Шпильки в колеса Саяно-Шушенской ГЭС
По данным официальной статистики, аварийность российских гидротехнических сооружений в 2,5 раза превышает среднемировой уровень. Так, среди крупных аварий 1990-х – 2000-х годов можно выделить повреждение и разрушение гидронапорных сооружений Киселевского водохранилища (Урал) с затоплением г.Серова, Тирлянской плотины (Башкортостан) с гибелью 29 человек и Невинномыского гидроузла (река Кубань) с гибелью 114 человек и повреждением 40 тыс. домов.
Ежегодно в стране происходит множество разномасштабных аварий, уносящих человеческие жизни и наносящих ощутимый долгосрочный ущерб экономике и престижу России – увы, дело привычное, внимание обращают лишь в «узких кругах». И только страшная авария на самой крупной и считавшейся одной из самых надежных в стране, высокоплотинной (напор две сотни метров) Саяно-Шушенской ГЭС – с ощутимым ударом по энергетике страны (потеря 6 гигаватт электрогенерирующей мощности из 230 располагаемых Россией, в том числе из 20 ГВт Ангаро-Енисейского каскада) – лишь такое экстраординарное событие привлекло «высокое внимание» к неблагополучию и в этой сфере, и к этой системной проблеме в целом.
Напомним, что авария на Саяно-Шушенской ГЭС завершилась полным разрушением двух агрегатов, повреждением практически всего остального основного гидро- и электрооборудования, здания станции. Гибель 75 человек, ущерб непосредственно по оборудованию 7 млрд руб., недополучение прибыли от реализации электроэнергии 1 млрд в месяц, расходы на восстановление – до 40 млрд..
В обнародованных официальных документах правительственной комиссии описан ход аварии, названы причины (в том числе – вероятные, предполагаемые), определено, кто виноват и что делать. Сообщения, мнения и размышления начали появляться в СМИ сразу после события, но истинные причины они так и останутся на уровне гипотез – это как при авиакатастрофах, когда не удается обнаружить «черный ящик».
Когда один из наполеоновских маршалов – Массена – проиграл сражение, то на вопрос императора о причинах ответил: «Причин было пять». – «Какие же?» – «Во-первых, не подвезли боеприпасы». – «Достаточно», – остановил его Бонапарт. Так вот, в упомянутом докладе были показаны такие причины, любая из которых в принципе могла оказаться достаточной для вхождения СШ ГЭС в лавинную агрегатную аварию – это конструктивные особенности турбин; дефекты их изготовления и, возможно, монтажа; длительный срок службы без реновации; несвоевременный и некачественный ремонт. Крупномасштабная гипотеза – о сдвиге плотины и ее надвиге на турбинный зал – похоже, подтверждения не имеет.
Сам ход аварии, процесса разрушения станции скрупулезно, поминутно и даже посекундно описан в официальных документах, здесь достаточно дать лишь общую картину. Роль запала аварии сыграл второй гидроагрегат-ГА2 – он оказался «слабым звеном», но на его месте мог быть и другой. Гидромеханическое раскачивание системы ГА2 из-за многократного входа в «нерекомендуемую зону» (после ремонта в феврале – 210 раз, 2520 секунд в сумме, а за предаварийные сутки – 6 раз) при отказе датчиков системы управления из-за недопустимой вибрации ротора (к моменту икс амплитуда вибрации достигла 0,8 мм против 0,15 после ремонта). Выход ротора на угонные обороты вызвал срыв струи с лопастей, запирание водовода, резкое торможение потока и «неполный гидравлический удар», выбивание крышки турбины при ослабленных шпильках крепления. Часть агрегата массой больше тысячи тонн была поднята струей воды на 15 метров, затем упала на пол машинного зала. Этот страшный шестиметровый волчок, имевший начально больше 100 оборотов в минуту, стал «фрезеровать» все на своем пути.
Лавинному развития аварии способствовал целый ряд факторов. На станции не имелось автономного источника питания собственных нужд – соответственно, когда вырубились электрогенераторы и вода перемкнула шины, можно было лишь вручную, во-первых, закрыть каналы, подводящие воду в камеры турбин, во-вторых, открыть обводные каналы для сброса воды мимо них. Первые закрыли через 1 час (все это время вода поступала в помещение станции), вторые открыли через 3 с половиной часа (период аварии – с 8 часов 13 минут до 11 часов 50 минут), когда до перелива воды через верх плотины оставалось лишь 8 метров – перелив мог дать аварии новое качество…
Как известно, первые, наименее поврежденные агрегаты станции планируют ввести в работу в феврале 2010г., все остальные – к 2013 г. А что теперь? Дефицит электроэнергии в энергосистеме Сибири покрыли перетоки из Казахстана и Центра – пока такая возможность есть, а потом может оказаться сложнее. Но вот то, чего просто нельзя срочно не сделать – это успеть соорудить обводной тоннель для сброса весеннего половодья мимо ГЭС, поскольку собственного, станционного водосброса недостаточно: он рассчитан на пропуск лишь избытков воды мимо турбин, а через камеры турбин, где идет ремонт, воду пускать, естественно, нельзя. Береговой тоннель ускоренно сооружается – это два канала сечением 10×12 метров каждый.
Надо полагать, прием в эксплуатацию после ремонта всего разрушенного и поврежденного будет особо тщательным, чтобы потом «шпильки» не вылетали. И контролировать будут не так, как раньше. Комиссия, в частности, констатировала, что те злосчастные крепления крышек к корпусам в процессе эксплуатации не контролировались, лишь периодически подтягивались (из 80 шпилек удалось найти лишь половину, на шести не было даже следов резьбы), а про контроль усталости металла что и говорить – на шпильках зона усталости достигла 95%, то есть они и без гидравлического удара могли вскорости не выдержать.
