На Саяно-Шушенской ГЭС произошла тяжелая авария: по предварительной версии из-за гидроудара были разрушены третий и четвертый водоводы (наклонный канал, подающий воду с верхнего бьефа на гидротурбину, расположенную в нижнем бьефе электростанции), затем произошло разрушение стены и кровли машинного зала, примерно между гидроагрегатами № 2 и № 4. 

Аварии на Саяно-Шушенской ГЭС начались ещё в советское время. 

Первый агрегат ГЭС был сдан в эксплуатацию в конце декабря 1978 года. Технологические возможности не позволили уложить требующийся объём бетона в водосбросную плотину, поэтому к мощному половодью она оказалась не готова, и 23 мая 1979 года первый агрегат и здание ГЭС подверглись затоплению. Это была авария на «предельно надежной» ГЭС буквально сразу же после начала эксплуатации.

В 1985 году во время мощного половодья произошло разрушение 80% площади дна водобойного колодца. Были полностью разрушены плиты крепления (толщиной более 2 метров), бетонная подготовка под ними и скалы ниже подошвы на глубину до 7 метров. Анкера диаметром 50 мм были разорваны с характерными следами наступления предела текучести металла.

Другая авария произошла в 1988 году, когда паводок привёл к разрушению отремонтированного колодца. Было принято решение об эксплуатации ГЭС в щадящем режиме на пониженной отметке максимального уровня воды — не более 540 метров вместо проектных 545.

Одной из главных проблем строительства было обнаружение увеличивающейся фильтрации тела плотины. Во избежание вымывания бетона провели дополнительную инъекцию в массив по существующей на тот период технологии, повторно цементировались межсекционные швы, выполнялась цементация трещин через восходящие скважины. Но все усилия были недостаточно эффективными: фильтрация продолжала увеличиваться.

Саяно-Шушенская ГЭС была проблемной почти с самого начала своей эксплуатации. Это была т.н. «стройка союзного значения» и, конечно же, строителей подгоняли. А бетон в таком вопросе вещь очень противная – не хочет затвердевать раньше срока.

germanych
Мысли вслух

До катастрофы Саяно-Шушенская ГЭС работала с повышенной нагрузкой, поскольку приточность Енисея в 2009 году превышает среднемноголетние значения на 10%. В июне — июле суточная выработка электроэнергии достигала 105 млн кВтч, что было рекордным показателем за все 30 лет работы ГЭС. За семь месяцев 2009 года Саяно-Шушенский гидроэнергокомплекс выработал более 15 млрд кВтч электроэнергии, что на 2 млрд кВтч выше плана. Рекорды обернулись тяжелой аварией. Восстановление станции после нее, видимо, будет долгим и трудным делом. 

Надо сказать, что мы слишком беспечно относились к крупным ГЭС, и слишком во многом верили на слово гидроэнергетикам. Нужно, чтобы правительство России провело внеплановую инспекцию состояния всех крупных плотин, привлекая для этого организации, независимые от «РусГидро». В противном случае никто не сможет дать гарантий, что на другой ГЭС не повторится гидроудар со всеми вытекающими последствиями.

АПН
Дмитрий ВЕРХОТУРОВ

Прошло время с момента аварии, а однозначной причины до сих пор не выявлено. Гибель людей обескураживает, и человеческий фактор, о котором иногда говорится при катастрофах такого рода, в данном случае никак нельзя применить, поскольку мощные энергетические блоки должны изначально проектироваться на надежную и безопасную работу. Максимум, что может привнести обслуживающий персонал – это эффективность работы агрегатов. Все остальное – вина проектировщика, который не предусматривает всех возможных ситуаций.

С технической точки зрения гидроэнергетика отработана уже досконально, и когда специалисты говорят, что турбина «летала вопреки законам физики» с этим трудно согласиться. Тем не менее, эта фраза все объясняет. Если просмотреть несколько сообщений об аварии, три из них можно выделить.

1. Агрегат собирались остановить

2. Обороты агрегата были запредельными.

3. Агрегат взлетел «вопреки законам физики»

Даже не будучи большим специалистом, можно предположить, что, останавливая такую мощную инерционную систему, необходимо придерживаться некоторых правил.

