Гидроудар: катастрофа на Саяно-Шушенской ГЭС

17 августа 2009 года в 8:13 рабочие, находившиеся в машинном зале Саяно-Шушенской ГЭС, крупнейшей гидроэлектростанции России, услышали громкий хлопок, а затем наблюдали то, во что сложно было поверить. Многотонная турбина буквально взлетела на столбе воды, круша перекрытия здания. В течение следующих нескольких минут бо́льшая часть внутренних помещений станции были стремительно затоплены. Кто (или что) виноват в гибели 75 человек — дефекты оборудования или халатность персонала? Onliner.by рассказывает, как могла случиться катастрофа подобных масштабов с гордостью советской, а потом и российской энергетики.

В 1920 году, выступая на Московской губернской партийной конференции, В. И. Ульянов (Ленин) произнес свой сакраментальный тезис «Коммунизм есть советская власть плюс электрификация всей страны». С советской властью к тому году все было уже более-менее в порядке, а вот с электричеством существовали большие проблемы. Они обострились еще сильнее с началом индустриализации: растущая взрывными темпами тяжелая промышленность отчаянно нуждалась в дешевой электроэнергии, а для этого требовалось покорять реки.

Хотя первая из крупных станций — ДнепроГЭС — появилась еще до Великой Отечественной войны, по-настоящему, в присущих Стране Советов масштабах строительство ГЭС развернулось после ее окончания. В относительно короткие сроки на службу человеку были поставлены главные реки европейской части страны — Днепр, Волга, Кама, Дон. Но основной потенциал лежал, конечно, за Уралом, где своей очереди ждали Ангара, Зея, Бурея и, конечно, великий Енисей.

Енисей — идеальная река для возведения гидроэлектростанций. На 3500 километрах своей длины она неоднократно пересекает различные горные гряды, где чрезвычайно удобно строить ГЭС целыми каскадами. Особенно подходящие условия для этого сложились в так называемом Саянском коридоре — узком ущелье в хребтах Западного Саяна. Планы по его использованию на благо народного хозяйства стали разрабатываться еще во второй половине 1950-х годов, а первые инженеры-гидростроители высадились на берегу Енисея в 1961-м. Еще через год специалисты выбрали конкретное место — Карловский створ Саянского коридора, где в будущем должна была появиться ни больше ни меньше крупнейшая ГЭС Советского Союза и одна из крупнейших ГЭС мира.

Саяно-Шушенская ГЭС действительно появилась, но для понимания масштаба объекта и сложности его сооружения необходимо добавить: строительство (от начала подготовительных работ до приема в постоянную эксплуатацию) заняло 37 лет! 37 лет практически непрерывной борьбы с суровой сибирской природой, климатом, рекой, бюрократией, перебоями с финансированием и постоянно возникавшими аварийными ситуациями. Впрочем, ни одна из них даже близко не могла сравниться с тем, что произошло в августе 2009-го.

Енисей перегородили арочно-гравитационной плотиной, не имевшей себе аналогов в Советском Союзе. В плане она представляла собой умопомрачительных размеров изогнутую бетонную трапецию с шириной основания более 100 метров, а гребня — 25 метров. Высота плотины составила 242 метра, а длина по гребню — более километра. Тысячи строителей, инженеров, геологов, энергетиков проделали колоссальную работу, чтобы приручить великую сибирскую реку. Созданная ими перемычка, на которую ушло более 9 млн кубометров бетона, при высоком уровне воды выдерживает со стороны созданного водохранилища напор 18 млн тонн воды.

Такую фантастическую нагрузку Саяно-Шушенская ГЭС способна выдержать благодаря своей конструкции. Устойчивость плотины (именно поэтому ее тип и называется арочно-гравитационным) достигается комбинацией двух факторов: ее чудовищного веса и арочной геометрии, распределяющей нагрузку на несущие стены. В качестве последних выступают скалистые берега Саянского коридора. Именно наличие подходящих природных условий обеспечило возможность возведения столь мощной ГЭС в этом месте.

Как функционирует ГЭС? Вода попадает в водоводы, расположенные в плотине, и через них поступает на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию. На Саяно-Шушенской станции 10 водоводов и, соответственно, 10 гидроагрегатов мощностью 640 МВт каждый. Таким образом, общая установленная мощность этой ГЭС составляет 6400 МВт, и по этому показателю равных ей на территории бывшего Советского Союза не было и нет.

