Вне регламента

17 августа 2009 года войдет в историю мировой энергетики. В этот день на Саяно-Шушенской гидроэлектростанции (СШГЭС) произошла катастрофа, беспрецедентная по своему содержанию и масштабу последствий.


В 4 часа 15 минут по московскому времени (в 8.15 по местному) сильнейший толчок, причина которого до сих пор выясняется, повлек за собой разрушение второго гидроагрегата электростанции и частичное разрушение здания машинного зала. В результате выхода из строя автоматики и гибели оперативного персонала, находившегося в это время на рабочих местах, ситуация на станции примерно на час вышла из-под контроля. За это время сильные повреждения получили оставшиеся восемь гидроагрегатов (один агрегат в это время находился в ремонте). Большая часть находящихся в тот момент в машзале людей погибла.
На момент аварии на ГЭС в работе находились девять агрегатов из десяти, гидроагрегат № 6 находился в резерве. В 8 часов 14 минут местного времени сотрудники, находившиеся в машзале, услышали громкий хлопок в районе гидроагрегата № 2 и увидели столб воды. На центральном пульте управления (ЦПУ) сработала светозвуковая сигнализация, пропали оперативная связь и питание освещения, автоматики, сигнализации, защит и приборов.
Поток воды частично разрушил стены и кровлю машинного зала. В Енисей выбросило около 100 тонн турбинного масла. Произошло затопление производственных уровней, расположенных ниже машинного зала. Короткое замыкание в системах управления генераторов привело к полному прекращению работы гидроэлектростанции. К несчастью, авария сопровождалась многочисленными человеческими жертвами: на момент аварии на территории ГЭС находилось около 300 человек, включая ремонтный и привлеченный персонал.

Катастрофа случилась в утреннюю пересменку. Этим объясняется такое количество людей, находившихся в момент катастрофы в здании станции. Ночная смена оперативного персонала еще только собиралась покинуть машинный зал, а новая – вместе с теми, кто работает не по сменам: автоматчиками, работниками лабораторий, уборщицами и ремонтниками-подрядчиками из местного «Гидроэнергоремонта», – начала было расходиться по рабочим местам, когда в 8.14 помещение стало стремительно заполняться водой из второго гидроагрегата станции.

Из-за остановки ГЭС произошел сброс нагрузки до 0 MBт с полной потерей энергии. Из-за отсутствия напряжения лишь через час после начала
аварии на вершине плотины вручную были закрыты технологические затворы на все гидроагрегаты и прекращен доступ воды в машзал с верхнего бьефа. В 11 часов 32 минуты местного времени было подано напряжение от постороннего источника на козловой кран гребня плотины, для сброса воды вхолостую начали открывать затворы специальных водосливных пролетов в теле плотины. Баланс притока и сброса воды был восстановлен примерно через полтора часа. Все это время Саяно-Шушенское водохранилище продолжало наполняться с риском перелива через плотину. Отметка верхнего бьефа на момент восстановления баланса составляла 537 метров от уровня моря, это всего на 8 метров меньше высоты плотины. Сейчас весь приток воды (2200–2400 кубометров в секунду) полностью пропускается через плотину вхолостую.

В ловушке, устроенной в машзале завалами строительных конструкций и останков гидроагрегатов, нагроможденных разрушительной волной, оказались 75 человек. Почти сразу было спасено тринадцать. В 9 утра уже приступила к работе спасательная группа на водах из соседнего Саяногорска.
Еще через час вступили в дело спасатели из Абакана со специальным оборудованием, они-то и вытащили из завалов еще одного обнаруженного ранее человека, вырезав болгаркой чуть ли не с ним самим кусок вентиляционной шахты. Следующего подняли только через 13 часов. Его спасение иначе как чудесным не назовешь: как рассказывали спасатели, мощная волна, протащив его по лестничным проемам, закинула на потолочную балку одной из каптерок, где он и ждал помощи, зависнув и задрав голову по горло в воде. Это был последний живой, спасенный из заваленного обломками и залитого смесью воды и турбинного масла пространства – того, что в одночасье осталось от машинного зала крупнейшей в стране гидроэлектростанции.

Почему одна из сверхнадежных турбин вышла из строя с такими катастрофическими последствиями?
Результатов работы комиссии по расследованию причин аварии пока нет. В итоге общественность и энергетики гадают, что же случилось: гидроудар, заводские дефекты оборудования или террористический акт?

Когда произошла авария, первые предположения касались попавшего в реку масла (в воде его оказалось не меньше 100 тонн), стали говорить о взрыве 500-киловольтового трансформатора и поврежденном в результате этого взрыва водоводе – упрятанной в бетонную муфту стальной трубы, по которой вода поступает в гидротурбину.