К примеру, просто так выводить из рабочего режима агрегат, видимо нельзя, поскольку резко возрастут обороты. Скорей всего нагрузку необходимо отключать согласованно с подачей воды и торможением агрегата. Если эти условия соблюдены, турбина летать не сможет. Тем не менее, авария была, и турбина полетела, по пути разрушив водовод. Это значит, что условия не были соблюдены.

Почему и где это вероятней могло случиться?

1. Резко отключилась нагрузка, агрегат вышел на запредельные обороты и за счет накопленной энергии вращения многотонной турбины произошел незапланированный полет. Поскольку тормозная система, как сообщается, не оставила следов, видимо, это можно исключить.

2. Снизилась скорость потока воды. Это при рабочих оборотах турбины так же должен привести к полету турбины.

3. Оба действия имели место. Т.е. быстро шло отключение нагрузки и снижение скорости потока. Тормозная система сработать скорей всего не могла, поскольку обороты могли не превышать предельных значений, а повышенная вибрация следствие чрезмерного давления на верхний упорный узел. Похоже, что это наиболее вероятный вариант.

Проектировщик должен был это предусмотреть и исключить возможность возникновения такой ситуации или заложить соответствующую прочность верхнего упорного узла.

Из сообщений:

"Авария началась на втором гидроагрегате. Но для следователей не меньший интерес представляют и все остальные. Например, основные разрушения - это результат беспорядочной работы седьмой и девятой турбин. После того, как вода заполнила машинный зал, они потеряли управление и неожиданно начали ускоряться, круша все вокруг".

Комментарий:

После потери управления 7-й и 9-й гидроагрегаты, скорей всего, лишились нагрузки и естественно повысили обороты.
Выдержали их верхние упорные узлы или нет, неизвестно. Надо искать в сообщениях.

Из сообщений:

Станция вышла из строя из-за 2 агрегата - из за высокой вибрации. Из за того, что на ней работали с вибрацией превышающей нормы.

Длительное время.

Разбило подшипник и срезало болты на крышке. При торможении ротор турбины создает дополнительное усилие, направленное вверх.

Давление столба воды и от вращающей турбины вышвырнуло ротор из статора, как пушинку.

Почему были вынуждены работать на турбине с повышенными вибрациями - а не остановили вовремя, в соответствии с правилами? Да потому что эксплуатационный персонал видимо был поставлен в такие условия. Периодическое превышение уровня вибрации привело к тому, что ротор висел на волоске.

Комментарий

Это сообщение из форума наиболее близко подходит к объяснению причин аварии.

Действительно, на осевом турбинном преобразователе, в отличие от преобразователя центробежного и поршневого, развиваются большие осевые усилия. Усилие с тыльной стороны турбины возникает в рабочем режиме, и оно в полной мере учитывается при расчете опоры.

Другое дело – усилие, развиваемое турбиной при выводе турбины из рабочего режима. Эта сила развивается на фронтальный опорный узел и, как показывает практика, она учитывается не в полной мере.

Трудно с точностью утверждать, что это усилие разрушило агрегат в Чернобыле, но на Саяно-Шушенской станции именно возникшая при выводе из рабочего режима осевая сила на верхний опорный узел явилась причиной аварии. Об этом говорят все внешние признаки, описанные свидетелями последствий аварии. 

В действительности, эта огромная сила, накопленная тяжелым ротором, воздействуя параллельно с внутренним давлением, способна, как показала авария, выстрелить ротор, словно снаряд из пушки.

Сегодня под угрозой аварии, возможно, находится не одна аналогичная турбина на многочисленных гидростанциях по всей стране, и их необходимо срочно приводить в безопасное исполнение.

На рис. 3 приведена схема динамического тормоза, который способен погасить эту силу.

Тормоз представляет собой толстую плиту, крепко связанную с фундаментом, которая входит в контакт с ротором при его подъеме. Когда осевая сила, развивающаяся при остановке агрегата, превысит вес ротора, ротор, поднявшись, будет опираться в плиту с фрикционными накладками, способную надежно и безопасно погасить его энергию.

Понятовский С. А., СПб

ТЕХНОЛОГИИ