俄羅斯薩楊水電站事故的教訓與啟示頁PPT課件

1、俄羅斯薩揚水電站“817”事故的教訓與啟示國家電力監(jiān)管委員會大壩安全監(jiān)察中心2009.10一、工程概況二、事故情況三、事故原因四、事故教訓五、啟示與建議一、工 程 概 況 薩揚水電站位于俄羅斯西伯利亞葉尼塞河上游，總裝機容量 6400 MW，保證出力 2120 MW，平均年發(fā)電量235億kWh，是俄羅斯已建最大水電站。 電站擋水建筑物為混凝土重力拱壩，最大壩高245 m，壩頂長1066 m。 電站發(fā)電廠房為壩后式，長288 m、寬36 m。電站采用單機單管引水發(fā)電，壓力鋼管為外包混凝土壩后背管，直徑7.5 m。電站進水口寬7.5m、高11.5m，設有快速閘門。 電站主接線采用擴大單元接線，每2

2、臺機組與1組總?cè)萘繛?600MVA的單相變壓器組相連，每臺單相變壓器的容量為533MVA，高壓側(cè)電壓500kV，位于廠壩間。 電站機組型式與主要參數(shù)：機組型式： 混流式-230/833-0-677 額定容量： 640 MW 最大容量： 735 MW最大水頭： 220 m 額定水頭： 194 m額定流量： 358 m3/s 轉(zhuǎn)輪直徑： 6.77 m額定轉(zhuǎn)速： 142.8 r/min 飛逸轉(zhuǎn)速 ： 280.0 r/min 水輪機轉(zhuǎn)輪重量： 156 t 發(fā)電機額定電壓：15.75 kV發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量： 935 t 發(fā)電機總重量：1860轉(zhuǎn)子水冷方式：強制風冷 定子冷卻方式：水冷 薩揚水電站1968年

3、9月開工建設，首臺機組于1978年投入運行，1987年全部機組投入運行。電站業(yè)主是俄羅斯大型國有控股企業(yè)俄羅斯水電（RusHydro）公司。電站以500kV接入俄羅斯西伯利亞電網(wǎng)，發(fā)電量占俄羅斯水電公司總發(fā)電量的1/4。據(jù)稱，薩揚水電站每年超過一半的電量，約 130 億 kWh 供應給位于幾十公里以外的全球最大鋁業(yè)生產(chǎn)商俄羅斯鋁業(yè)聯(lián)合公司（UC RUSAL）所屬兩座大型煉鋁廠以及鋁箔廠。 該水電是俄羅斯最大的水電站，全球第六大水電站。 對俄羅斯薩揚水電站817事故原因的分析與推測 一、電站概況 對俄羅斯薩揚水電站817事故原因的分析與推測 一、電站概況 水輪發(fā)電機組剖面圖 薩揚水電站薩揚水電站

4、薩揚水電站廠壩間布置薩揚水電站下游薩揚水電站廠房外觀5機組發(fā)電機轉(zhuǎn)子吊裝（正常檢修） 5機組水輪機轉(zhuǎn)輪吊裝（正常檢修） 二、事故情況事故背景 從2009年1月至5月，2#機組按計劃進行了維修和現(xiàn)代化改造，為其調(diào)速系統(tǒng)安裝了一套新電動液壓調(diào)節(jié)裝置。2#機是電站里所有機組中最先進也是唯一安裝此系統(tǒng)的機組。 2009年7月2日，俄羅斯水電公司宣布電站創(chuàng)造全程滿出力運行的最高日平均發(fā)電記錄。 事故發(fā)前一天，西伯利亞水電公司下屬一個名為“魯薩爾”的電站發(fā)生火災，致使原本屬于該電站擔負的發(fā)電工作轉(zhuǎn)到了薩彥舒申斯克水電站。 2009年8月17日事故發(fā)生前，10臺機組中的9臺在運行，總出力為4400兆瓦，6號

