en pumpekraftværksbygning, trykrørledninger , et vandindtag , et vandindtag, et tomgangsudløb , en låseregulator Nr . 1 med en udgangskanal, et åbent koblingsanlæg (ORG) 110 kV. En række anlægsstrukturer (især trykrørledninger og vandindtag af sifon -type) er forenet med strukturerne i andre vandkraftværker i Kuban HPPs-kaskaden. Den installerede kapacitet af kraftværket i turbinetilstand er 15,9 MW , i pumpetilstand - 14,4 MW , den gennemsnitlige årlige elproduktion er 10,67 millioner kWh , det gennemsnitlige årlige elforbrug i pumpetilstand er 46 millioner kWh [4] [ 1 ] [5] [6] [7] .
Jorddæmningen, som danner Kuban-reservoiret, løber langs vandskellet mellem søerne Small Salt og Big Salt (sidstnævnte blev en del af reservoiret). Dæmningen er homogen, tilbagefyldt fra lokale deluvialer og ler. Dæmningens længde er 6800 m, bredden langs højderyggen er 7 m, den maksimale højde er 12 m, 2,082 millioner m³ jord er blevet hældt i dæmningen. Dæmningens profil har et brudt omrids - den øverste skråning har to sektioner med en lægning på 1:2 og 1:10, der parrer sig med en vandret berm . Den nederste skråning har sektioner med en lægning på 1:2 og 1:3. Den øverste skråning op til bermen er beskyttet mod bølgeerosion af armerede betonplader 0,2 m tykke, under bermen er skråningen fastgjort med et lag sand og grusjord 1 m tykt . Der er ingen uigennemtrængelige og dræningsanordninger i dæmningens krop; en dræningsgrøft med en pumpestation er lavet i bunden af nedstrømsskråningen , der pumper filtreret vand ind i reservoiret [4] [8] [9] [10] [ 1] .
tomgangsudløb af udkragningstype tjener til at fylde Kuban-reservoiret (sammen med passagen af vand gennem de pumpede lagerenheder) samt til nødtømning af hovedsektionen af Den Store Stavropol-kanal (fra Ust-Dzhegutinsk vandkraftkomplekset til låseregulator nr. 1). Designet er det en armeret betonoverflade hurtig gennemstrømning med cantilever-udledning, der består af et indløbshoved, en bakke og en cantilever-del. Indløbshovedet er designet til at regulere strømmen af vand gennem overløbet, det er en dock-type struktur på 18 × 16 m i størrelse med to spænd på 6 m. Spændene er udstyret med flade hoved- og nødreparationsporte , som betjenes ved hjælp af elektriske spil [11] [12] .
Overløbsbakken har en længde på 190,36 m, en bredde på 13,3 m, en højde på 2-3,5 m, lagt på et lag af grus - sandblanding 0,2 m tyk, parring med dræning. Bakken passerer ind i en udkraget del 62 m lang, placeret på understøtninger og rager ind i reservoiret. Bredden af udkragningsdelen er opdelt i to spænd. Slukning af energien i det udledte vand udføres i erosionstragten, fastgjort med stenfyld. Erosionstragten er forbundet med hoveddelen af reservoiret med en kort udløbskanal [ 11] [12] .
Kuban PSP's cantilever-udslip er en af de største strukturer af denne type i Rusland. Den estimerede vandstrøm gennem spildet er 180 m³/s, maksimum er 220 m³/s. Niveauforskellen mellem reservoiret og Den Store Stavropol-kanal ( overløbshoved ) er, afhængig af vandstanden i reservoiret, 16-31 m [11] [12] .
PSP-bygningen er en kasseformet armeret betonkonstruktion med en længde på 48,5 m, en bredde på 19,75 m og en højde på 26,41 m. Bygningen er placeret i bunden af Kuban-reservoiret i en fordybning, de hydrauliske enheder er nedgravet under dets normale holdeniveau - pumpehjulets akse er ved reservoirerne for nedtømningsniveauet. Kun den øverste del af strukturen med en travers hæver sig over vandet , PSP-bygningen er forbundet med kysten med en servicebro på 96 m [13] [14] .