И тем не менее именно на этом энергетическом гиганте, великой стройке коммунизма, в течение нескольких десятилетий ударно возводившейся усилиями буквально всей страны, стала возможной, более того — произошла трагедия, оказавшаяся одной из крупнейших в гидроэнергетике всего мира.

Цепочка событий, приведших к катастрофе этим летним днем 2009 года, заняла секунды.

«…Я стоял наверху, услышал какой-то нарастающий шум, потом увидел, как поднимается, дыбится рифленое покрытие гидроагрегата. Потом видел, как из-под него поднимается ротор. Он вращался. Глаза в это не верили. Он поднялся метра на три. Полетели камни, куски арматуры, мы от них начали уворачиваться… Рифленка была где-то под крышей уже, да и саму крышу разнесло…» — рассказывал в интервью «Коммерсанту» один из очевидцев аварии.

Эмоции сотрудника станции можно понять. Трудно, немыслимо представить, как прямо перед тобой массивный, многотонный агрегат вырывает из шахты машинного зала и, как спичку, поднимает в воздух столб воды.

На территории здания ГЭС, где располагались все 10 гидроагрегатов, находились 116 человек, из них 52 — на уровне пола машинного зала, 63 — во внутренних помещениях на нижних уровнях (еще 1 человек работал на крыше). Большинство из них осуществляли ремонт не функционировавшего в момент катастрофы гидроагрегата №6. В 8:13 произошло, говоря сухими словами технического отчета, «внезапное разрушение гидроагрегата №2». Его обломками и частями механизма были разрушены стены и перекрытие машинного зала. Что не сделала эта шрапнель, завершил вырвавшийся на свободу Енисей.

Десятки, сотни кубометров воды, ежесекундно поступавшие в машинный зал, стремительно затопили оставшиеся гидроагрегаты и, что самое важное, внутренние помещения машинного зала. У находившихся там людей практически не было шансов спастись. В то же время на еще работавших, но затопленных гидроагрегатах произошли короткие замыкания. Они прекратили работу, что привело и к обесточиванию всей станции. В свою очередь, автоматические системы, которые должны были преградить доступ воды к гидроагрегатам в случае возникновения внештатной ситуации, сработали только на одном из них. На остальные турбины вода продолжала поступать и через водоводы, что в конечном итоге привело к повреждению одних и разрушению других.

Чтобы прекратить поступление воды в полуразрушенный машинный зал в условиях отсутствия электричества, сотрудники ГЭС были вынуждены вручную сбросить затворы водоприемников плотины. Это получилось сделать только в 9:20, через час с лишним после развития катастрофической ситуации.

Сразу же после этого возникла новая угроза, ведь Енисей оказался полностью перекрыт. К счастью, переполнения водохранилища с неприятной перспективой перелива воды через гребень плотины и даже ее возможного разрушения, что могло привести к вовсе невероятному катаклизму, удалось избежать. В 11:32 с помощью специального дизель-генератора удалось подать ток на козловой кран и открыть затворы специального водосброса. Первоначальные угрозы смогли ликвидировать. Теперь перед персоналом станции стояла задача выяснения причин аварии, а спасатели искали выживших.

К сожалению, из-за практически моментального развития катастрофы шансов у сотрудников ГЭС, находившихся во внутренних помещениях машинного зала, практически не было. Спасателям МЧС удалось обнаружить лишь двух человек, находившихся в воздушных мешках. В общей сложности в результате трагедии погибли 75 человек, еще 13 получили травмы различной степени тяжести.

Какова же причина того, что, казалось, не должно было произойти на объекте такого масштаба и такой стратегической важности никогда? Использованные на станции турбины гидроагрегатов имели большой недостаток. Две зоны их разрешенной эксплуатации (зоной называется определенное сочетание мощности турбины и напора воды) были разделены зоной, не рекомендованной для работы. В этом режиме в турбине возникали повышенные шумы и вибрации. Проблема заключалась в том, что, каждый раз переключаясь между зонами разрешенной эксплуатации при повышении или понижении своей мощности, гидроагрегаты Саяно-Шушенской ГЭС вынужденно (пусть и на короткое время) оказывались в нерекомендованной зоне, подвергаясь дополнительным вибрациям.

В гидроагрегате №2 эти вибрации, из-за которых в металлических шпильках, державших крышку турбины, накапливались усталостные деформации, превысили некий критический порог утром 17 августа. В 8:13 при очередном понижении мощности агрегата (и, соответственно, при очередном усилении вибрации) значительное количество шпилек просто внезапно одновременно разрушились. Оставшиеся узлы крепления уже не могли противостоять напору воды. Крышку турбины сорвало, саму турбину давлением выбросило в машинный зал, после чего через шахту в здание ГЭС начали поступать десятки и десятки кубометров воды. Затопление произошло стремительно.