Или наоборот: разрушение из-за износа водовода и последующий залив водой трансформатора, из-за чего тот будто бы взорвался. Оба они оказались целы. На месте аварии хорошо видно, как мощная волна лишь сдвинула с места 180-тонный трансформатор.

Другая предполагаемая причина аварии – гидроудар и отказ основного оборудования турбины или генератора. В разборе этой версии и таятся загадки. Пока единственный установленный факт – поступление воды в машинный зал началось предположительно через вырванный с корнем второй
турбогенератор. Нельзя исключать любое повреждение: и электрической машины, и систем регулирования. Может, неточно работала автоматика. В
оперативном штабе по ликвидации последствий чрезвычайной ситуации о возможности поломки основного оборудования говорят осторожно, опасаясь, что чиновники прочитают и истолкуют, что на деле хорошая продукция Ленинградского металлического завода и «Электросилы» плохого качества. В штабе разъясняют скупость сегодняшних комментариев еще и тем, что это не авария в банальном понимании слова, а настоящая трагедия. Члены оперативного штаба, люди с опытом работы в гидроэнергетике больше тридцати лет, участвовавшие в строительстве самых крупных в стране Красноярской и Саянской электростанций, чья жизнь прошла в отрасли, на этих стройках, по приезду на СШГЭ в первый день не могли поверить, что такое вообще возможно. «Уверяю вас, что подобных аварий ни в мире, ни у нас в стране не было. Она ни в какие сценарии аварийных ситуаций, прописанных нами до этого, не вписывается», – говорит один из них.

В мировой практике аварии на ГЭС явление нередкое, однако в основном это прорывы и обрушения плотин, перелив воды через гребень и т. п
В таких случаях всю станцию вместе с машинным залом и линиями электропередачи могло разнести потоками воды. Как правило, такие катаклизмы – следствие ливневых паводков, ураганов, неправильной проектировки плотины и недооценки местных факторов строительства (оползни, обвалы горных массивов). Случаев, чтобы угроза тотальной остановки ГЭС исходила из-за сбоя в машинном зале, в мировой истории энергетики не
зафиксировано.

Как признаются сами энергетики, такие вещи происходят прежде всего из-за того, что профессионализм за последние годы на всех уровнях
управления: у строителей-энергетиков, эксплуатационников, проектировщиков, ученых в исследовательских институтах – в их отрасли сильно упал.
В результате «ресурс по сути советской энергетической инфраструктуры подошел к критическому порогу, ее необходимо просто обновлять». Авария на
Саяно-Шушенской ГЭС, похоже, открыла глаза на эту проблему и новым руководителям отрасли.



****************

В книге «Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций» (Красноярск, Издательский дом «Суриков», 1999),
написанной еще десять лет назад, бывший гендиректор Саяно-Шушенской ГЭС валентин Брызгалов признает, что Саяно-Шушенская ГЭС была экспериментальной по своей сути (госкомиссия официально приняла станцию в эксплуатацию лишь в 2000 году – как раз в это время валентин Брызгалов покидал управление станцией).

За годы ее работы произошло несколько десятков нарушений работы гидротурбин и повреждений их узлов. «Первые четыре агрегата Саяно-Шушенской ГЭС, в том числе и № 2, испытывали достаточно сильное вибрационное воздействие из-за работы с нерасчетными напорами. В результате на ряде узлов усталостная прочность оказалась недостаточной. Вместе с тем выявились дефекты, связанные с недостаточной предварительной натурной изученностью отдельных явлений и новых конструкторских разработок.

В некоторых случаях сказалось бескомпромиссное стремление к снижению затрат металла на один киловатт установленной мощности». В подтверждение недостаточной изученности и продуманности конструкторских решений Брызгалов отмечал непредвиденные остановки турбин, которые происходили и тогда, когда они работали только на расчетных напорах. Более десяти лет назад Брызгалов указал и на пресловутый агрегат № 2. «Исследование причин разрушений путем проведения натурных испытаний показало, что для радиально-осевых гидротурбин неточность геометрии при изготовлении рабочих колес приводит к большему гидравлическому дисбалансу. На основании опыта эксплуатации наиболее неблагополучного в этом отношении гидроагрегата № 2 со сменным рабочим колесом была признана возможность возникновения усилий на турбинный подшипник, превышающих расчетное значение…»

Особенно настойчиво Валентин Иванович предупреждал об опасности работы турбин станции на повышенной мощности. В свое время на станции проводились эксперименты, чтобы определить запас мощности в гидротурбинах и возможность его использования в случаях крайнего дефицита мощности в энергосистеме. Производились измерения вибрации гидроагрегата, а также всех параметров, характеризующих гидравлический режим турбины. Брызгалов предупреждал о разрушительном для турбины режиме в так называемой зоне IV (когда напор воды очень высок и направляющие аппараты-решетки на лопатки турбины открываются более чем на 93%). Такой режим работы хоть и предполагал мощность выдачи энергии с одного гидрогенератора более 740 МВт (вместо заявленных 640 МВт), но был очень опасен. В своей книге Брызгалов как раз отмечает повышенную вертикальную вибрацию крышки турбины гидроагрегата.