Der er 6 reversible vertikale hydrauliske enheder med en kapacitet på 2,65 / 2,4 MW hver (i turbine / pumpetilstande), afstanden mellem enhedernes akser er 6,5 m. Enhederne er udstyret med radial-aksiale pumpe-turbiner 63NTV-30 (løbehjulsdiameter - 1,7 m), der opererer ved en designhøjde på 24 m. Stationens specificitet er et stort udvalg af trykudsving, i turbinetilstand fra 15,6 m til 31 m, i pumpetilstand fra 15,6 m til 29,7 m. Maksimal flow vand gennem turbinepumpen - 10,5 / 11,3 m³ / s (i turbine / pumpetilstande). Et kendetegn ved pumpeturbinerne er fraværet af en justerbar ledeskov (de eksisterende ledeskovle omarrangeres manuelt og regulerer kun trykmæssigt, men ikke effektmæssigt), som et resultat af, at enhederne kun kan fungere kl. fuld kraft. Turbinepumperne er baseret på 8k-25 centrifugalpumpen og er fremstillet af Uralgidromash fabrikken. Pumpe-turbinerne er forbundet til hydro-generatorer-motorer VGDS 260/64-20 fremstillet af Uralelektrotyazhmash [ 13] [15] [7] [16] .
Montering og demontering af hydraulikaggregater udføres ved hjælp af en traverskran med en løftekapacitet på 30 tons, placeret på en overflyvning over turbinehalgulvet, mens udstyret fødes/hentes af en kran fra maskinrummet gennem luger i loft. En traverskran med en løftekapacitet på 5 tons er installeret inde i maskinrummet til servicering af udstyret Butterflyventiler med en diameter på 1,8 m med et hydraulisk drev er monteret foran pumpeturbinernes spiralkamre , bag kamrene i sugerørene er der affaldsholdere , som om nødvendigt erstattes af flade reparationsporte [17 ] [15] [7] .
Fra nedstrømssiden tilføres og udledes vand til pumpe-turbinerne gennem en 2251 m lang forsyningskanal, placeret i bunden af reservoiret. I 40 m fra PSP-bygningen er bunden og skråningerne af kanalen fastgjort med armerede betonplader, derefter i 30 m - med stenbelægning, så er der ingen fastgørelse. Fra opstrømssiden tilføres vand gennem to trykrørledninger af armeret beton , som hver i området af PSP-bygningen passerer ind i en gaffel i tre enheder. Længden af hver rørledning er 420 m, den indre diameter er 4 m, vandstrømmen er 32 m³/s. Rørledningerne lægges i en fordybning og dækkes med jord fra oven [18] [19] .
Fra opstrømssiden er rørledningerne forbundet til et vandindtag af sifon -typen, som er en monolitisk armeret betonkonstruktion med to spænd og et vandindtag med sifon. Vandindtaget er udstyret med affaldsriste og reparationsporte (hvortil der bruges en portalkran ) , vakuumpumper og vakuumbrudventiler . I den nederste del af sifonen er der en agterstævn , hvori en centrifugalpumpe er placeret til at levere vand til vakuumpumper. Vandindtaget (såvel som et ledigt overløb) er forbundet med Den Store Stavropol-kanal ved hjælp af en udløbskanal lavet i en halvt skåret halvfyldning. Kanallængde - 160 m, bredde langs bunden - 23 m, maksimal vanddybde - 5,8 m, gennemstrømning - 247 m³ / s, vandstand i kanalen - 645,25 m. Kanalskråninger i 40 m fra vandindtaget er fast armeret beton plader, dernæst i 10 m - stenkast, derefter knust sten [20] .
