2009年萨彦-舒申斯克水力发电厂事故
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萨彦-舒申斯克水力发电厂事故（俄语：Авария на Саяно-Шушенской ГЭС） 是一起发生在俄罗斯西伯利亚叶尼塞河上游哈卡斯共和国境内，萨彦-舒申斯克水力发电厂的重大事故。事件于当地时间2009年8月17日上午8时13分爆发（00:13 GMT），当时，运转中的2号水轮发电机组突然垂直震动加剧，最后整部机组突出装机台并瞬间解体，导致整座发电厂房与机房被大水涌入淹没，以及厂房天花板部分塌陷。发电厂中所装设的10部水轮发电机有9部均受到损害。而这起灾害也造成共计75名发电厂员工罹难，并也使得装置容量达6,400MW的发电厂，其发电量瞬间降为0W，邻近部分区域发生停电，以及使用该发电厂电力的炼铝工厂迫不得已改采用柴油发电机供应生产线所需之电力。本事故的官方报告于2009年10月4日对外发布。
背景
萨彦-舒申斯克水力发电厂位于哈卡斯共和国萨亚诺戈尔斯克，叶尼塞河上。在事故发生前，这座水力发电厂的平均发电量是俄罗斯境内最大以及世界第六大的水力发电厂，并由俄罗斯水电集团（RusHydro）所拥有。2009年7月2日，该集团宣布，该发电厂往后将会以24小时全时段满载发电。[1]
此发电厂所安装的竖轴法兰西斯式水轮机具有高效率输出以及极窄的运转频段等特性。如果运转时超出其机组适合的运转频段，水轮机内将会发生垂直震动，并造成蜗壳内的水流波动与冲击。不过随着运转时间增加，这些震动与冲击将慢慢降低。
在事故发生之前，2号水轮机便已发生过上述的问题很长一段时间[2]。其中第一次发生是在1979年机组安装完成后开始运转时出现。之后在1980年到1983年之间，2号机更发生过许多问题，包含密封圈问题、水车轴震动以及轴承被水压推出水轮机等状况。为解决2号机的多项状况，因此厂方于同年3月底开始到2000年11月之间，针对2号机进行全面的修缮作业。其中修缮过程中，在水轮机动轮上发现了一个深达12毫米（0.47英寸）的空穴以及一条长达130毫米（5.1英寸）的裂缝，这些问题随后都被一一修复。其他许多在轴承上的问题也逐步被找出后修复。2005年，针对2号机进行了更进一步的检测与维修。部分的损坏状况在多方面被检测出，而这些类似的状况在先前机组大修时就已被观察到。[2]
2009年1月至3月期间，2号机开始进行定期的大修保养与设备更新作业。它的水轮机于这次大修更新中成为该发电厂中，第一部也是厂内唯一一部安装由 Promavtomatika 公司生产调节水轮机转速的电动液压调速机的机组[3]。在大修更新过程中，因为先前在长时间运转后，裂缝与空穴再次出现，因此水轮机的动轮叶片已被重新再焊接过。然而，动轮修复并安装回水轮机后，施工人员却没有将动轮重新调整平衡至正常状态[4]，随后大修完成机组重新投入运转时，震动的状况加剧，在机组满载运转时，轴承的震动幅度增加了约0.15毫米（0.0059英寸）。虽然震动幅度并没有超过机组限制，但持续发生的震动对于发电机组长时间的运转来说是绝对不佳的状况。相较于大修之前，大修完成投入运转的2号机其抬升震动的幅度比起厂房内的其他机组更为明显。直到7月初，震动的状况超出了机组限制，抬升幅度与运转速度也持续增加[2]。
