Саяно-Шушенская ГЭС погибла от удара природного тока?

Сенсационные выводы ученых могут решить судьбу фигурантов дела об аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. Энергетикам, «рулившим» станцией, светит реальный и немалый срок (до семи лет лишения свободы). Неделю назад Генпрокуратура утвердила соответствующее обвинительное заключение. И только сегодня, после серии исследований и практических проверок, представители Российского федерального ядерного центра Всероссийского НИИ экспериментальной физики готовы рассказать об истинной причине катастрофы. Виновато, как выяснилось, природное электричество, которое вмешалось в работу станции.

Четыре года назад никто и предположить не мог, что ток, рожденный в недрах Земли, может подкинуть такую свинью. Не было, разумеется, ни соответствующих датчиков, ни необходимых должностных инструкций. Авария на СШГЭС — третий крупный инцидент, произошедший по этой причине, но разобраться, в чем дело, ученые смогли только сейчас.

Альтернативные версии расходятся с официальными

Что произошло на Саяно-Шушенской ГЭС 17 августа 2009 года, помнят, наверное, многие. Крышка, закрывавшая турбину второго агрегата, вдруг сорвалась, сам ротор взлетел вверх. Вслед за ним хлынула и вода, которая подавалась на турбину. В результате затопило машинный зал и находившихся в нем людей (в аварии погибло 75 человек).

Сложнее с тем, из-за чего все это произошло. К единому мнению о причинах инцидента специалисты не могут прийти до сих пор. На этот счет есть официальные версии, то есть выводы двух комиссий, и версии альтернативные. Напомним их вкратце.

Выводы комиссии Ростехнадзора: на агрегате постоянно меняли нагрузку, а такая смена связана с переходом через нерекомендованную зону. Это якобы привело к усталости металла, из которого изготовлены крепления крышки (шпильки и гайки). Данная версия подвергалась критике больше всего. Есть заявления специалистов (в частности, сотрудников авторитетного Энергетического института имени Ползунова) о том, что переход через нерекомендованную зону не мог привести к трагедии. Более того, выяснилось, что шестой агрегат совершал такие переходы гораздо чаще, а «полетел» между тем второй.

Выводы парламентской комиссии: крышка и ротор взлетели из-за вибрации, а персонал не принял оперативных мер, чтобы остановить агрегат. Кроме того, не был организован постоянный контроль за техническим состоянием станции. Здесь тоже не все так гладко. Дело в том, что на агрегате стоял единственный датчик вибрации, и тот не был введен в эксплуатацию. Работниками станции он в расчет не брался, поэтому оперативных мер они принять просто не могли. Вопрос к тем, кто этот прибор должен был «узаконить». Но даже он, как мы поймем ниже, не является панацеей от подобных аварий.

В данном случае вибрации были, сегодня это мало кто отрицает. Но откуда они взялись — на этот немаловажный вопрос парламентская комиссия ответить не смогла.

Наконец, альтернативные версии: некий резонансный процесс, который якобы и разрушил крепления, геологические процессы, вызвавшие вибрацию, и ряд других гипотез, не подтвержденных экспериментально.

23 марта 2011 года Главным следственным управлением СКР были завершены следственные действия по уголовному делу об аварии.

Следствие не стало искать экзотических причин. Тем более что было очевидно — сотрудники «Русгидро», в чьем ведении находилась ГЭС, просто из рук вон плохо выполняли свои обязанности. В результате были предъявлены обвинения в совершении преступления, предусмотренного ч. 2 ст. 143 УК РФ («Нарушение правил техники безопасности и иных правил охраны труда, совершенных лицом, на котором лежали обязанности по соблюдению этих правил, повлекших по неосторожности смерть двух и более лиц»):

• — бывшему директору Саяно-Шушенской ГЭС Николаю Неволько;
• — первому заместителю директора — главному инженеру станции Андрею Митрофанову;
• — заместителю главного инженера по технической части станции Геннадию Никитенко;
• — бывшему заместителю главного инженера по эксплуатации станции Евгению Шерварли;
• — начальнику службы мониторинга оборудования станции Александру Матвиенко;
• — ведущему инженеру по наладке и испытаниям службы мониторинга (бывшему начальнику лаборатории технической диагностики) станции Владимиру Белобородову;
• — ведущему инженеру участка мониторинга оборудования службы мониторинга оборудования (бывшему ведущему инженеру лаборатории технической диагностики — группы вибрационных и прочностных измерений) станции Александру Клюкачу.