Такова непосредственная причина катастрофы, озвученная в официальном докладе расследовавшей аварию технической комиссии. Там же были определены и конкретные виновники трагедии. Сетованиями на несовершенство конструкции гидроагрегатов дело не закончилось. Эксперты обратили внимание на вопиющую, с их точки зрения, халатность руководства Саяно-Шушенской ГЭС и персонала станции, фактически игнорировавших факт повышенных вибраций в гидроагрегате №2 и никаким образом не контролировавших накопление усталостных изменений в узлах крепления крышки его турбины. Обвиняемыми по делу о событиях 17 августа были названы семь человек из руководства станции и службы мониторинга ее оборудования. В конце 2014 года четверо из них — бывшие директор ГЭС, главный инженер и два его заместителя — получили реальные тюремные сроки.

Все они своей вины в произошедшем не признали. Например, осужденный директор станции считает, что причиной катастрофы стал брак при производстве турбины. Это можно было бы расценить как естественную в его ситуации попытку уйти от ответственности, переложив ее на совесть других, но на очевидные нестыковки в отчете технической комиссии указывали и многие независимые эксперты, в том числе с большим опытом работы в гидроэнергетике.

Эти специалисты отмечают, что никаких вибраций в гидроагрегате №2, которые превышали бы значения, допустимые регламентом его эксплуатации, на самом деле не было. Они были зафиксированы лишь одним датчиком из многих, к тому же неисправным. Точно так же ни один регламентный документ почему-то не требовал проведения обязательной дефектоскопии шпилек крышки турбины. Персонал просто не мог знать, что в них появились критические усталостные изменения.

Это звучит невероятно, но системы виброконтроля на крышках гидроагрегатов в машинном зале были установлены только после этой катастрофы. До трагической гибели 75 человек никого, оказывается, не интересовало, как влияет работа механизма весом в полторы тысячи тонн на эту самую крышку. Лишь после трагедии августа 2009-го выяснилось, что вся автоматика, контролирующая работу колоссальной электростанции, может быть уничтожена в течение нескольких секунд — просто затоплена водой, вызвавшей короткие замыкания. Никакого резервного электроснабжения при этом не было в принципе, и сбрасывать затворы, которые в конечном итоге и перекрыли доступ воды в водоводы, а оттуда — в машинный зал ГЭС, пришлось вручную.

Это отняло целый час. Целый час Енисей продолжал заливать здание станции, затапливать его помещения, убивать людей только потому, что при проектировании ГЭС не было предусмотрено надежное резервирование ее электроснабжения. Ведь столько людей погибло вовсе не из-за того, что гидроагрегат №2 выбросило из своей шахты, а потому, что не удалось достаточно быстро прекратить доступ воды в машинный зал.

Главный инженер проектировавшего Саяно-Шушенскую ГЭС института «Ленгидропроект» Борис Юркевич, выступая на Всероссийском совещании гидроэнергетиков спустя несколько месяцев после катастрофы, заявил: «Особенность этой аварии, которая очень сильно психологически давила на всех нас, — в том, что она произошла в штатных условиях. Она произошла, когда все работало исправно, выполнялись регламенты по ремонту, выполнялись требования по эксплуатации. Никто ничего не нарушил, станция полностью соответствовала всем нормам и требованиям, эксплуатационный персонал выполнял все предписанные регламенты. Буквально за секунду были уничтожены все системы защиты. Ехал автомобиль, ни ямки, ничего. Потом раз — и развалился. Так и здесь произошло».

Сейчас все узкие места, сделавшие возможной произошедшую «в штатном режиме» трагедию, разумеется, ликвидированы, в том числе и на остальных российских гидроэлектростанциях. Вибрация турбин усиленно контролируется, шпильки их крышек проходят регулярную дефектоскопию, электроснабжение ГЭС многократно зарезервировано. Теперь «автомобиль» просто так развалиться не сможет. Страшно только, что для этого пришлось отдать 75 человеческих жизней.

Читайте также:

• Волна смерти: катастрофа на плотине Вайонт
• Пожар за $42 миллиарда: катастрофа на платформе Deepwater Horizon
• Советский «Титаник»: гибель парохода «Адмирал Нахимов»

Перепечатка текста и фотографий Onliner.by запрещена без разрешения редакции. nak@onliner.by