8月16日至17日晚间，水轮发电机组的震动幅度突然大幅上升[4]，而在场的工作人员发现后，曾试图让机组停止运转。16日晚间8时30分，原本输出功率600MW的2号机因震动幅度再次扩大，因此降载至100-200MW来运转。2009年8月17日凌晨3时，2号机的功率再次提高600MW，然而仅持续30分钟，于3时30分，降到了200MW。3时45分，又提升输出功率到600MW[4]。在这段期间内，2号机的震动幅度非常大，其幅度大到甚至还让发电厂内安装的测震仪留下纪录。也因此这段期间厂方一直试图停止机组运转，却因发电机组内的转子已经被向上抬升，反过来给了水轮机壳更大的压力。该发电厂内所装设的水轮机组，其机壳上共使用了80根直径8公分的螺栓固定在装机结构上。
2009年8月17日上午，厂房内共有50名工作人员聚集在出问题的2号机旁。而当时发电厂主任 Nikolai Nevolko 因适逢自己的结婚周年纪念日，因此当日一大早便离开发电厂前往阿巴坎迎接他的客人。也使得当时厂区内并没有员工敢或是也没有权限来决定出问题的2号机进行下一步补救措施。那时运转转中的2号机已经处在极高的震动状态中[4]。
2号机在当地时间2009年8月16日晚间11时14分启动运转。并且到了晚间11时44分时，已达到满载600MW的输出。当晚，2号机的输出发电量持续在10MW至满载600MW之间浮动。发生事故时，当地时间上午8时13分（00:13 GMT），2号机的输出功率为475MW，用水量为256立方米每秒（9,000立方英尺每秒）。其轴承的震动幅度已经达到0.84毫米（0.033英寸），与厂内其他机组相比，已超出了四倍之多。而2号机的制造商所规范的机组寿限为30年，当时其使用时间是已濒临期限的29年零10个月。
2009年8月17日，当时2号机的工作水头为212米（696英尺）。在此水头所产生的水压环境下的水轮机的建议输出功率范围是570-640MW（频段III）。同时，输出功率为0-265MW之间（频段I）也是允许的。不过两者之间的265–570MW（频段II）之间是属于不建议的区段，输出功率超过频段III的640MW更是被严格禁止的[2]。在事故发生当天，2号机担任该发电厂的输出功率调节器，也正因此，其输出功率被不断地调整。这使得2号机一直处在不佳的频段II上持续运转，水轮机蜗壳内部也持续产生水流的震动与冲击。
事故
整起水轮发电机冲出事故发生于当地时间2009年8月17日上午8时13分（00:13 GMT）[5]。2号水轮发电机组于运转时突翻发出一声巨响。发电机顶盖以及重达920公吨（910长吨；1,010短吨）的发电机转子瞬间脱离装机座冲出楼板[4]。在此之后，原本在2号机压力钢管内的水从水轮机蜗壳上的空洞涌入设备大厅[6]。由于设备大厅与机房的海拔高度比起水库的蓄水高度低，因此立刻被大水淹没[6]。在此同时，发电厂控制室的主控制盘发出警报，发电厂内的其他机组立即紧急停机，整座发电厂的发电量瞬间降为0W，让周围部分地区出现停电的状况。连接水轮机蜗壳与压力钢管的钢制主阀每个重达150公吨（150长吨；170短吨），并于事发后透过手动操作开启主阀的液压千斤顶来强制封住水流涌入[2][4]，整个关闭过程从上午8时30分[2]持续到9时20分之间[7]（官方报告是9时30分完成）[2]。 共花了25分钟，这样的速度已经接近可能的最快操作速度了[8]。紧急柴油发电机在上午11时32分启动[6]。11时50分，大坝上的11座泄洪道开始启动排洪并于下午1时07分完成排洪作业[7]。总计有75人在灾后被确认罹难[9]。
事发当下，厂房内共有9部水轮发电机正在运转中，总输出发电量为4,400MW[6]。而6号机则正在进行定期的大修维护，并已接近完成准备重新启动[10]。
此次事故的幸存者澳列格·米亚基舍夫（Oleg Myakishev）回忆道：