5、水輪機接受定期維護，處于備用狀態(tài)。 事故發(fā)生時，水庫處于較高的水位 事故發(fā)生在2009年8月17日當?shù)貢r間8時13分（格林尼治時間 0時13分，莫斯科時間4時13分）； 先在2機組附近發(fā)出一聲巨響，隨后2#水輪機上蓋及轉(zhuǎn)子射出； 水柱從水輪機處的空腔噴入主廠房，淹沒主廠房發(fā)電機層及下面各層； 電站中控室發(fā)出聲光警報，電站出力下降到零，造成局部停電（包括廠用電源）； 9 時 20 分水輪機進水口工作門在壩頂被手動關閉，截斷了沖入廠房的水流； 11時32分壩頂門機內(nèi)移動式應急柴油發(fā)電機組啟用 ； 11時40分，大壩溢洪道閘門被打開。 事故過程（根據(jù)俄羅斯水電公司8月24日發(fā)布的消息 ） 1：00事

6、故后果人員損失：75人死亡 ；電站損壞：10臺機組收到不同程度破壞，廠房被摧毀；供電損失：在薩揚和哈卡斯鋁冶煉廠的熔爐完全與電網(wǎng)電源切斷。事故造成該地區(qū)25%的電力缺口； 環(huán)境破壞 ：40噸變壓器油溢出，400噸養(yǎng)殖鮭魚死亡 ； 經(jīng)濟損失：直接經(jīng)濟損失130億美元，修復至少需要400億盧布、5年時間。8月20日從飛機上拍攝的廠房破壞情況 廠房破壞情況 廠房破壞情況 廠房頂橫梁8月19日拍攝的廠房破壞情況 廠房破壞情況 廠房破壞情況 廠房破壞情況 機組破壞情況事故前6#發(fā)電機維修中的定子和轉(zhuǎn)子 由于事發(fā)時6#機沒有運行，只受到輕微的水淹損害，是唯一沒有受到電氣損壞的機組 5#機被水淹，遭到電氣損

7、壞，從照片上看不出土建結構的破壞跡象 事故后的3#機 3#和4#機組的電氣和機械有中等水平損壞，一些結構周圍的混凝土有損壞，由于更靠近破壞最嚴重的2#機，3#機組的土建結構損害程度更大 事故后的1#機 事故后的1#機 安裝場轉(zhuǎn)子磁極2機機架橋機下游橋機導軌事故后的1#機安裝場之間事故后的10#機，可見控制盤柜相對完好 事故后的8#機 1#、8#、10#機組遭受很大的電氣和機械損傷，一些結構周圍的混凝土有損壞。 事故后的7#機-可見抬動跡象，盤柜基本完全破壞 抽干后的7#機機坑-可見風罩墻和樓板結構完全破壞，機墩結構受到部分損壞，蝸殼層混凝土應相對完整，油氣罐、調(diào)速器泵等完全破壞 抽干后的7#機

8、機坑-定子解體7#水輪機層內(nèi)部破壞情況1 7#水輪機層內(nèi)部破壞情況2 7#水輪機層內(nèi)部破壞情況3 事故后的9#機組 7#和9#機完全被摧毀，結構周圍的混凝土受到極大破壞。由照片可以看出9#機所受損害程度小于7#機 事故后的2#機機坑油氣系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、控制盤柜、樓面板全部損壞 發(fā)電機上導軸承發(fā)電機轉(zhuǎn)子損壞的柱子封閉母線事故后的2#機水抽干后的的2#機機坑機墩完全被摧毀，定子已經(jīng)解體，水輪機、轉(zhuǎn)子、上機架等部分被完全抬起，注意導葉處于開啟狀態(tài) 圖片中可以看到的能夠反映事故原因的現(xiàn)象有： 1至少 3 臺機組（2、7和9）發(fā)生了現(xiàn)象類似的毀滅性事故； 2機組部件在旋轉(zhuǎn)過程中被破壞，發(fā)電機風罩被摧毀；

