А.Л.Савицкий. Тайны Саяно-Шушенской трагедии

В машинном зале  ГЭС размещено 10 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 640 МВт, работающих при расчетном напоре 194 м. Максимальный статический напор на плотину — 220 м  
Источник снимка. Автор - Вадим Махоров
Все права на снимок принадлежат его автору и (или) собственникам



ИНФОРМАТИВНО:
     
     Публикуется с согласия автора в интернете впервые по материалам оригинала: Савицкий А.Л. Тайны Саяно-Шушенской трагедии. Магнитогорск: «МАОУ «Многопрофильный лицей №1», 2012, с. 88 с фото и рисунками.
     Все рисунки, фотографии исключительно из оригинала. Изложение строго соответствует редакции и стилю автора.
     Примечания.
     1. Отдельные абзацы выделены мною в  в виде рамок лишь с тем, чтобы обратить внимание читателей на исключительность этой техногенной катастрофы, произошедшей впервые за более чем 130-летнюю историю эксплуатации ГЭС. Напомним, что в соответствии с данными  the Library of Congress in Washington, D.C. первая ГЭС была введена в эксплуатацию 30 сентября 1882 г.
     2. Мною также приведены полные наименования отдельных общепринятых сокращений в тексте автора. Они выделены жирным текстом и приводятся  в низу страницы.
     Особое примечание:
     А.Л.Савицкий в выводах отмечает следующее:   "... каждый машинный зал любой электрической станции представляет собой пусковую площадку для одного или нескольких генераторов в результате электромагнитного залпа при коротком замыкании, но ГЭС в этом ряду занимает особое место, вследствие опасности проникновения воды в воздушные зазоры генераторов"

                                                                                                                  Инженер-электрик И.А.Данилов






    
Известный ученый, академик АПСН,  перу которого принадлежат такие фундаментальные труды, как «Атомистическая теория тяготения», «Теория управления вихревыми системами», «Теория асинхронных компенсированных электрических машин», а изобретения применяются в промышленности, в том числе и оборонной. Среди них есть и такие, которые позволяют управлять погодой, создавать космическую, авиационную, морскую технику будущих поколений. «Человек мира» (1999 г.), русский поэт, на стихи которого созданы многие романсы и песни, а историческая эпопея «Золотой мальчик» содержит реалии времен индустриализации и фантазии конца XXI века, представляет новую книгу «Тайны Саяно-Шушенской трагедии»  

 







     
     Немного времени прошло с момента аварии на Саяно-Шушенской ГЭС (СШГЭС) 17 августа 2009 года.
     Было много версий ее происхождения, но авария так и оставалась нераскрытой тайной. Автор дает математическое обоснование энергетических процессов, объясняет физические явления, вызвавшие такие катастрофические последствия на СШГЭС. Это редкое явление автор назвал «электромагнитным залпом» генераторов ГЭС и Единой Энергетической Системы России.
     Необходима и полезна для энергетиков, эксплуатационников, проектировщиков ГЭС, ТЭЦ, АЭС, студентов энергетических вузов.



       

Фото ротора гидроагрегата №2 после аварии


    СОДЕРЖАНИЕ

     Предисловие  
     Введение  
     ГЛАВА I.
     Версия аварии на СШГЭС свободной энциклопедии  
     ГЛАВА II.
     Версия аварии на СШГЭС РОСТЕХНАДЗОРА  
     ГЛАВА III.
     Как гидроагрегат №2 отправился в «полет»?  
     ГЛАВА IV.
     Выводы. Рекомендации. Предостережения  
     Послесловие  
     Приложение №1  

    ПРЕДИСЛОВИЕ

     К автору обратился член Экспертного совета Комитета по промышленности Государственной Думы РФ, член Президиума Лиги содействия оборонным предприятиям России Ю.А.Чечёткин (прилагается) с просьбой проанализировать экспертные материалы более шестидесяти предприятий, производящих энергетическое оборудование, НИИ, энергетических вузов, организаций, осуществляющих обслуживание тепловых, атомных, гидроэлектростанций и прояснить причины аварии на Саяно-Шушенской ГЭС 17 августа 2009 г.