…我当时站在设备大厅的楼上，当下我听到厂房内的噪音越来越大声，然后我看到了受到扭曲的水轮发电机的顶盖突然往上升并直直冲了出来。然后我看到了发电机的转子一边旋转着一边往上冲出。我无法相信我的眼睛，它大约向上冲出了有3米之高。石头和金属片也伴随着冲出的机组四处飞散，我试图躲避它们…在这个时间点上，发电机顶盖已经冲上了屋顶结构，然后屋顶因此被摧毁…当下我心算了一下，水以每秒380立方米向上抬升，因此我抬起我的脚，立刻向10号机跑了过去。不过，我想，我无法跑到10号机，所以我转而往高处爬上，并往下巡视了一番，只见到厂房内的一切都被破坏掉了，大水持续的涌入，底下的工作人员们试着游泳逃生…我想：我必须试着单独手动关闭闸门停止水流继续涌入…由于厂房内的电力全被切断，我只能试图手动操作…[11]
俄语原文…Я стоял наверху, услышал какой-то нарастающий шум, потом увидел, как поднимается, дыбится рифлёное 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… Рифлёнка была где-то под крышей уже, да и саму крышу разнесло… Я прикинул: поднимается вода, 380 кубов в секунду, и — дёру, в сторону десятого агрегата. Я думал, не успею, поднялся выше, остановился, посмотрел вниз — смотрю, как рушится всё, вода прибывает, люди пытаются плыть… Подумал, что затворы надо закрывать срочно, вручную, чтобы остановить воду… Вручную, потому что напряжения-то нет, никакие защиты не сработали…
当地时间2009年9月9日下午5时40分（09:40 GMT）正在进行修复的水车室发生火警，大约有200名工作人员被紧急疏散。这次火灾意外并没有造成任何人员罹难或受伤。据俄罗斯水电集团事后表示，大火“在几分钟之内”便被扑灭[12]。
致灾原因
2009年10月4日，俄罗斯联邦、生态，与核能管理局（Rostekhnadzor）在其官网上发布了关于此次萨彦-舒申斯克水力发电厂事故的的官方报告[2]。然而，后来官方报告以及报告发布的新闻稿又被移除。
这份官方报告中，罗列出了因此次事故而丧生的罹难者的姓名、对事故发生负有责任的发电厂人员以及其他相关资料，包含发电厂的历史纪录、技术审查及其未来发展计划。报告中指出，事故主要肇因是2号水轮机垂直振动所引起，因为水轮机的垂直震动导致机组内的零组件逐渐产生疲劳而损坏，包括水轮机的上盖。并且报告中还发现，事故发生当下，2号水轮机蜗壳上，至少有六颗应该要固定在水轮机盖螺栓上的螺母遗失。事故发生后的调查行动中，共回收了49颗螺栓，并且发现其中41颗有金属疲劳所产生的裂纹。更在8颗受损的螺栓上，发现其金属疲劳所造成的损伤面积已超过螺栓断面积的90%[2]。