9、 3水輪機頂蓋脫落，殘缺的水輪機導葉出現(xiàn)在廠房發(fā)電機層地面上，機組部件殘骸由機坑內(nèi)向上拋出； 41臺單項變壓器損壞嚴重，其余變壓器、廠壩間地面、防火隔墻、背管表面基本完整。三、事故原因2號機組因各種原因首先發(fā)生破壞 1、俄官方初步意見2009年9月17日 (俄通社)- 俄羅斯聯(lián)邦生態(tài)、技術和原子能監(jiān)督局認為：事故的直接起因是對2號機組的操作失誤，安全系統(tǒng)出現(xiàn)故障，自動設備因設置不利在遭到水流沖擊后出現(xiàn)故障，并且輸水通道的緊急關閉裝置沒有備用電源。2、俄羅斯官方調(diào)查報告10月3日發(fā)布的官方調(diào)查報告：事故直接原因是超負荷運轉(zhuǎn)導致2#水輪機劇烈振動，隨后其頂蓋固定螺栓發(fā)生疲勞破壞。調(diào)查表明，事故發(fā)生

10、時，2#機組被調(diào)節(jié)至不被推薦的II區(qū)工作，很快水輪機罩的固定螺栓破壞，機組轉(zhuǎn)動設備在2MPa水壓作用下被頂出。事故后僅6顆螺栓仍起固定作用，其余49顆螺栓中，41顆發(fā)現(xiàn)了疲勞裂縫，8顆螺栓的破壞面積超過總面積的90%。俄方調(diào)查發(fā)現(xiàn)，薩彥水電站2機組在事故發(fā)生前幾個小時曾次超極限運轉(zhuǎn)。3、我國專家的推測（1）2號水輪機在機組有較大振動情況下，巨大的內(nèi)水壓力沖開了水輪機頂蓋或在蝸殼與座環(huán)連接處的蝶形邊與混凝土之間沖開，導致機組傾斜與飛逸；巨大的壓力涌浪將2號機組轉(zhuǎn)動部件從機坑噴出，伴隨機械碰撞與電氣短路發(fā)生巨大爆炸；巨大的高壓水流迅速涌入水輪機層和發(fā)電機層，導致土建結構破壞，致使25號機組段機組廠

11、房頂蓋坍塌，壓壞了3、4、5號機組。 3、我國專家的推測（2）2號機組開機過程中，在調(diào)速系統(tǒng)隱患未消除情況下，運行人員操作不當，如異常的停機，突然關閉導葉，機組甩負荷，導葉未能達到空載開度，出現(xiàn)異常的水力過渡過程，水量突然增加，機組又突然過速，調(diào)速器失靈，導葉開度進一步加大，快速閘門未動作，機組飛逸時間過長（大于5 min），超過機組許用強度而破壞，巨大的涌浪將機組轉(zhuǎn)動部件噴出，導致后續(xù)事故的發(fā)生。 根據(jù)以上分析和推測還原的事故過程如下： 1由于某種原因使機組進入失控（機組飛逸保護裝置拒動或誤動）的飛逸狀態(tài)。（首先2機組甩負荷發(fā)生飛逸，引發(fā)整個電站與電網(wǎng)解列，進而導致運行中的其它機組飛逸） 2

