Sajaani-Šušenskoje hüdroelektrijaam

Sajaani-Šušenskoje Pjotr Neporožni nimeline hüdroelektrijaam asub Jenissei jõel Venemaal Hakassias Sajanogorski lähedal, seismiliselt aktiivses piirkonnas.
Sajaani-Šušenskoje hüdroelektrijaam oli Venemaa suurim elektrijaam ja maailmas energiatoodangult neljas hüdroelektrijaam, kuni see 2009. aasta augustis avarii tagajärjel seiskus. Pärast remonti pandi turbiin number 6 uuesti tööle 24. veebruaril 2010.
Jaama rajamine algas ametlikult 4. novembril 1961. Hüdroelektrijaama esimene turbiin hakkas täiskoormusega tööle 1978 ja 1988 oli hüdroelektrijaam põhiosas valminud. Jaamas töötas kümme РО-230/833-0-677 marki vertikaalturbiini 194-meetrise veesamba (umbes 19,4 atmosfääri) survel. Iga turbiini võimsus oli 640 MW. Jaama keskmine aastane elektrienergiatoodang oli 23 500 GWh. Jaama väljundpinge oli 500 kV. Peamised energiatarbijad olid ümbruskonna alumiiniumitehased.
Hüdroelektrijaama tamm on eri andmetel 242–245 meetrit kõrge ja 1066–1074,4 meetrit pikk. Tammi laius on alusel 105,7 ja harjal 25 meetrit ning ta moodustab harjal 600-meetrise raadiusega segmendi, mille nurk on 102°. Tamm on projekteeritud taluma maavärinaid tugevusega kuni 8 palli ja on selle poolest kantud Guinnessi rekordite raamatusse. Tammi ehitamiseks kulus umbes 10 miljonit kuupmeetrit betooni. Umbes 30 miljoni tonnisest veesurvest 40% antakse tammi servade kaudu edasi looduslikele kaljudele, ülejäänu tasakaalustab tamm oma kaaluga. Tammi sees on eri kõrgustel 10 galeriid, millest alumised on imbvee ärajuhtimiseks, ülemised tammi seisukorra jälgimiseks. Loodud veehoidla on 621 km² suurune ja 31,3 km³ mahuga ning kannab nime Sajaani-Šušenskoje veehoidla ehk Sajaani meri. Jaamast allavoolu asub Majna hüdroelektrijaam, mille peaülesanne on Sajaani-Šušenskoje jaama veetarbe kõikumisest põhjustatud Jenissei vooluhulga muutuste vähendamine.
Jaama omanik on osaliselt riigile kuuluv ettevõte RusHydro, mille elektritoodangust andis jaam umbes 25%.
Tammi olukord.
Eksperdid on mitu korda juhtinud tähelepanu elektrijaama tammi ohtlikule olukorrale. Tammi seisukord on suure surve all oleva vee filtratsiooni tõttu sedavõrd halvenenud, et ta ei pruugi enam taluda kevadiste suurvete, mis viimastel aastatel on olnud eriti suured, survet.
1993. aastal immutas Prantsuse ettevõte tammi konstruktsioone betooni lagunemise (sideaine väljapesemise) peatamiseks eriliste vaikudega, mis parandas olukorda. Hiljem on sarnaseid töid teinud Vene ettevõtted.
Algselt nii gravitatsiooniliselt (60% koormusest) kui horisontaalselt (40% koormusest) kaarena ehitatud tammi vundamendi nõrgenemine ja deformatsioon on põhjustanud olukorra, kus tamm võtab enamuse survest vastu kaarena. Suurenenud horisontaalkoormus ületab tammi projekteeritud tugevusvaru ja tamm on seega purunemisohtlik. Purunemine tekitaks suuri üleujutusi, sealhulgas Krasnojarskis.
Tähelepanu on juhitud sellele, et turbiinid nr 1 ja 2 paigaldati 1978 ja 1979 ja on oma ressursi ammendanud. Turbiinid tootnud Leningradi tehase spetsialistid külastasid viimati elektrijaama 1993. aastal.
11. septembril 2009 tegi RusHydro avalduse tammi olukorra kohta.