                                                                                                                          Академику АПСН
                                                                                                                          А.Л. САВИЦКОМУ
Уважаемый Александр Леонидович!
     В рамках парламентского запроса, направленного председателем Комитета по промышленности Государственной Думы РФ, Сопредседателем аналитической группы Парламентской Комиссии по расследованию аварии на СШГЭС в академические, отраслевые институты и отдельным ученым - экспертам, просим Вас оказать нам помощь и содействие при проведении экспертного опроса и дать свою оценку на материалы, поступающие в экспертную группу Комитета по промышленности Государственной Думы РФ (инициированную Парламентской комиссией по расследованию обстоятельств, связанных с возникновением чрезвычайной ситуации техногенного характера на Саяно-Шушенской ГЭС 17 августа 2009 г.)
     Я прошу Вас рассмотреть предоставленные материалы и высказать по ним экспертное мнение.
     Уважаемый Александр Леонидович, именно Ваш уникальный опыт и Ваш уникальный подход к объяснению физических явлений послужил причиной обратиться за Вашим экспертным мнением на материалы технических причин аварии.
     Данное исследование-опрос проводится на основании международной и советско-российской методики технологического прогнозирования и анализа (кои являются идентичными). Данная методика разработана с начало 70- х годов, постоянно совершенствуется и используется во всех странах мира около 40 лет. Данный метод не является абсолютно совершенным, есть инструменты, которые более эффективны по срокам, по качеству и точности, но требуют неимоверного труда по убеждению государственных руководителей в их использовании.
     В целом все эти инструменты позволяют определить пространство исследования и анализа того или иного события техногенного характера и в дальнейшем более четко поставить задачи исследовательским и экспертным институтам, кафедрам, КБ, научно-техническим центрам.


       Александр Леонидович, характер самой аварии («полет» гидротурбины впервые в мире за 100 лет эксплуатации ГЭС), «уникальный» характер разрушений конструкций и отдельных объектов машинного зала, произошедшие «взрывные хлопки» на ГА2, изменения работы второго гидроагрегата - «из генератора в электродвигатель» - позволяют предположить в произошедшей катастрофе техногенного характера ряд явлений, никак не относящихся напрямую к гидротурбиностроению и гидроэнергетике. На сегодняшний день не существует такой отрасли, которая бы занималась «летающими» гидротурбинами.
    
     Для удобства проведения экспертной оценки высылаю Вам фотографии последствий аварии на СШГЭС, фотографии последствий аварии на Чернобыльской АЭС, фотографии последствий аварии на Каширской ГРЭС, фотографии последствий аварии на шахте «Распадская» (для сравнительного анализа).
     Александр Леонидович! Данные материалы необходимы и полезны для понимания причин аварии и объяснения возможных физических явлений, вызвавших такие катастрофические последствия на СШГЭС.
     На сегодняшний день не удается понять всю цепь событий, послуживших причиной аварии, а также понять главное - переход электрической энергии в механическую и взрывной характер выброса и «полет» гидротурбины (почему произошли изменения работы второго гидроагрегата - «из генератора в электродвигатель».)
     Убедительно прошу Вас пояснить, какую роль сыграл ГРАРМ*  (см. Примечания в низу страницы) в произошедшем инциденте. Также прошу высказать свое мнение о роли Системного оператора в данном инциденте.
     Прошу объяснить значение работы ремонтных служб на сложнейших технических объектах.
     Уважаемый Александр Леонидович, еще раз обращаю внимание, что для нас очень важна Ваша помощь и Ваше мнение при проведении экспертного опроса.
     Комплект документов с материалами направляю Вам на электронную почту.
     Экспертную оценку прошу выслать следующим лицам:
     I. Чечёткину Юрию Александровичу.
     II. Кудрявому Виктору Васильевичу - руководителю НТЦ «Оптимизация управления в энергетике».