Hydrogeneratorer-motorer producerer/forbruger elektricitet ved en spænding på 6,3/6 kV, som omdannes til en spænding på 110 kV ved hjælp af krafttransformere TD -25000/115 og TDNG-10000/121. Udstedelse/forbrug af strøm til/fra elsystemet udføres gennem et komplet gasisoleret koblingsanlæg (GIS) med en spænding på 110 kV [21] [7] . Kuban PSPP er forbundet til strømsystemet via to 110 kV transmissionslinjer :
PSP bygning og servicebro
Motorrum
Spiralkamre af pumpe-turbiner
Maskinrums tag
Tomgang (konsoldel)
vandindtag
Koblingsudstyr (OSG-110 kV)
Gateway-regulator nr. 1, placeret på Bolshoi Stavropol-kanalen bag PSPP'ens udledningskanal, er designet til at adskille vandstrømmen mellem kanalen og PSPP'en. Det er et armeret beton med tre spændvidde (spændvidde - 6 m). Spændene er udstyret med flade hoved- og nødreparationslåger, som betjenes af en rebmekanisme . Afløbskanalen til låseregulatoren er lavet i en semi-uddybning-semi-fill, kanalens skråninger er fastgjort med armerede betonplader, beton og stenbelægning [22] . Koordinaterne for gateway-regulatoren er 44°13′17″ s. sh. 42°20′56″ Ø e.
Trykstrukturerne i PSP danner Kuban-reservoiret (indtil 1968 blev det kaldt Bolshoe-reservoiret). Reservoiret blev skabt i det naturlige bassin af Den Store Saltsø (vandmærket, hvori var 505-506 m over havets overflade ifølge det baltiske højdesystem ), søen blev fuldstændig en del af reservoiret og ophørte med at eksistere som en separat objekt. Et reservoir af bulktype, et pumpekraftværk bruges som et lavere lagerbassin. Reservoirets areal ved et normalt bagvandsniveau er 49,8 km² , længden er omkring 11 km, den maksimale bredde er omkring 8 km, den maksimale dybde er 21 m. Reservoarets samlede og nyttige kapacitet er 565,9 og 490,6 mio. m³ , hvilket muliggør sæsonbestemt flowregulering (magasinet fyldes i årets højvandsperiode og udtømmes i lavvandsperioden). Mærket for reservoirets normale tilbageholdelsesniveau er 629 m, nedtrækningsniveauet er 614 m. Under oprettelsen af reservoiret blev 6,45 tusinde hektar landbrugsjord oversvømmet, og 65 bygninger blev flyttet. Fra 1968 til 2011 blev 46,1 millioner m³ sediment aflejret i Kuban-reservoiret, som følge heraf faldt reservoirets samlede kapacitet med 7,5% sammenlignet med designindikatorerne. Nyttekapaciteten som følge af tilslamning faldt med 9,4 millioner m³ eller med 1,9 % [23] [24] [25] [26]
Kuban HPSP bruges til sæsonbestemt regulering af afstrømning i Den Store Stavropol-kanal, med tilhørende produktion af elektricitet; dens driftsform er meget forskellig fra den for klassiske pumpekraftværker designet til at kompensere for daglige uregelmæssigheder i elforbruget i kraftsystemer. Fra maj til august kører HPSP i turbinetilstand, fylder Kuban-reservoiret fra kanalen og genererer elektricitet (op til 12 millioner kWh om året). I løbet af denne periode ledes der i gennemsnit 292 millioner m³ vand gennem HPP-vandkraftværkerne, yderligere 166 millioner m³ passerer gennem afløbet. Fra september til april fungerer PSP i en pumpetilstand og pumper vand fra reservoiret til kanalen, som forbruger omkring 46 millioner kWh elektricitet [27] [28] [1] .
Kuban HPSP er hovedstationen i kaskaden af Kuban HPP'erne. For at sikre udtømningen af reservoiret i lavvandsperioden, hvor vandindtaget til Den Store Stavropol-kanal fra Kuban er kraftigt reduceret, leverer PSP elproduktion i en mængde på 350 millioner kWh ved nedstrømsstationerne i kaskaden - GES -1 , GES-2 , GES-3 og GES-4 med en samlet kapacitet på 386 MW. Fra Kuban-reservoiret gennem Kavminvodsk-gruppens vandledning leveres pålidelig vandforsyning til byerne Mineralnye Vody , Zheleznovodsk , Essentuki , Kislovodsk , Pyatigorsk , Lermontov og en række andre bosættelser (årligt vandindtag er 13,47 millioner m³) [29 mio. [1] [16] . Kuban-reservoiret bruges til amatør- og kommercielt fiskeri (i små mængder) - 18 fiskearter lever i reservoiret. Om efteråret stopper op til 36.000 trækkende ænder ved reservoiret [30] .