Selles teatati, et tamm ei ole ohtlikus seisus. Jutud tammi ebastabiilsusest ja nihkumisest polevat olnud õiged. Aastate jooksul olevat tammi deformeerumine ja nihked vähenenud, kuigi suurim, 141,5-millimeetrine nihe mõõdeti 2006. aastal lukustava nr 33 sektsiooni juures. Lubatud maksimaalseks nihkeks oli 145 millimeetrit. Samuti polevat oluliselt muutunud temperatuurivuuk tammi ja masinasaali vahel, mis on u 50 mm. Jutud tammi nõrkusest olevat olnud samuti alusetud, kuna tamm on projekteeritud 2,4-kordse tugevusvaruga.
Avariid.
1979. aasta avarii.
23. mail 1979, kevadise suurvee ajal tungis vesi aeraatorite kaudu masinasaali ja uputas esimese töötava turbiini. Tamm ei olnud veel valmis ega suutnud suurvett tõkestada. Vee masinasaali tungimist püüti takistada jahukottidega, mida veeti kokku üle kogu Hakassia, kuid see ebaõnnestus. Palju jahukotte kanti allavoolu ja kohalikud elanikud püüdsid neid jõest välja. Seejärel püüti tammi metallsiibreid purustada kohale toodud tankide tulega, aga seegi ei andnud vajalikku tulemust.
Turbiin suudeti taaskäivitada 4. juulil.
1985. ja/või 1986. aasta avarii.
Kevadine suurvesi (ülevool 4500 m³/s) lõhkus 80% ulatuses vee ülevoolukaevude betoonpõrandad. Purunesid 2 meetri paksused betoonplaadid ja kohati uhuti aluskaljud kuni 7 meetri sügavuselt ära.
Kevadine suurvesi purustas ülevoolukaevu põranda. Tammi vundamendi juures uhuti ära umbes 30 000 m³ pinnast ja konstruktsioone kuni 6 meetri sügavuselt.
1988. aasta avarii.
Kevadine suurvesi (ülevool 4400 m³/s) lõhkus aprillis hiljuti remonditud ülevoolukaevu. Suuremate purustuste vältimiseks vähendati edaspidi vee taset veehoidlas 5 meetri võrra.
2009. aasta avarii.
Eellugu.
3. oktoobril andis Gostehnadzori juht Vladimir Kutin pressikonverentsi avarii põhjuste uurimise tulemuste kohta. Asutuse kodulehel oli kättesaadav vastav akt. Sellest selgub, et vahetult enne avariid, 17. augustil kell 1.30, oli Bratski hüdroelektrijaamas tulekahju, mis viis rivist välja piirkonna elektrisüsteemide juhtimise ja kommunikatsioonid. Tulekahju tagajärjel kadus elektrivõrgu ja elektrijaamade, kaasa arvatud Sajaani-Šušenskoje hüdroelektrijaama, kaugjuhtimine. See sündmus ei olnud siiski avarii põhjuseks.
Aktist selgub, et probleemid avarii põhjustanud turbiiniga number 2 algasid õige pea päast selle käivitamist 1979. aastal. Aastatel 1980–1983 oli palju probleeme selle turbiini laagritega, tihenditega, samuti võlliga, mis koormuse all deformeerus ja vibreeris.
Suuremalt remonditi turbiiniaastatel 2000, 2005 ja 2009. Remondi käigus parandati tööratta väsimuspragusid ja kavitatsioonkahjustusi, laagreid jne. Turbiin oli lähenemas oma ametliku tööressursi piirile, milleks tehas oli määranud 30 aastat. Viimase remondi järgselt oli turbiini vibratsioon ja võlli loks tugilaagri kohal lähedal selle lubatud maksimaalsele väärtusele ja suurenes pidevalt. Juulis ületas see lubatud piirid ja jätkas kasvu kiirenevas tempos. 16.–17. augustiks oli vibratsioon mitu korda suurem teiste jaama turbiinide omast ja laagri loksumine vahetult enne avariid juba 0,84 millimeetrit.
Jaamas kasutatud turbiinide probleemiks on/oli kitsas efektiivne tööpiirkond. Turbiinidele oli lubatud töötada võimsuse vahemikes 0–265 megavatti (võimsusvahemik I) ja 570–640 megavatti (võimsusvahemik III). Esimene piirkond oli turbiini väikese kasuteguriga, teine, suure kasuteguriga režiim oli aga väga kitsas. Kolmas, 265–570 MW (võimsusvahemik II) režiim oli ülemineku piirkond, kus turbiini tööga kaasnes vee pulsatsioon ja hüdraulilised löögid. Võimsusvahemikus III ei olnud turbiinide töö soovitatav nagu ka &gt;640MW alas (võimsusvahemik IV).