根据报导指出，当地时间2009年8月17日上午1时20分，于邻近的布拉茨克水力发电厂发生火灾，导致发电厂周围地区的其他发电厂无法对外联系，并且也破坏了发电厂的自动遥控系统，包括此次事故的萨彦-舒申斯克水力发电厂。这个状况直到当地时间2009年8月16日晚上11时3分（15:03 GMT）才获得控制。当地时间隔日上午8时12分（0:12 GMT），2号水轮机的输出功率被调速机给降低，并且开始进入该机型的不建议运转频段。不久，原先固定在水轮机蜗壳上的螺栓开始被持续的震动以及高达20巴（2,000千帕斯卡）的水压拉扯破坏，持续旋转的动轮冲开蜗壳，带着机盖、发电机转子和顶盖开始向上冲，随后破坏了设备大厅以及大厅内的辅机设备。同时，高压的大水灌入厂房，持续破坏发电厂的建筑结构[2]。
根据 Rostekhnadzor 说法，压力钢管进入到水轮机之间主阀的自动关闭系统在2号机故障后完全失效[13][14]。不过这项指控被设计该发电厂自动化安全系统的公司 Rakurs 驳回[15]。
根据俄罗斯消息报指出，2号机的逐渐增大的震动状况已经长达10年之久，并且这个问题在发电厂内是所有员工众所皆知的问题[4]。发电厂前厂长伊尔库茨克·维克多·鲍勃罗夫斯基的说法，这起事故可能是因为水轮发电机组不正常的启动所导致的，不正常的启动导致了水轮机蜗壳内的水流震动，或者事故肇因为为应付尖峰负载用电而让发电机组超载运转所致。并且，鲍勃罗夫斯基也表示，发电厂所在区域的供电状况是，时常透过让水力发电厂内的发电机组来超载运转以补足尖峰用电负载，而且因为水力发电厂的拥有单位其主要透过减少机组维护、安全与教育成本的投入来提高发电厂收益，因此其实该地区的电力系统已濒临崩溃。由于其他水轮发电机组的运转是在2号机崩溃后才停止，因此其他机组可能在事故发生后以无负载状态持续增加旋转速度，直到最终机组才慢慢减速完全停止[13]。他说他的前一任发电厂厂长 Valentin Bryzgalov 曾经警告过，当水轮发电机组开始发生垂直震动时，还让机组达到满载功率发电，是一件非常危险的事情。然后他还表示，如果当初发电厂的安全系统正常运作，以及在场的工作人员都遵守安全准则，就不可能发生如此灾难性的事故[13]。
发电厂的前总干事亚历山大·沃洛希诺夫表示，事故最有可能的原因是当初水轮机的“制造瑕疵”[16]。根据 Toloshinov 的说法，这种类型的水轮机动轮叶面构造并不是非常可靠，并且目前已知该水轮机在某些运转环境下，动轮会产生裂痕[17]。
2009年9月11日，俄罗斯水电集团对外驳斥了这起事故是因为溃坝淹没了设备大厅导致2号水轮机毁坏的指控。根据俄罗斯水电集团表示，大坝的位移状况是季节性发生的，并且近几年已经有减少发生的情形。2006年曾发生最大的位移纪录是141.5毫米或5.57英寸，然而这个数值仍低于大坝设计时的最大承受值145.5毫米（5.73英寸）。俄罗斯水电集团表示，大坝锚定脚与设备大厅之间位移的范围没有超过2.3毫米（0.091英寸），并且还小于两者之间的宽度距离（50毫米（2.0英寸）），因此，大坝并无法压毁设备大厅[18]。
2009年8月21日，一个支持车臣反叛集团的网站声称，他们对发电厂事故负责，并宣称这起事件事他们针对俄罗斯当局所发动新“经济战争”的一部分。不过俄罗斯当局针对该网站提出的要求驳回为“愚蠢”[19][20]。
搜救行动
事故发生后，溢洪道开始进行每日3至5厘米（1.2至2.0英寸）的调节泄洪，以降低水库的水位[21]。2009年8月24日，完成发电厂房洪水的抽水作业[22]。8月28日，搜救行动告一段落，并于2009年8月17日，哈卡斯共和国宣布紧急状态解除[10]。
后续影响
由于此次事故共计造成75人罹难，因此2009年8月19日，哈卡斯共和国宣布当天为此事故哀吊一天[23]。俄罗斯水电集团宣布，8月25日为该起事故的哀悼日[24]。8月22日在阿巴坎举行的节庆活动也被取消。由于事故发生，车尤姆席基（Cheryomushki）镇已被禁止销售烈性饮料[25]。