12、機組高速旋轉(zhuǎn)，劇烈振動，軸系失穩(wěn)，轉(zhuǎn)動部分與固定部分發(fā)生碰撞，在機組部件、發(fā)電機風罩被毀的同時，使機組瞬間進入制動狀態(tài)。 3在機組瞬間制動過程中，通過水輪機轉(zhuǎn)輪的水流產(chǎn)生強大的向上水推力造成機組轉(zhuǎn)動部分抬起，引發(fā)抬機事故，破壞了水輪機頂蓋和機組支撐結構。 4從水輪機頂蓋涌出的強大水流將機坑內(nèi)已被破壞的機組部件向上拋出，并破壞了廠房上部結構。 事故過程示意 2號機7號機和9號機四、事故教訓發(fā)電機組投運30年來，只是進行了少部分機組的擴大性大修，設備老化情況較普遍；1994年10月對2號機組進行了技術改造，但仍存在一些設備缺陷（如改善機組穩(wěn)定性能的補氣裝置不可靠等）2019年對該電站進行的審計中發(fā)

13、現(xiàn)其85%的技術設備需要更新 事故隱患年前就已存在，即從上世紀年代至今，整個設備是在危險狀態(tài)下運轉(zhuǎn)的。 （1）設備缺陷長期得不到整治終將導致事故的發(fā)生管理混亂，歷史上事故多發(fā)：1979年5月23日，春汛涌入廠房，淹沒了第一臺機組；1979年7月4日該機組修復，大壩此時尚未完工；1985年一次強大的春汛摧毀了85%的溢洪道混凝土底板，將其錨筋拉開50mm，并將巖基沖刷出數(shù)米深的坑；1988年春汛給溢洪道造成了嚴重損壞，被迫將其運行水頭降低了5m。 1993年，薩揚水電站實行了私有化后，又發(fā)生了一系列的產(chǎn)權糾紛，責任制不落實；“俄羅斯統(tǒng)一電力公司”總裁丘拜斯在接受電站時就明確要求“更換水輪機”；由

14、于電力需求不斷增長，電站需要投資更新設備，不可能讓電站停產(chǎn)，隱患始終得不到解決。（2）管理體制的變革和運行管理的混亂是事故的根源2機組在事故前幾個小時曾次超極限運轉(zhuǎn)，事故發(fā)生時，2#機組被調(diào)節(jié)至不被推薦的II區(qū)工作，機組運行工況嚴重惡化 ；在用電高峰，錯誤的通過水電站過載來抵償峰荷，引起水輪機或發(fā)電機過載；電站所有者的主要目的是通過削減用于維護、投資、安全及教育的成本，來獲得盡可能多的利益。 （3）不合理的運行方式是事故發(fā)生的誘因機組前沒有安裝任何蝶閥、球閥或筒閥等緊急操作設施；電站失去電源3小時19分后，應急備用電源才得以啟動 ；2#機發(fā)生涌水事故1小時7分鐘后，進水口事故門才由人工關閉 。

15、（4）應急管理機制不健全、應急措施不到位擴大了事故后果控制系統(tǒng)與原機組不匹配，導致機組飛逸或異常時保護系統(tǒng)沒有及時起到保護作用；（5）更新改造設施與原有設施的不匹配是事故發(fā)生的重要因素電站運行人員對設備狀況不了解沒有嚴格執(zhí)行設計的運行工況 事故發(fā)生后應急響應嚴重滯后，導致事故擴大和大量人員死亡 （6）水電站運行管理人員的素質(zhì)和責任心決定了水電站的安全狀況附：工程本身隱患1）廠房布置不盡合理機組控制盤柜均位于上游邊墻，其后便是變壓器。一旦變壓器發(fā)生爆炸，極有可能損壞控制系統(tǒng) 1）廠房布置不盡合理廠房上部采用網(wǎng)架結構，下游邊墻基本沒有混凝土結構，在高壓水柱的沖擊下容易垮塌，對廠房內(nèi)的油氣、調(diào)速系統(tǒng)