     С глубоким уважением,
     Исполнительный директор, член Экспертного совета 
Комитета по промышленности Государственной Думы ФС РФ, 
член Президиума Лиги содействия оборонным предприятиям России                              Ю.А. Чечёткин




   
ВВЕДЕНИЕ
                                                                                                                                  
     Изучая Главный Государственный документ - «Акт технического расследования причин аварии, произошедшей 17 августа 2009 года в филиале Открытого Акционер¬ного Общества «РусГидро» - Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С.Непорожнего», а также заключение Государственной Думы ФС РФ «Итоговый доклад парламентской комиссии по расследованию обстоятельств, связанных с возникновением чрезвычайной ситуации техногенного характера на Саяно-Шушенской ГЭС 17 августа 2009 года», мы 

можем понять ход аварии, определить узловые моменты, но не сможем понять причину «полета ротора и гидротурбины гидроагрегата №2». Тайна этого явления в Государственных документах так и не раскрыта, что может привести к новым авариям и новым жертвам. Тайным является и то, что вообще могло произойти при дальнейшем развитии аварии на СШГЭС.

     Однако мы обязаны самым подробнейшим образом проанализировать и произвести необходимое цитирование Главного Государственного документа «Акта технического расследования причин аварии, произошедшей 17 августа 2009 года в филиале Открытого Акционерного Общества «РусГидро» - Саяно-Шушенская ГЭС имени П. С. Непорожнего».
     Предваряют нашу книгу общие сведения о СШГЭС и версия об аварии, почерпнутые из Википедии, а сопровождают несколько фотографий, позаимствованных из ресурсов Интернета, за что искренне благодарны их авторам.
     Выражаю благодарность Ю.А.Чечеткину за приглашение в проект и плодотворные дискуссии, экспертам: д.т.н., Заслуженному энергетику РСФСР А.П.Козлову, Генеральному директору «Мосэнергоремонт-сервис»; д.т.н., проф. А.Т.Пластуну; Э.В.Серга; А.А.Клюкачу; д.т.н., проф. В.К.Ванину, д.т.н., проф. Ю.Н.Бочарову; д.э.н., к.т.н., Заслуженному энергетику РСФСР Б.Д.Сюткину; члену-корреспонденту РАН, д.т.н. В.Г.Шпаку; члену-корреспонденту РАН Б.Г.Ершову, д.х.н. А.В.Пономареву; д.ф.-м.н., проф. В.А.Саранину; ведущему инженеру компании «ДИАМЕХ» В.Н.Тарасову; Ю.А.Балашову (ОАО «Мосэнерго»-ТЭЦ-26); д.э.н., к.т.н., проф. В.Н.Юсиму; д.т.н., проф. М.В.Пронину и другим, которые помогли утвердиться в моих взглядах на аварию СШГЭС. 


     ГЛАВА I. ВЕРСИЯ АВАРИИ НА СШГЭС СВОБОДНОЙ ЭНЦИКЛОПЕДИИ

 


Фотографии Саяно-Шушенской ГЭС


     Саяно-Шушенская гидроэлектростанция [64] на реке Енисей является крупнейшей ГЭС России и одной из наиболее крупных ГЭС в мире! Она расположена на границе Красноярского края и Хакасии.   Строительство ГЭС началось в 1968 году, первый гидроагрегат был пущен в 1978 году, последний - в 1985 году. В постоянную эксплуатацию электростанция была принята в 2000 году. Технически ГЭС состоит из бетонной арочно-гравитационной плотины высотой 245 м и приплотинного здания ГЭС, в котором размещены 10 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 640 МВт. Установленная мощность ГЭС составляет 6400 МВт, среднегодовая выработка - 22.8 млрд кВт-ч. Плотина ГЭС образует крупное Саяно-Шушенское водохранилище сезонного регулирования. Ниже по течению Енисея расположена контррегулирующая Майнская ГЭС, составляющая с Саяно-Шушенской ГЭС единый производственный комплекс. Сооружения ГЭС спроектированы институтом «Ленгидропроект», гидросиловое оборудование поставлено заводами «ЛМЗ» и «Электросила» (ныне входят в состав концерна «Силовые машины»), Саяно- Шушенская ГЭС принадлежит ОАО «РусГидро».