Подчеркнем, что оправдывать то, что случилось, особенностями СШГЭС – это не пойдет. Иркутская ГЭС явно поособеннее: она была пионерной такой стройкой, и уж где-где, как не у нее, стояла масса новых проблем, масса неясностей, здесь было реализовано множество новаций при выборе проектных решений: по схеме и оборудованию станции, сооружения насыпной плотины (в том числе – зимой, при морозах за тридцать) и в процессе строительства, в том числе когда возникали «нештатные» ситуации. И справились, и удачно, и без масштабных эксцессов, и в сроки укладывались, в том числе к «знаменательным датам». Вот пример.
За час до прихода нового, 1957 года оказалось, что за оставшиеся 60 минут не удастся ввести в работу второй агрегат Иркутской ГЭС – значит, не будет новогоднего рапорта наверх, не будет наград и премий, а будет совсем наоборот… И вот кого-то озарило: ведь рапортовать-то надо Москве, а там до нового года еще плюс 5 часов! Выдернули монтажников из-за праздничных столов, они поскидали пиджаки и – к турбине: если надо – значит, надо! Дело решил главный механик стройки Батенчук: раздевшись буквально до трусов и носков, Евгений Никанорович, человек грузный, втиснулся в узкое пространство под генератором и при «новогодней» температуре, работая равно руками и головой, нашел и «устранил неполадку» – само собой, его потом оттирали (и отпаивали) спиртом. За час до нового года по-московски турбина приняла нагрузку: государственный план и партийный долг были выполнены – при этом «шпильки» потом не обрывались, крышки по станции не летали, колеса не скакали…
Проектировщики Иркутской ГЭС понимали потенциальную опасность накопления в рабочих каналах турбин внутриводного льда из переохлажденной воды, свойственного быстрым рекам Сибири при экстремально низких температурах. Профилактика – делать водозаборное отверстие как можно ниже поверхности, ликвидация – обогрев решеток или рабочих колес электрическим током: при расходе около 5 кВт на 1 м3/с – и зимнем стоке Ангары в 1000 м3/с это составит 5 МВт, или до 1% расчетной мощности станции (регламентный расход собственных нужд – 0,1%). Насколько известно, опасения не оправдались, а вот на Вилюйской ГЭС (две ее очереди имеют примерно такую же номинальную мощность, как Иркутская ГЭС – за 600 МВт), пионерной в России на многолетней («вечной») мерзлоте, там случалось много чего неожиданного. Так, причиной агрегатной аварии – останова одной из гидротурбин – оказались – никто не догадается даже с трех раз! – налимы, которые набились в подпятник колеса.
Пусть не по масштабам, но как «урок» авария на СШГЭС сопоставима с аварией 1960-х в электроэнергетической системе CanUSE, с Чернобылем, с пожаром в ночном клубе «Хромая лошадь» – урок просто нельзя не учесть на разных уровнях и в разных епархиях. Гидроэнергетики: конструкторы, проектировщики, строители, монтажники, эксплуатационщики, ремонтники – это само собой: что надо и чего не надо – они знают (узнали) больше других. А вот на высшем, на стратегическом, на правительственном уровне, на уровне управления развитием энергетики России представляется целесообразным следующее.
Первое – усиление существующих и создание новых электроэнергетических связей между региональными энергосистемами, в том числе для дальнего перетока больших мощностей при нештатных ситуациях. Иркутская энергосистема «поделилась» с красноярскими соседями, дав им 1,7 ГВт. Это в общем-то немало, а можно было дать заметно больше от крупных иркутских промышленных ТЭЦ, но ограничителем выступили межсистемные электрические связи.
Второе – реконструкция структуры объединенной электроэнергетической системы Сибири, где половина установленной мощности приходится на ГЭС. Иркутская энергосистема – уникум: из 13 ГВт суммарной мощности 9 – это ГЭС, остальное – ТЭЦ и ни одной КЭС. Забыт сибирский энергокризис конца 1970-х – начало 1980-х, когда при длительном маловодье были сработаны все водохранилища многолетнего регулирования, а получить требуемое количество энергии из Центра и Казахстана было невозможно, а на Восток и в Монголию выдавать электричество было необходимо. Явно требуется форсированно строить тепловые электростанции на углях Южной Якутии и Канско-Ачинского бассейна – да, это весьма затратно, но скупой платит дважды (про чисто денежный, много-много-многомиллиардный ущерб от аварии на СШГЭС сказано в начале).
По нашему мнению, ясно, что первой, общей, очевидной организационной, административно-управленческой причиной следует считать отсутствие соблюдения имеющихся регламентов – четких и особо жестких в энергетике правил эксплуатации оборудования. Это является отражением, конкретизацией общего положения в стране, в государстве во всех отраслях экономики, юриспруденции, образования и т.д. и т.п.: при наличии правовой законодательной базы – от конституции до правил уличного движения – изложенные там «регламенты» либо не могут соблюдаться в существующих конкретных условиях, либо игнорируются при наличии возможности их не нарушать. Применительно к энергетике это, в частности, нарушение регламента ремонтов, в том числе игнорирование необходимости ремонтов планово-предупредительных, то есть профилактических. Так, этой зимой СМИ дают чуть ли не ежедневную информацию о нарушении теплоснабжения, в том числе не только в северных районах. При этом аварии практически всегда оперативно ликвидируются – это слава нашей системе МЧС, а эксплуатационным и территориальным службам и органам – совсем наоборот: ликвидация аварий показывает, что их предотвратить можно легко и просто – и это явно дешевле.
Авария на СШГЭС, как и Чернобыль, подтверждает, что упомянутые регламенты нужно после каждого такого случая уточнять, чтобы предусматривать новые «возможности невозможных ситуаций».