除了2号机以外，7号机与9号机也同样受到强大的冲击而严重损坏，而发电厂房的屋顶与天花板也因受到撞击而坠落在1号机与3号机顶盖之上而受到额外的损坏，其他4号、5号、8号以及10号机的损害较轻微。[26] 而6号机因灾害发生时正逢机组大修的时期，因此仅受到轻微的损害，是发电厂内10部水轮发电机组中，唯一一部没有因相关变压器短路而受到电气损坏的机组[27]。当大水涌入厂房时，立刻灌入发电机室与水车室，造成变压器爆炸[28]。灾后评估，1号与2号变压器严重毁损，3、4号及5号变压器状况较为良好，因此可以原机修复，其他损害包括，设备大厅的屋顶、天花板与楼板被摧毁。
2009年9月9日俄罗斯水电集团对外宣布此次事故所造成的灾害统计：
在事故后，从发电厂输出的发电量瞬间降为0。而邻近住宅区因事故发生而停电的状况亦仰赖其他邻近的发电厂调拨发电量而获得缓解。位于萨亚诺戈尔斯克和哈卡斯的铝炼制厂，则透过转切换厂内装设的备用发电机供电以代替毫无电力输出的电网[5][29]。直到2009年8月19日，停电区域才重新恢复供电[30]。尽管铝炼制厂仍以正常的生产线速度营运，但俄罗斯铝业联合公司（RUSAL）仍警告，以长远的角度来看，电力缺乏仍可能造成50万（49万英吨，55万美吨）的铝产量损失。并呼吁须加快博古恰内水力发电厂的施工进度，以弥补缺少的电力供应[31]。
这起事故也造成了漏油污染事件，发电厂受到事故影响，至少有40公吨（39长吨；44短吨）的变压器油沿着叶尼塞河向下游散布，整体污染面积共遍布超过80千米（50英里）[16][32]。因应事故发生，当时水坝的泄洪道共泄洪了2－3个小时，连带地将泄漏的油料向下游持续扩散，更让河岸周围的鳟鱼养殖业者受到水质污染影响总计有约400公吨（390长吨；440短吨）的鳟鱼因水质污染而死亡，其他野生动物是否也受到影响则未进行评估与调查。2009年8月19日，已扩散15千米（9.3英里）的长油污带抵达乌斯季-阿巴坎，当地架设了一条装设有浮动障碍与化学吸附剂的油污拦截索[33]。最终在2009年8月25日，所有的漏油被完全清除完成[34]。
发电厂事故爆发后，俄罗斯水电集团在莫斯科银行间货币交易所的股票暂停交易两天[5]。2009年8月19日重新开放交易后，俄罗斯水电集团的股价下跌了11.4%.[35]。在伦敦证券交易所，其股价也下跌了超过15%[5]。据统计，预估2013年俄罗斯水电集团的财务损失将高达165亿元卢布[36]该发电厂向俄罗斯保险公司 ROSNO 投保了2亿美元，另外也向安联集团以及慕尼黑保险公司重新投保。[37]
事故赔偿金方面，俄罗斯政府决定针对每一位罹难者的家属补偿100万元卢布（约31,600美元），以及每一位幸存者10万元卢布（约3,160美元），总计100万卢布作为赔偿。另外，俄罗斯水电集团也表示将提供1亿元卢布作为赔偿金[38]，并为13个尚有未成年子女，但家属因此次事故罹难的家庭购买住屋；另外并资助这些孩童的幼儿园与学校就学费用，并提供高等教育课程。最终还将在车尤姆席基拍摄特别节目以呈现发电厂的重建与发展，该城镇的居民大多数为发电厂的员工[39][失效链接]。
原发电厂厂长尼古拉·尼沃科（Nikolai Nevolko）被 Valerii Kjari 调任取代[40]。而部分的员工因其英勇的抢救行为而获得俄罗斯政府官方嘉许[8]。其中俄罗斯总理普京分别向尤里·萨尔尼科夫（Juri Salnikov）以及 Oleg Melnitchuck 授予正式的嘉许状。[8]
重建