Avarii eelsel päeval toodi reservist välja turbiin number 2. 17. augusti ööl oli tema ülesandeks jaama väljundvõimsuse reguleerimine. Sellest tulenevalt muutus turbiini võimsus pidevalt ning see töötas sageli ebasoovitavas režiimis (võimsusvahemik II). Avarii ajal oli selle väljundvõimsus 475 MW ja veetarve 256 m3/s.
2009. aasta jaanuarist kuni märtsini remonditi turbiini number 2. Selle käigus asendati selle vananenud juhtimissüsteemid, samuti remonditi turbiini tööratast. 30-aastase töötamise järel oli turbiini tööratas pragunenud ja selle labadesse tekkinud kavitatsiooni tagajärjel kraatrid. Need vead parandati metalli juurdekeevitamisega, tööratas ise jäi aga tasakaalustamata.
Pärast remonti oli turbiini nr 2 vibratsioon märgatav, kuid jäi allapoole lubatud norme. 16.–17. augusti öösel suurenes turbiini nr 2 vibratsioon tugevasti ja jaama personali poolt tehti mitmed katsed turbiini peatada. Muudeti selle võimsust, seda mitmel korral 600 MW kuni 100 MW vahemikus. Peatamiskatsete käigus tõukus turbiini rootor mingil põhjusel üles ja survestas turbiini kaant. 17. augusti hommikul, vahetult enne õnnetust oli turbiini number 2 juures umbes 50 inimest. Jaama direktor Nikolai Nevolkol ei viibinud jaamas, sest tal oli sünnipäev. Keegi kohalolnutest ei julgenud teha otsust edasise tegevuse suhtes turbiiniga nr 2.
Avarii.
17. augustil 2009 umbes kell 8.15 kohaliku aja järgi toimus jaamas avarii. Kohalikud elanikud kuulsid tugevat kärgatust. Jaamas oli avarii ajal kuni paarsada inimest. Kell 4.42 Moskva aja järgi teatati, et purunesid 3. ja 4. veejuhe (ühe versiooni järgi transformaatori plahvatuse tulemusena), mille eel või tagajärjel purunesid eri andmetel masinasaali sein ja lagi ning masinasaali tungis vesi vooluhulgaga umbes 2000 m³/s . Õnnetuse ajal töötas 10 turbiinist 9 ja jaama võimsus oli 4400 MW.
Esialgne avarii toimus teise turbiini juures. Kõlas tugev kärgatus. 80 poldiga kinnitatud olnud turbiinikaas lendas õhku ja 920 tonni kaaluv rootor paiskus oma pesast välja. Seejärel paiskus ruumi veejuga. Jaama juhtpuldis vallandus häire ja jaama võimsus langes nulli. Kell 9.20 saadi käsitsi sulgeda turbiinide pealevoolusiibrid. Umbes kolme tunni pärast suudeti käivitada avariitoide diiselgeneraatori abil ja kell 11.50 alustada tammi ülevoolusiibrite avamist. Siibrite avamine lõpetati kell 13.07.
Esmavaatluse järgi purunesid täielikult turbiinid 2, 7 ja 9. Tugevaid kahjustusi said turbiinid 1 ja 3. Kergeid kahjustusi said turbiinid 4 ja 5. Sisemisi kahjustusi said turbiinid 8 ja 10. Oluliste kahjustusteta jäi turbiin 6. Transformaatorid 1 ja 2 purunesid täielikult, transformaatorid 3, 4 ja 5 on rahuldavas seisukorras.
Teistel andmetel sai turbiin nr 2 kell 8.15 hüdraulilise löögi ja purunes. Kogu generaator kaaluga umbes 900 tonni paiskus oma pesast välja. Seejärel tungis vesi masinasaali. Tehase endise direktori sõnul võis põhjuseks olla turbiini rike. Tugevaid purustusi said turbiinid nr 7 ja 9. Hoone lagunedes kukkusid selle konstruktsioonid turbiinidele nr 3, 4 ja 5
Kõige väiksemaid kahjustusi sai õnnetuse ajal remondis olnud turbiin nr 6, mille taaskäivitamist lähiajal peeti võimalikuks.
Avarii ametlik põhjus tehti teatavaks 3. oktoobril pressikonverentsil, mille andis Gostehnadzori juht Vladimir Kutin.
Põhjus.