I 1935-1940, i overensstemmelse med dekretet fra Rådet for Folkekommissærer i USSR , blev Stavropol - irrigationsordningen udviklet . I overensstemmelse med det var opførelsen af to vandings- og kunstvandingssystemer planlagt: Kuban-Egorlykskaya og Kuban- Kalausskaya (siden 1968 - Den Store Stavropol-kanal). Designopgaven til den første fase af Kuban-Kalausskaya-systemet blev udviklet af Pyatigorsk-afdelingen af Yuzhgiprovodkhoz Institute og godkendt i 1956. I projektopgaven afsluttede Ukrhydroproekt- instituttet et afsnit om vandkraftudnyttelsen af kanalen. Siden 1956 er udformningen af energianlæg langs kanalens rute blevet udpeget som en særskilt titel og overdraget til Hydroproject Institute [ 31] [32] .
Designopgaven forudsatte et tyngdekraftssystem til at fylde og trække Kuban-reservoiret ned (som dengang havde navnet på reservoiret "Big"): alt vandet fra kanalens hoved blev udledt i reservoiret og derfra strømmet ved hjælp af tyngdekraften til den nederste del af kanalen. I løbet af yderligere undersøgelser foreslog Hydroproject Institute at ændre denne ordning, så Kuban-reservoiret blev fyldt, fyldt og tømt ved hjælp af en reversibel pumpestation (PSPP). Denne løsning havde en række fordele, i forbindelse med hvilke den blev accepteret til implementering [33] :
I løbet af designet blev flere muligheder for placering af PSP-faciliteter og deres layout overvejet. Især varianter af pumpekraftværkets bygning kombineret med et ledigt overløb, den flydende bygning af pumpekraftværket, bygningen af pumpekraftværket uden trykrørledninger, placeret ved kysten af reservoiret i minen, blev udarbejdet. Den løsning, der blev accepteret til implementering, blev valgt på grundlag af resultaterne af en teknisk og økonomisk sammenligning og en vurdering af brugervenlighed [34] .
Konstruktionen af Kuban PSP blev startet i 1961 af organisationen Sevkavgidroenergostroy, den første vandkraftenhed blev lanceret den 1. december 1968, den sidste i 1969. Under opførelsen af stationen blev 1.180 tusinde m³ udgravet og 2.800 tusinde m³ blød jord blev inddæmmet, samt en vold på 326 tusinde m³ stenlægning, dræning og filtre. 55 tusind tons beton og armeret beton blev lagt, omkring 250 tons metalkonstruktioner og mekanismer blev installeret [34] [35] [36] .
Den 20. oktober 1967 blev ledelsen af Kuban HPP'er under opførelse omdannet til Cascade of Kuban HPP'er, som omfattede 5 kraftværker (PSPP, HPP-1, HPP-2, HPP-3, HPP-4). Den 1. april 1972 blev Kuban HPSP som en del af kaskaden af Kuban HPPs overført til jurisdiktionen af den regionale energiafdeling " Stavropolenergo ", som i 1988 blev omdannet til Stavropol Production Association of Energy and Electrification "Stavropolenergo", på grundlag af hvilket i 1993 OJSC " Stavropolenergo. I 2005, i løbet af reformen af RAO UES i Rusland, blev Kubanskaya PSPP sammen med andre HPP'er i kaskaden udskilt fra OAO Stavropolenergo til OAO Stavropol Electric Generating Company, som igen kom under kontrol af OAO HydroOGK i 2006 (senere omdøbt til JSC RusHydro). I 2008 blev JSC Stavropol Electric Generating Company likvideret, og Kuban PSP blev en del af afdelingen af JSC RusHydro - Cascade of Kuban HPPs [37] [38] [7] .