事故发生后，复原工作开始进行，其中更换灾害中损坏的水轮机组预估需要长达4年的工期[29]，并投入超过2,000名人力来进行灾后的救援以及清理工作[41]。根据时任俄罗斯能源部长谢尔盖·什马季科的说法，光是单独发电厂房的重建费用就高达4,000亿卢布[31]。俄罗斯联邦储蓄银行已同意俄罗斯水电集团贷款2,000亿卢布用于发电厂的维修工程。[42]另外，俄罗斯水电集团也正在与欧洲复兴开发银行洽谈灾后复建的贷款事宜[43]。
根据俄罗斯水电集团的评估后表示，厂区内受灾较轻微的4号、5号以及6号水轮发电机组将可能被修复。而损坏过大的7号与9号水轮发电机组已无法修复因此已展开拆除作业[44]。设备大厅，加热系统，电力供应系统和污水隧道已开始维修作业[44]。由于泄洪道修复工程的所有施工期间皆在湖面结冻的时期，因此施工单位正在评估几种防止大坝结冰的方法[45]。设备大厅的修复工作已展开，大厅内的加热系统也正在修复，整体修复工程不分昼夜24小时的进行[46]。
为了配合架设在溢洪井用于维修的起重机КБГС-1000移动时需耗费的时间，因此当时溢洪井开始降低排洪量至1,105立方米每秒（39,000立方英尺每秒）[47]。
直到2009年11月26日，修复工作持续进行并与努力克服结冰的状况。首先，坝上所有的11座溢洪道闸门按照已划定的时间表平均开启放流，借此以降低冰块对坝下消能池结构的影响。另外，70支总输出为1500KW的热枪，暂时安装于已修复的设备大厅屋顶的底部，以防止结冰，并使用化学物质氯化镁六水合物（MgCl2 6 H2O）和机械方法防止结冰。[48]
到了2009年12月27日，发电厂内的1号、2号、3号、4号、7号、8号、9号以及10号水轮发电机组已开始或即将开始拆除作业。只有5号及6号机组因受损较小，因此以原机组修复方式持续作业中。其他机组的水轮机将分别先在组装工厂中制作或更新在送回发电厂内安装修复[49]。
2010年2月24日，6号机重新启动发电[50]。总统普京亲自来到发电厂按下6号机投入负载运转的切换钮。5号机于3月22日开始带负载运转[51]。
2010年4月14日，2号机及其周围之辅机设备的拆除作业完成[52]。到了2014年，发电厂内的所有既有的水轮机组换成新的[52]。
2010年6月30日，4号水轮发电机组在没有负载的状况下进行电气线圈的无水干燥启动测试，以利于接下来2010年以后切换至负载运转的准备[53]。2010年8月4日，4号机正式全面重新启用。
到了2010年7月，3号水轮机的组装作业仍持续进行中，并且预计在同年12月完成组装。全新的水轮发电机组相较于以往将具有更好的电气与流体动力学特性以及40年使用年限[54]。
2011年7月6日，装载着新水轮发电机组部件的货船自圣彼得堡离开[55]。
2011年7月8日，3号、4号以及5号水轮发电机组已可进行满载运转发电，6号机已进入备载状态[56]。
2014年11月11日，萨彦-舒申斯克水力发电厂的整体更新与修复工程全数完工重新启用。
袭击记者
据报导，2009年9月9日，地方新闻网站诺维福克斯（Novy Fokus）的编辑米哈伊尔·阿法纳西耶夫（Mikhail Afanasyev）在位于阿巴坎的家附近遭到攻击和殴打。事发稍早，他被当地的检察官办公室指控“他的新闻报告中传播造假的资讯以及诽谤救援人员”。阿法纳西耶夫相信，这起攻击事件“可能与他撰写有关发电厂事故的文章有关”[57]。
参见
- 八月诅咒
- 水力发电厂事故列表
资料来源
外部链接
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