Avarii uurimine näitas, et leitud 49-st (kokku oli neid turbiinil 80) turbiini kaane kinnituspoldist 41 omas metalli väsimuskahjustusi mille suurus 8 poldil ulatus 90%-ni poldi ristlõikest. Kuue poldi uurimine näitas, et õnnetuse momendil puudus neil mutter. Kõikide asjaolude põhjal jõuti järeldusele, et avarii põhjustas vibratsioonist tingitud turbiini kinnituspoltide väsimuspragunemine ja selle tagajärjel nende purunemine.
Turbiin 2 oli jaamas ainuke, millel kasutati uut elektrohüdraulilist pöörlemiskiiruse regulaatorit.
Meediakajastus.
Meedias peeti avarii põhjuseks kas hüdraulilist lööki või transformaatori plahvatust. Terroriakt välistati. Ametlikult teatati esialgu vaid, et tegemist oli tehnilise põhjusega. Rostehnadzori teatel (28. augustil) oli ka hüdrauliline löök välistatud.
Endise Irkutskenergo direktori Viktor Bobrovski sõnul võis avarii põhjus olla oskamatu turbiini käivitamine või siis piirkonna hommikuse voolutarbe maksimumi tõttu tekkinud koormuse äkiline kasv turbiinile.
Kõik oleks võinud lõppeda ilma ohvrite ja oluliste purustusteta, kui oleks rakendunud jaama kaitsesüsteemid. Paraku ükski neist ei toiminud. Kuna vee pealevoolusiibrid automaatselt ei sulgunud, siis 2. turbiini purunemist tekkinud elektrikatkestuse järel koormuseta jäänud turbiinide pöörlemissagedus hakkas tühikäigul tõusma kuni nende purunemiseni. Bobrovski sõnul on kõige taga asjaolu, et piirkonna energiasüsteemist püütakse lõigata vaid maksimaalselt kasu, ning ei pöörata enam piisavalt tähelepanu nii seadmete kui töötajate olukorrale ja kompetentsusele.
Avarii tagajärjed.
Jaama töö peatus.
Avarii tagajärjel hukkus 75 inimest.
Avarii tagajärjel tõusis Jenissei veetase allpool paisu kuni 0,5 m, mis põhjustas mitmes jõeäärses asulas paanikat. Tekkis ulatuslik õlireostus. Esialgsetel andmetel paiskus transformaatori plahvatuse tagajärjel jõkke umbes 20 tonni õli. Õlireostuse ja/või jõevoolu paaritunnise katkestuse tagajärjel hukkus piirkonna forellikasvandustes umbes 400 tonni forelle.
Päästeoperatsioonides osales tipphetkel ligi 2000 inimest ja 116 masinat.
Piirkonnas tekkis elektrienergia defitsiit, mis suudeti kiiresti kõrvaldada. Osaliselt seiskus töö 6 tehases, sealhulgas alumiiniumtehastes. Elektri puudujäägi katmiseks suurendati Bratski hüdroelektrijaamas võimsust 2400 megavatilt 3700 megavatini ja Krasnojarski hüdroelektrijaamas 2500–2700-lt MW-lt ligi 4000 MW-ni. Lisaks suurendati piirkonna soojuselektrijaamade võimsust ja katkestati plaanilised remonttööd piirkonna elektrijaamades.
Avarii järel viidi tamm ülevoolurežiimile veetaseme langusega veehoidlas 3–5 cm ööpäevas.
Venemaa erakorraliste olukordade ministri Sergei Šoigu sõnul oli tegemist suurima hüdroelektrijaamas toimunud katastroofiga maailmas.
Oletati, et jaama taastamisele võib kuluda aastaid ja taastamismaksumus võib olla mitukümmend miljardit rubla. Vähemalt 3 turbiini tuleb täielikult vahetada. Kuna jaam oli kindlustatud, siis eeldatavasti on otsene rahaline kahju minimaalne.
Seoses avariiga kiirendati Bogutšanskaja hüdroelektrijaama (u 3000 MW) ehitust Angara jõel, mille käivitamiseks saabusid Krasnojarskisse kolm 7,86 meetrise läbimõõduga turbiinitiivikut (valmistaja Leningradi metallitehas) ja 7 transformaatorit (valmistaja Zaporožtransformator).
Hakassias kuulutati 19. august leinapäevaks ja Abakanis tühistati 22. augustil toimuma pidanud linna aastapäeva tähistamine. 17.–28. augustiks kuulutati Hakassias välja erakorraline olukord.