16、等外露裝置造成二次傷害，擴大事故范圍。 2）電氣和控制系統(tǒng)設計存在的問題 進水口閘門不能及時下門；機組前沒有緊急關門設施； 無備用電源； 安全系統(tǒng)全部失效。說明電氣和控制系統(tǒng)設計存在缺陷，導致事故情況下冗余度不夠。另外2#機組的調(diào)速器也可能存在缺陷 3）水輪機建造存在的安全隱患 PO230/833-B-677水輪機采用了當時前蘇聯(lián)制造業(yè)最新結構工藝方案。投入運行后先后出現(xiàn)導葉空蝕、機組振動、水輪機轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)裂縫的問題。 據(jù)該電站一位前任董事長Alexander Toloshinov透露，此次電站事故極有可能是由于水輪機的“制造缺陷”引起的。他還說此類水輪機的葉片結構不是很可靠，并且已知，在某些工

17、況下，其內(nèi)部會形成裂縫。五、啟示與建議 大型，特別是特大型水電站是重要的民用戰(zhàn)略設施，在國家經(jīng)濟發(fā)展和社會生活中發(fā)揮著重要作用。俄羅斯薩揚水電站817事故的嚴重后果和惡劣影響再次表明，水電站安全事關國家經(jīng)濟發(fā)展和社會安定大局，機電設備重大事故也會導致災難性后果。工程蓄水前，要進行蓄水安全鑒定；工程竣工前，要進行竣工安全鑒定；對大型水電站工程，竣工安全鑒定都包含發(fā)電機組的機電設備；每臺機組投入商業(yè)運行前要經(jīng)過啟動驗收；每臺機組并網(wǎng)前要經(jīng)過并網(wǎng)安全性評價。1我國的水電工程建設程序較嚴格，安全狀況較俄羅斯好我國的電力系統(tǒng)形成了有特色的安全生產(chǎn)監(jiān)督體系和保障體系；企業(yè)自律，政府監(jiān)管當前各大發(fā)電公司大多

18、是國有企業(yè) ，具有體制優(yōu)勢；機電設備自動化程度比較高，許多電廠已經(jīng)實現(xiàn)了“無人值班、少人值守” ；對設備實現(xiàn)隨時小修、定期大修，日常又有較健全的技術監(jiān)督網(wǎng)絡，能夠保證機電設備處于較好的工作狀態(tài)；機電專業(yè)在水電站運行人員中專業(yè)人員多，責任心較強，素質(zhì)相對較高；近十幾年對水電站進行大規(guī)模的技術改造，大中型水電站基本上都采用了自動化水平更高也更安全的調(diào)速裝置。 2、我國的電力行業(yè)的安全生產(chǎn)管理相對比較規(guī)范 水電站大壩安全運行水電站嚴格按照3號令實施監(jiān)管；建議將大壩安全監(jiān)管范疇延伸至水電站土建結構。發(fā)電運行安全強化竣工安全鑒定，將機電設備納入所有水電站安全鑒定工作；加強并網(wǎng)安全性評價，強化對已投入運行

19、的并網(wǎng)發(fā)電機組的定期并網(wǎng)安評；進一步強化安全評價主體責任加強并網(wǎng)安全性評價的專業(yè)化管理強調(diào)對安全評價中發(fā)現(xiàn)的缺陷或隱患整改、落實的政府監(jiān)管 3、應進一步加強對水電站大壩安全和發(fā)電運行安全的監(jiān)管 派出機構負責普查，電監(jiān)會抽查；強化企業(yè)對機電設備管理責任制的落實；督促企業(yè)不斷健全和完善并嚴格執(zhí)行各項規(guī)章制度；督促企業(yè)重視水電站機電設備的檢修與維護；及時消除故障隱患；及時更換老化或不可靠的設備。 4、對運行水電站的設備安全狀況進行普查和督查機組容量越大，事故釋放能量越多，破壞力越大，后果越嚴重；在建、投運的高水頭、大容量機組越來越多；對于采用巨型機組水電站的引水發(fā)電系統(tǒng)、機組、電力設備及其控制設備，應采用更為嚴格的安全設計標準和安全運行標準；現(xiàn)行的一些技術標準、運行管理標準大多不適應高水頭、大容量機組的特點。5、及時修訂、