    Катастрофа

    По описанию [64] «На момент аварии нагрузка на станцию составляла 4100 МВт, из 10 гидроагрегатов в работе находилось 9 (гидроагрегат №6 находился в ремонте).
     8:13 местного времени 17 августа 2009 года произошло внезапное разрушение гидроагрегата №2 с поступлением через шахту гидроагрегата под большим напором значительных объёмов воды...
     Потоки воды быстро затопили машинный зал и помещения, находящиеся под ним. Все гидроагрегаты ГЭС были затоплены, при этом на работавших гидрогенераторах произошли короткие замыкания (их вспышки хорошо видны на любительском видео катастрофы), выведшие их из строя.
     Произошёл полный сброс нагрузки ГЭС, что привело, в том числе, и к обесточиванию самой станции. На центральном пульте управления станцией сработала светозвуковая сигнализация, после чего пульт был обесточен - пропала оперативная связь, электропитание освещения, приборов автоматики и сигнализации! Автоматические системы, останавливающие гидроагрегаты, сработали только на гидроагрегате №5, направляющий аппарат которого был автоматически закрыт. Затворы на водоприёмниках других гидроагрегатов оставались открытыми, и вода по водоводам продолжала поступать на турбины, что привело к разрушению гидроагрегатов №7 и 9 (сильно повреждены статоры и крестовины генераторов). Потоками воды и разлетающимися обломками гидроагрегатов были полностью разрушены стены и перекрытия машинного зала в районе гидроагрегатов №2, 3, 4.
     Гидроагрегаты №3, 4 и 5 были завалены обломками машинного зала. Сотрудники станции, имевшие такую возможность, оперативно покинули место аварии.
     На момент аварии из руководства станции на своих местах находились главный инженер ГЭС А.Н.Митрофанов, исполняющий обязанности начальника штаба ГО и ЧС М.И.Чиглинцев, начальник службы мониторинга оборудования А. В.Матвиенко, начальник службы надёжности и техники безопасности Н.В.Чуричков. Главный инженер после аварии прибыл на центральный пункт управления и отдал распоряжение находившемуся там начальнику смены станции М. Г.Нефёдову о закрытии затворов. Чиглинцев, Матвиенко и Чуричков после аварии покинули территорию станции.
     В связи с потерей энергоснабжения закрыть затворы можно было только вручную, для чего персоналу необходимо было проникнуть в специальное помещение на гребне плотины. Около 8:30 восемь человек оперативного персонала добрались до помещения затворов, после чего связались по сотовому телефону с начальником смены станции, который дал указание опустить затворы. Взломав железную дверь, работники станции А.В.Катайцев, Е.В.Кондратцев, И.М Багаутдинов, П.А.Майорошин и Н.Н.Третьяков в течение часа вручную осуществили сброс аварийно-ремонтных затворов водоприёмников, прекратив поступление воды в машинный зал. Закрытие водоводов привело к необходимости открытия затворов водосливной плотины с целью обеспечения санитарного попуска в нижнем бьефе СШГЭС. К 11:32 было организовано питание козлового крана гребня плотины от передвижного дизель-генератора, в 11:50 началась операция по подъёму затворов. К 13:07 все 11 затворов водосливной плотины были открыты, начался пропуск воды вхолостую».

     Аварийно-спасательные работы

     По [64] поисково-спасательные и ремонтно-восстановительные работы на станции начались практически сразу же после аварии силами персонала станции и сотрудников Сибирского регионального центра МЧС. В тот же день в район аварии вылетел руководитель МЧС Сергей Шойгу, возглавивший работы по ликвидации последствий аварии. Началась переброска дополнительных сил МЧС и сотрудников различных подразделений ОАО «РусГидро». Уже в день аварии начались водолазные работы по обследованию затопленных помещений станции с целью поиска выживших, а также тел погибших. 


      В первый день после аварии удалось спасти двух человек, находившихся в «воздушных мешках» и подававших сигналы о помощи, - одного через 2 часа после аварии, другого через 15 часов! Однако уже 18 августа вероятность нахождения других выживших оценивалась как незначительная. 20 августа началась откачка воды из помещений машинного зала, к этому моменту было обнаружено 17 тел погибших, 58 человек числились пропавшими без вести. По мере освобождения от воды внутренних помещений станции число найденных тел погибших быстро росло, достигнув к 23 августа, когда работы по откачке воды вступили в завершающую стадию, 69 человек. 23 августа МЧС приступило к завершению своей работы на станции, а работы на ГЭС стали постепенно переходить из фазы проведения поисково-спасательной операции в фазу восстановления сооружений и оборудования. 28 августа в Хакасии был отменён режим чрезвычайной ситуации, введённый в связи с аварией.