Чужеродный ток

В общем, четыре года спустя нам приходится констатировать: открытых вопросов, связанных с причинами аварии, довольно много. Почему ответить на них решили физики-ядерщики? Дело в том, что они помимо всего прочего занимаются безопасностью АЭС. И вот чтобы понять, возможны ли подобные инциденты на атомных станциях, им пришлось разобраться, в чем, собственно, первопричина аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. Исследования проводились докторами физико-математических наук В.Д.Селемиром и В.И.Карелиным, кандидатом физико-математических наук В.В.Гороховым (РФЯЦ ВНИИЭФ), кандидатами технических наук В.В.Вахниной, В.А.Шаповаловым и А.Н.Черненко (Тольяттинский государственный университет).

Первым делом были изучены осциллограммы, характеризующие ток в сетях. Они были сняты как до аварии, так и во время нее. Выяснилось, что на линиях электропередач, связанных с двумя разными (пятым и вторым) гидроагрегатами, характер некоторых составляющих тока одинаков. При этом у агрегатов были разные нагрузки.

— Этого просто не могло быть, если брать в расчет только то электричество, которое вырабатывает станция, — утверждает заместитель научного руководителя ВНИИЭФ Виктор Селемир.

По словам Виктора Дмитриевича, данное явление можно объяснить только тем, что в сетях возник дополнительный, чужеродный ток. Ученые называют его квазипостоянным, потому что время его существования непредсказуемо: это может быть секунда, а может — сутки. Причины его возникновения — природные процессы.

Такое электричество запросто может перевести энергосеть в нелинейный режим работы. Тогда наряду с токами частотой в 50 Гц (нормальный режим) будут формироваться токи более высоких частот, кратных 50 Гц.

«Обвинение персонала — несостоятельно»

Далее физики провели расчеты (благо это у них получается хорошо) и пришли к выводу, что этот самый квазипостоянный ток породил вибрацию крышки второго гидроагрегата. Это привело к откручиванию части гаек.

— Шпильки, где они полностью открутились, при сходе ротора остались целыми, а остальные срезаны на разной длине, — рассказывает Виктор Селемир. — Поэтому обвинение персонала станции в том, что он как-то не так гайки закрутил, просто несостоятельно.

Но это еще не все. Расчеты показали, что дополнительное электричество привело к нагреву трансформатора. Масло в нем вскипело и стало плохим изолятором, в результате чего произошел электрический пробой. Ротор резко затормозился, а возникшие в ходе аварийного разряда силы привели к взлету ротора вместе с крышкой. Отсюда вывод: датчики вибрации не обезопасят станцию. Одного только пробоя хватит, чтобы произошло серьезное ЧП.

До поры до времени, однако же, эта версия с «дополнительным электричеством» была всего лишь гипотезой. Но ядерщики — народ дотошный, они решили проверить свои расчеты экспериментальным путем.

— Для этого на специальном полигоне мы смоделировали процессы, произошедшие на СШ ГЭС в момент аварии, — рассказывает Виктор Селемир. — Была проанализирована электрическая схема, состоящая из 734 объектов, в которую входит станция. Мы проверили поведение этой схемы при воздействии квазипостоянного тока. Данные расчета полностью соответствуют параметрам, регистрируемым в ходе аварии. По нашим расчетам, крышка ротора могла взлететь на 20 метров вверх. Так и случилось: во время аварии ее метнуло на 12—14 метров вверх.

Горы светились перед катастрофой

Но какова же первопричина? То есть откуда этот квазипостоянный ток вообще взялся в сети?