У нас нет данных о том, работали ли турбины станции в момент аварии в этой «запрещенной зоне» IV. Однако косвенные признаки позволяют предположить, что было именно так. Во-первых, авария произошла в восемь утра – как раз в утренний пик нагрузки на ГЭС, когда требуется выдавать максимум энергии. Во-вторых, в момент аварии водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС было заполнено, можно сказать, под завязку.
По сообщению «русг идро», 14 января 2009 года был остановлен гидроагрегат №2 СШГЭС для «проведения среднего ремонта с наплавкой рабочего колеса». Эту работу выполнили специалисты местного «Гидроэнергоремонта». Непонятно, почему к ремонтным работам на элементах гидроагрегата, критически влияющих на надежность работы всей машины, не привлекались его производители. Тогда же была модернизирована колонка электрогидравлического регулятора частоты вращения турбины. Авторов этой статьи, безусловно, можно легко упрекнуть в незнании предмета и объяснить такое положение дел тем, что выполнение наплавки на рабочее колесо (вероятно, для решения проблемы появившихся в лопастях трещин) – это несложная технологическая операция.

Пусть так. Но по словам Марии Алеевой, отвечающей за внешние связи «Силовых машин», специалистов энергомашиностроительной компании к ремонтным и другим работам на Саяно-Шушенской ГЭС не привлекали с 1994 года. Неужели за пятнадцать лет не появилось ни одного более серьезного повода для изучения состояния стареющего гидроагрегата его творцами? Между тем на ремонтировавшемся во время аварии шестом агрегате и вовсе шел капитальный ремонт с демонтажем ротора и рабочего колеса, и тоже без участия производителя.

11 августа 2009 года «русг идро» выпустила прессрелиз о том, что лето выдалось довольно многоводным, что «приточность реки Енисей в 2009 году превысила среднемноголетние значения на 10%, в связи с этим с апреля гидроэлектростанция работает с повышенной нагрузкой. В июне-июле суточная выработка электроэнергии достигала 105 млн. кВт.ч – это была максимальная суточная выработка за весь тридцатилетний период эксплуатации Саяно-Шушенской ГЭС»! Предполагалось, что в августе и сентябре Саяно-Шушенская ГЭС также будет работать с максимально возможной нагрузкой. «За семь месяцев 2009 года Саяно-Шушенский гидроэнергокомплекс выработал более 15 млрд. кВт.ч электроэнергии, что на 2 млрд. кВт. ч выше плана», – гордо рапортовали гидроэнергетики. В ОАО «Институт «гидропроект» (входит в структуру ОАО «РусГидро») нам сказали, что российские ГЭС безопасны. На них сооружения гидроузлов, плотины, водосбросы и другие объекты каждые пять лет скрупулезно обследуются комиссиями профессионалов, дающих объективную оценку состояния напорных сооружений (плотин), гидросилового и механического оборудования. Выполнение ремонтно-восстановительных мероприятий, рекомендованных этими комиссиями, – залог безаварийной работы ГЭС». Насколько нам известно, взлетевший на воздух гидроагрегат № 2 уже несколько лет как выработал свой тридцатилетний ресурс. Но по официальной информации, «РусГидро» планировало поменять его лишь в 2011 году.


текст: Виктор Дмитрук

Полный текст статьи опубликован в журнале Энергополис №9 (25) сентябрь 2009

Крупнейшие аварии на ГЭС в мире за последние 50 лет

Дата	Страна	Погибших (чел.)	Описание
1975	Китай	Сотни тысяч	Тайфун «Нина» прорывает дамбу. Волна сметает 62 дамбы и плотины ГЭС
9 октября 1963 года	Италия	2000	Обрушение горного массива в водохранилище. Перелившаяся вода смыла несколько населенных пунктов
11 февраля 2005 года	Пакистан	130	Прорыв из-за паводка 150-метровой плотины ГЭС «Шакидор». Затоплено несколько деревень
17 августа 2009 года	Россия	75	Разрушение и затопление машинного зала Саяно-Шушенской ГЭС
6 ноября 1977 года	США	39	Прорыв плотины ГЭС в штате Техас, построенной в 1889 году. Прорыв произошел из-за ветхости плотины и халатности персонала
5 октября 2007 года	Вьетнам	35	Прорыв плотины строящейся ГЭС «Кыадат» из-за ливневого паводка. Затоплено 5 тыс. домов
27 мая 2004 года	Китай	20	Разрушение паводковыми водами защитной дамбы электростанции «Далунтань»