     
     Всего в поисково-спасательных работах было задействовано до 2700 человек (из них около 2000 человек работали непосредственно на ГЭС) и более 200 единиц техники. В ходе работ было разобрано и вывезено более 5000 м³ завалов, из помещений станции откачано более 277 000 м³ воды. С целью ликвидации масляного загрязнения акватории Енисея было установлено 9683 метра боновых заграждений и собрано 324,2 т маслосодержащей эмульсии.

     Расследование причин аварии

     Расследование причин аварии по [64] велось независимо по линии различных ведомств. Сразу после аварии была создана комиссия Ростехнадзора, своё расследование начал следственный комитет при прокуратуре в рамках возбуждённого уголовного дела по статье 143 УК РФ (нарушение правил охраны груда). 16 сентября Государственная Дума создала парламентскую комиссию для расследования причин аварии под руководством В. А. Пехтина.
     Неочевидность причин аварии (по словам министра энергетики России С.И.Шматко, «это самая масштабная и непонятная авария гидроэнергетики, которая только была в мире») вызвала появление ряда версий, не нашедших в дальнейшем своего подтверждения. Сразу после аварии была озвучена версия гидроудара, высказывались также предположения о взрыве трансформатора. Рассматривалась и версия террористического акта — в частности, одна из группировок чеченских сепаратистов разместила заявление, в котором утверждалось, что авария является следствием диверсии; однако следов взрывчатых веществ на месте аварии обнаружено не было. Комиссия Ростехнадзора изначально планировала озвучить причины аварии и размер причинённого ущерба к 15 сентября, но итоговое заседание комиссии было сначала перенесено на 17 сентября в связи с «необходимостью дополнительно уточнить отдельные технологические аспекты в проекте итогового акта комиссии», а затем отложено ещё на 10 дней. «Акт технического расследования причин аварии...» был опубликован 3 октября 2009 года. Доклад парламентской комиссии по расследованию обстоятельств аварии был представлен 21 декабря 2009 года. Расследование, проводимое Следственным комитетом, было завершено 23 марта 2011 года.

     Причины аварии

     Результаты [64] расследования аварии комиссией Ростехнадзора были опубликованы на сайте ведомства в виде документа под официальным названием «Акт технического расследования причин аварии, произошедшей 17 августа 2009 года в филиале Открытого Акционерного Общества „РусГидро" - Саяно-Шушенская ГЭС имени П. С. Непорожнего». В акте приводятся общие сведения о гидроэлектростанции, перечисление событий, предшествовавших аварии, описывается ход аварии, перечисляются причины и события, повлиявшие на развитие аварии. Непосредственная причина аварии этим актом была сформулирована так:
     «Вследствие многократного возникновения дополнительных нагрузок переменного характера на гидроагрегат, связанных с переходами через не рекомендованную зону, образовались и развились усталостные повреждения узлов крепления гидроагрегата, в том числе крышки турбины. Вызванные динамическими нагрузками разрушения шпилек привели к срыву крышки турбины и разгерметизации водоподводящего тракта гидроагрегата».
     Парламентская комиссия, результаты работы которой были опубликованы 21 декабря 2009 года под официальным названием «Итоговый доклад парламентской комиссии по расследованию обстоятельств,
связанных с возникновением чрезвычайной ситуации техногенного характера на Саяно-Шушенской ГЭС 17 августа 2009 года», причины аварии сформулировала следующим образом:
     «Авария на СШГЭС с многочисленными человеческими жертвами стала следствием целого ряда причин технического, организационного и нормативного правового характера. Большинство этих причин носит системный многофакторный характер, включая недопустимо низкую ответственность эксплуатационного персонала, недопустимо низкую ответственность и профессионализм руководства станции, а также злоупотребление служебным положением руководством станции.
     Не был должным образом организован постоянный контроль технического состояния оборудования оперативно-ремонтным персоналом (что должно предусматриваться инструкцией по эксплуатации гидроагрегатов Саяно- Шушенской ГЭС, утверждённой главным инженером СШГЭС от 18.05.2009 г.).   Основной причиной аварии стало непринятие мер к оперативной остановке второго гидроагрегата и выяснения причин вибрации». 

