Итайпу ГЭС

Плотина Итайпу (от индейск. «Поющий камень») находится на границе Бразилии с Парагваем на одной из самых длинных в Южной Америке рек - на Паране в 20 км от города Фоз-ду-Игуасу.

Парана – река мощная и стремительная. Итайпу – так называется остров в устье реки, служащий основой крупнейшего гидротехнического узла. ГЭС Итайпу относится к каскаду пяти гидроэлектростанций на Паране – это один из самых крупных в мире каскадов ГЭС, которые в сумме дают 25000 МВт. Итайпу - вторая по вырабатываемой мощности гидроэлектростанция в мире и вообще одно из самых крупных сооружений мира. Электростанция бинациональная – т.е. принадлежит и Бразилии и Парагваю, а энергию они делят поровну. ГЭС этого типа называются приплотинными.

История:

Межправительственное решение о строительстве ГЭС было принято в 1966 году. Подготовка и проектирование электростанции началось в 1971 году. В 1978 году в скалах для отведения русла Параны был пробит канал длиной 2 км и шириной 150 м, чтобы река была пущена по другому руслу. В следующем 79-м году после высыхания основного русла приступили к строительству основной плотины с машинным залом и холостым водосбросом. Возвращение реки в прежнее русло и заполнение водохранилища приходится на октябрь 1982 года. Обильные дожди обеспечили к концу месяца начало водосброса на уровне 100 м. Ввод гидрогенераторов станции происходил с 1984-2007 года. Окончательно её строительство завершено в 2007 г., в этом же году установлены два дополнительных гидрогенератора. Паранайское водохранилище относительно не велико для ГЭС с таким напором и имеет среднюю площадь 1350 км2 (длина 170 км, ширина 7-12 км) и объём 29 км3. Полезный объём водохранилища: 19 км3. По берегам рукотворного озера было посажено 20 млн. деревьев. Многие виды животных, покинувших эти места из-за строительства ГЭС вновь вернулись. Стоимость электростанции, по причине неудачной политики сменявшихся во время её строительства диктаторских режимов, обошлась в 15,3 миллиарда долларов – это почти в 4 раза дороже изначальных оценок. Более всего затрат понесла Бразилия.

Общие сведения и характеристики:

ГЭС Итайпу имеет гравитационную железобетонную и каменную набросную плотину трапециевидной формы (расширяется к низу). Подпор водохранилища с бразильской стороны - каменный, участок ГЭС сделан из бетона, а подпор с парагвайской стороны сделан из бетона и глины. Комбинированная плотина имеет высоту 196 м, длину 7235 м и ширину 400 м. Плотины данного типа имеют грандиозный запас прочности и огромную массу, поэтому для облегчения конструкции плотины и уменьшения её стоимости, внутри неё на всю высоту от верха до скального основания устраиваются полости, которые помимо прочего ещё и делают фундамент широким. В состав сооружений входит холостой бетонный водосброс, который может пропускать 62200 м³/сек.

Шлюзов и судоподъёмников на станции нет. Рыбопропускной канал есть в бразильской части.

Электростанция оборудована радиально-осевыми реактивными турбинами немецкого производства. В таких турбинах поток движется сначала от периферии к центру, затем в осевом направлении к выходу. Этот вид турбин из всех видов обладает самым высоким оптимальным КПД. Ротор турбины - это рабочее колесо, которое соединено с валом турбины. Колесо - рабочий орган турбины, оно преобразует энергию потока в механическую энергию. Статор турбины - это несущая деталь проточной части турбины, там содержатся профилированные колонны, - они и придают нужное направление водному потоку. В статоре находится и направляющий аппарат, предназначенный для изменения закрутки потока и регулировки расхода турбины с помощью поворачиваемых лопаток. Вода подводится к направляющему аппарату турбины через спиральную камеру, подсоединённую к статору, а отводится от рабочего колеса с помощью отсасывающей трубы.

Мощность каждого из 20 гидроагрегатов станции: 700 МВт (КПД у турбин более 93%). Каждый из этих 20 напорных тоннелей имеет длину 142,2 м и диаметр 10,5 м. Первые 18 генераторов работают на разной частоте: половина из них на частоте сети Парагвая (50 Гц), другая половина на частоте сети Бразилии (60 Гц). Но на бразильской стороне есть преобразователи из 50 в 60 Гц для покупки у Парагвая относительно дешёвой энергии, потому как потребности сельскохозяйственного Парагвая невелики.

В год электростанция вырабатывает 74-92 тысяч кВт/ч. Электрическая мощность станции составляет 14000 МВт. Открытое распределительное устройство, принимающее и распределяющее электроэнергию одного класса напряжения: 765 кВт. Среднегодовой приток воды в плотине: 368 км3/год.

Станция в среднем обеспечивает 16,4% электроэнергии Бразилию и 71,3% Парагвай. В 2005 году станция обеспечила электроэнергией Парагвай на 93% и Бразилию на 20%. Самые крупные города Бразилии Рио-де-Жанейро и Сан-Паулу питаются от Итайпу. В 2016 году электростанция произвела за один год более 103,1 миллиарда кВт/ч – это максимальный годовой результат при работе всех гидрогенераторов.

Параметрами гидроузла и средним количеством воды в том участке реки, где узел находится, определяется такой параметр как обеспеченная мощность в установленной мощности электростанции. У Итайпу этот параметр высокий (высокая доля обеспеченной мощности). На станции перепад высот составляет 120 м, а расход воды в среднем за год в створе гидроузла составляет 11663 м³/с – это соответствует обеспеченной мощности в 13 ГВт (это 92,9% от 14 ГВт) и выработке в среднем за год 115,5 миллиардов кВт/ч. Благодаря большому количеству водохранилищ в верхней части бассейна реки годовой гидрологический приток равномерен, приток к створу гидроэлектростанции урегулирован, что обеспечивает высокий коэффициент использования установленной мощности (73-83%). Кроме того водохранилища уменьшают сезонную зависимость от количества осадков на всём бассейне.