Теоретически его могла породить пресловутая магнитная буря: солнечная плазма, долетая до ионосферы, вызывает в ней возмущения, так что на поверхности планеты возникает электричество. Данное явление приводит к тяжелейшим авариям. Так, в 1989 году из-за такого возмущения случился серьезный сбой в энергосистеме США и Канады, в результате чего потери достигли 30 миллиардов долларов. Самая же сильная геомагнитная буря случилась в 1859 году — тогда на Земле выгорел весь телеграф, благо что больше гореть было нечему.

Но ученые внимательно просмотрели данные Гидрометцентра: не было в те дни никакого возмущения ионосферы. И грозы, способной нанести удар по гидроагрегату, тоже не было.

Есть, между тем, еще одна причина квазипостоянного тока — это процессы, происходящие в недрах земли.

— Саяно-Шушенская ГЭС, как и другие высоконапорные станции, находится на разломе, — объясняет Виктор Селемир. — В результате подвижки и трения друг о друга земных пластов генерируется так называемое геоэлектричество. По нашим данным, оно возникло за несколько дней до аварии — и было таким сильным, что горы там светились. Есть научные работы, посвященные данному явлению. В них описываются разные параметры природного тока — в том числе и те, которые мы использовали, когда моделировали катастрофу.

— Виктор Дмитриевич, а насколько ваша версия вообще имеет право на существование? Какова вероятность ошибки?

— У нас есть проверенная на эксперименте математическая модель. И даже не на одном эксперименте. Поэтому этим расчетам можно верить безоговорочно. Ошибиться, в общем-то, негде. Поэтому я думаю, что мы правы абсолютно.

По словам нашего собеседника, катастрофа на СШ ГЭС — это уже третий на территории бывшего СССР крупный инцидент, произошедший «по вине» геоэлектричества. В 1983 году произошла авария с затоплением машинного зала Нурекской гидроэлектростанции, а в 2007-м данное явление привело к аналогичному сбою на Памирской ГЭС.

Не так давно физикам из ВНИИЭФ удалось померить ток, рожденный под землей, — можно, стало быть, создать и датчики, которые оповестят о его появлении. Можно написать и соответствующие инструкции для персонала станций.

— Что касается Саяно-Шушенской ГЭС, то амплитуда квазипостоянного тока резко возросла там за десять минут до аварии, — рассказывает ученый, — начала же она расти задолго до этого. Да, за это время можно было отключить второй агрегат. Но люди не знали про это все! Вот вы сегодня от меня услышали — теперь знаете. А вчера вы знали про это? Вот и они так же.

После аварии на Саяно-Шушенской ГЭС все гидроэлектростанции оснастили датчиками вибрации. Виктор Селемир считает, что мера эта необходимая, но недостаточная. Нужны приборы, которые смогут обнаружить квазипостоянный ток — причем желательно до того, как он попадет в сеть. И нужно четкое понимание того, что делать, когда такие датчики подадут сигнал. Возможно, в некоторых случаях достаточно просто снять часть нагрузки, чтобы предотвратить катастрофу. В Финляндии, кстати, действует подобная система, «заточенная» под геомагнитные бури: как только спутник сообщает о том, что на Землю движется сгусток плазмы, важнейшие линии переходят на щадящий режим, а некоторые отключаются вовсе. Финны утверждают, что избежали таким образом уже нескольких крупных катастроф.

Что касается российских энергосистем, то они к электрическим природным атакам готовы, мягко говоря, слабо. И авария на СШГЭС — очередное тому подтверждение.

Впрочем, как показывает опыт последних лет, пока российскими энергосистемами руководят «эффективные» менеджеры, вроде отдельных представителей «РусГидро», эти энергосистемы не готовы не только к электрическим природным атакам, но и к банальному дождю, ветру и, конечно, человеческому раздолбайству.

ЦИТАТА

Генеральный проектировщик Саяно-Шушенской ГЭС, кандидат технических наук Борис Юркевич (на одном из совещаний в 2010 году):

«Особенность этой аварии, которая очень сильно психологически довлела над всеми нами, 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».