I begyndelsen af 2010'erne havde faciliteterne og udstyret i Kuban PSP fungeret i mere end 40 år, de var fysisk slidte og moralsk forældede. Stationens udstyr er ophørt med at opfylde moderne krav til effektivitet, pålidelighed og brugervenlighed, især pumpeturbiner er kendetegnet ved et øget niveau af kavitationsslid og vibrationer . I forbindelse hermed udviklede Mosoblhydroproekt instituttet et projekt for en storstilet modernisering af stationen. Samtidig blev der overvejet forskellige moderniseringsmuligheder - udskiftning af udstyr i den eksisterende bygning af pumpekraftværket, samt opførelse af en ny bygning med placering af både reversible vandkraftværker og afvisning af at producere elektricitet med placering af kun pumper (i dette tilfælde ville reservoiret blive fyldt gennem overløbet). Muligheden for at udskifte udstyret i den eksisterende PSP-bygning blev afvist af økonomiske årsager (på grund af det særlige ved bygningens layout kræver reparationen konstruktion af dyre broer samt tilpasning af bygningen til moderne krav til pålidelighed og lethed drift), fra muligheden for kun at bruge pumpeudstyr, der er forladt på grund af højere driftsomkostninger og et fald i stationens samlede pålidelighed [39] [16] .
Baseret på resultaterne af overvejelserne om alle muligheder, blev det besluttet at bygge en ny bygning af pumpekraftværket på bredden af Kuban-reservoiret, mellem den eksisterende bygning af stationen og den ledige overløb. Vandledningerne i den nye bygning er planlagt tilsluttet det eksisterende vandindtag. I den nye bygning af stationen sørger projektet for installation af seks hydrauliske enheder med variabel hastighed (fra 180 til 273 rpm), der er i stand til pålidelig drift i hele spektret af tryk og strømningshastigheder. Stationens kapacitet i turbinetilstand bør øges til 18,6 MW, i pumpetilstand - op til 19,7 MW. Takket være brugen af moderne udstyr med højere effektivitet vil den gennemsnitlige årlige elproduktion stige til 18,6 millioner kWh, elforbruget vil falde til 26,8 millioner kWh. Den nye PSP-bygning vil blive opført i en grube med en dybde på mere end 20 m, omgivet af strukturer af typen " mur i jorden ", under vanskelige tekniske og geologiske forhold [16] .
I 2011 underskrev JSC RusHydro en aftale med Alstom Hydro France om en omfattende rekonstruktion af 9 stationer af Kuban HPP-kaskaden, inklusive Kuban HPSP. I overensstemmelse med kontrakten var det planlagt inden for 10 år at udskifte alt hoved- og hjælpeudstyr på stationen - hydrauliske enheder, porte, transformere, koblingsudstyr osv., samt at bygge en ny bygning af den pumpede lagerkraft plante. I 2014 blev nye krafttransformatorer af PSPP fremstillet og leveret til filialens lager, såvel som udstyr til et komplet gasisoleret koblingsudstyr (KRUE-110 kV) [40] [41] .
Efterfølgende blev moderniseringsplanen specificeret, kontrakten med Alstom var begrænset til levering af elektrisk udstyr (KRUE og transformere). I 2018 påbegyndtes byggeriet af en ny GIS-bygning, installationen af et nyt koblingsanlæg og krafttransformatorer, som stod færdigt i 2021 [42] [43] [44] [45] . I begyndelsen af 2020 blev leverandører af nye pumpeturbiner ( slovensk firma Kolektor Turboinstitut) og motorgeneratorer med variabel hastighed (russisk firma Elektrotyazhmash-Privod) identificeret [46] . Opførelsen af en ny PSP-bygning blev påbegyndt i 2022, hovedomfanget af arbejdet med moderniseringen af stationen skulle være afsluttet i 2025 [43] [47] .