     Развитие аварии

     Гидроагрегат № 2 [64] был введён в работу из резерва в 23:14 по местному времени (19:14 мск) 16 августа 2009 года и назначен персоналом станции приоритетным для изменения нагрузки при исчерпании диапазонов регулирования мощности. Изменение мощности гидроагрегата осуществлялось автоматически под воздействием регулятора ГРАРМ* в соответствии с командами АРЧМ** (см. Примечания в низу страницы) . На этот момент станция работала по плановому диспетчерскому графику.
     В 20:20 (время московское) был зафиксирован пожар в одном из помещений Братской ГЭС, в результате которого были повреждены линии связи между Братской ГЭС и диспетчерским управлением энергосистемы Сибири (ряд СМИ поспешил объявить эти события «спусковым крючком» катастрофы, вынудившим запустить злополучный гидроагрегат № 2, упустив из виду тот факт, что к этому моменту он уже находился в работе). Поскольку Братская ГЭС, работавшая под управлением АРЧМ,* «выпала» из-под контроля системы, её роль взяла на себя Саяно-Шушенская ГЭС, и в 20:31 (время московское) диспетчером была дана команда на перевод ГРАРМ станции в режим автоматического регулирования от АРЧМ. Всего под управлением ГРАРМ работали 6 гидроагрегатов (№ 1, 2, 4, 5, 7 и 9), ещё три гидроагрегата (№ 3, 8 и 10) работали под индивидуальным управлением персонала, гидроагрегат № 6 находился в ремонте.
     С 08:12 происходило снижение мощности гидроагрегата № 2 по указанию ГРАРМ. При входе гидроагрегата в зону, не рекомендованную к работе, произошёл обрыв шпилек крышки турбины. Разрушение значительной части из шпилек произошло вследствие усталостных явлений; на шести шпильках (из 41 обследованной) к моменту аварии отсутствовали гайки — вероятно, вследствие самораскручивания в результате вибрации (их стопорение не было предусмотрено конструкцией турбины). Под воздействием давления воды в гидроагрегате ротор гидроагрегата с крышкой турбины и верхней крестовиной начал движение вверх, и, вследствие разгерметизации, вода начала заполнять объём шахты турбины, воздействуя на элементы генератора. При выходе обода рабочего колеса на отметку 314,6 м рабочее колесо перешло в насосный режим и за счёт запасённой энергии ротора генератора создало избыточное давление на входных кромках лопастей рабочего колеса, что привело к обрыву перьев лопаток направляющего аппарата. Через освободившуюся шахту гидроагрегата вода начала поступать в машинный зал станции. Автоматические системы управления гидроагрегатов, останавливающие их в случае нештатных ситуаций, могли функционировать лишь при наличии электропитания, но в условиях затопления машинного зала и массового замыкания электрооборудования энергоснабжение самой станции было потеряно очень быстро, и автоматика успела остановить только один гидроагрегат - № 5 Поступление воды в машинный зал станции продолжалось вплоть до закрытия персоналом станции аварийных затворов с гребня плотины, которое было завершено к 9.30.

   
   По словам руководителя Ростехнадзора Н.Г. Кутьина, подобная авария, связанная с разрушением креплений крышки гидроагрегата (но без человеческих жертв) уже случалась в 1983 году на Нурекской ГЭС в Таджикистане, но Минэнерго СССР решило засекретить информацию о том происшествии. 

     


_______________________________________________________________________

 Примечания
*ГРАРМ - Групповой регулятор активной и реактивной мощностей (см., например, здесь) 
**АРЧМ - Автоматическое регулирование частоты и активной мощности  - см. пункт 3.3.63. Главы 3.3. Автоматика и телемеханика Правил  устройства электроустановок (ПУЭ)  - см., например, здесь