俄罗斯萨杨水电站事故的教训与启示页PPT课件

1、俄罗斯萨扬水电站“817”事故的教训与启示国家电力监管委员会大坝安全监察中心2009.10一、工程概况二、事故情况三、事故原因四、事故教训五、启示与建议一、工 程 概 况 萨扬水电站位于俄罗斯西伯利亚叶尼塞河上游，总装机容量 6400 MW，保证出力 2120 MW，平均年发电量235亿kWh，是俄罗斯已建最大水电站。 电站挡水建筑物为混凝土重力拱坝，最大坝高245 m，坝顶长1066 m。 电站发电厂房为坝后式，长288 m、宽36 m。电站采用单机单管引水发电，压力钢管为外包混凝土坝后背管，直径7.5 m。电站进水口宽7.5m、高11.5m，设有快速闸门。 电站主接线采用扩大单元接线，每2

2、台机组与1组总容量为1600MVA的单相变压器组相连，每台单相变压器的容量为533MVA，高压侧电压500kV，位于厂坝间。 电站机组型式与主要参数：机组型式： 混流式-230/833-0-677 额定容量： 640 MW 最大容量： 735 MW最大水头： 220 m 额定水头： 194 m额定流量： 358 m3/s 转轮直径： 6.77 m额定转速： 142.8 r/min 飞逸转速 ： 280.0 r/min 水轮机转轮重量： 156 t 发电机额定电压：15.75 kV发电机转子重量： 935 t 发电机总重量：1860转子水冷方式：强制风冷 定子冷却方式：水冷 萨扬水电站1968年

3、9月开工建设，首台机组于1978年投入运行，1987年全部机组投入运行。电站业主是俄罗斯大型国有控股企业俄罗斯水电（RusHydro）公司。电站以500kV接入俄罗斯西伯利亚电网，发电量占俄罗斯水电公司总发电量的1/4。据称，萨扬水电站每年超过一半的电量，约 130 亿 kWh 供应给位于几十公里以外的全球最大铝业生产商俄罗斯铝业联合公司（UC RUSAL）所属两座大型炼铝厂以及铝箔厂。 该水电是俄罗斯最大的水电站，全球第六大水电站。 对俄罗斯萨扬水电站817事故原因的分析与推测 一、电站概况 对俄罗斯萨扬水电站817事故原因的分析与推测 一、电站概况 水轮发电机组剖面图 萨扬水电站萨扬水电站

4、萨扬水电站厂坝间布置萨扬水电站下游萨扬水电站厂房外观5机组发电机转子吊装（正常检修） 5机组水轮机转轮吊装（正常检修） 二、事故情况事故背景 从2009年1月至5月，2#机组按计划进行了维修和现代化改造，为其调速系统安装了一套新电动液压调节装置。2#机是电站里所有机组中最先进也是唯一安装此系统的机组。 2009年7月2日，俄罗斯水电公司宣布电站创造全程满出力运行的最高日平均发电记录。 事故发前一天，西伯利亚水电公司下属一个名为“鲁萨尔”的电站发生火灾，致使原本属于该电站担负的发电工作转到了萨彦舒申斯克水电站。 2009年8月17日事故发生前，10台机组中的9台在运行，总出力为4400兆瓦，6号

5、水轮机接受定期维护，处于备用状态。 事故发生时，水库处于较高的水位 事故发生在2009年8月17日当地时间8时13分（格林尼治时间 0时13分，莫斯科时间4时13分）； 先在2机组附近发出一声巨响，随后2#水轮机上盖及转子射出； 水柱从水轮机处的空腔喷入主厂房，淹没主厂房发电机层及下面各层； 电站中控室发出声光警报，电站出力下降到零，造成局部停电（包括厂用电源）； 9 时 20 分水轮机进水口工作门在坝顶被手动关闭，截断了冲入厂房的水流； 11时32分坝顶门机内移动式应急柴油发电机组启用 ； 11时40分，大坝溢洪道闸门被打开。 事故过程（根据俄罗斯水电公司8月24日发布的消息 ） 1：00事

6、故后果人员损失：75人死亡 ；电站损坏：10台机组收到不同程度破坏，厂房被摧毁；供电损失：在萨扬和哈卡斯铝冶炼厂的熔炉完全与电网电源切断。事故造成该地区25%的电力缺口； 环境破坏 ：40吨变压器油溢出，400吨养殖鲑鱼死亡 ； 经济损失：直接经济损失130亿美元，修复至少需要400亿卢布、5年时间。8月20日从飞机上拍摄的厂房破坏情况 厂房破坏情况 厂房破坏情况 厂房顶横梁8月19日拍摄的厂房破坏情况 厂房破坏情况 厂房破坏情况 厂房破坏情况 机组破坏情况事故前6#发电机维修中的定子和转子 由于事发时6#机没有运行，只受到轻微的水淹损害，是唯一没有受到电气损坏的机组 5#机被水淹，遭到电气损

7、坏，从照片上看不出土建结构的破坏迹象 事故后的3#机 3#和4#机组的电气和机械有中等水平损坏，一些结构周围的混凝土有损坏，由于更靠近破坏最严重的2#机，3#机组的土建结构损害程度更大 事故后的1#机 事故后的1#机 安装场转子磁极2机机架桥机下游桥机导轨事故后的1#机安装场之间事故后的10#机，可见控制盘柜相对完好 事故后的8#机 1#、8#、10#机组遭受很大的电气和机械损伤，一些结构周围的混凝土有损坏。 事故后的7#机-可见抬动迹象，盘柜基本完全破坏 抽干后的7#机机坑-可见风罩墙和楼板结构完全破坏，机墩结构受到部分损坏，蜗壳层混凝土应相对完整，油气罐、调速器泵等完全破坏 抽干后的7#机

8、机坑-定子解体7#水轮机层内部破坏情况1 7#水轮机层内部破坏情况2 7#水轮机层内部破坏情况3 事故后的9#机组 7#和9#机完全被摧毁，结构周围的混凝土受到极大破坏。由照片可以看出9#机所受损害程度小于7#机 事故后的2#机机坑油气系统、调速系统、控制盘柜、楼面板全部损坏 发电机上导轴承发电机转子损坏的柱子封闭母线事故后的2#机水抽干后的的2#机机坑机墩完全被摧毁，定子已经解体，水轮机、转子、上机架等部分被完全抬起，注意导叶处于开启状态 图片中可以看到的能够反映事故原因的现象有： 1至少 3 台机组（2、7和9）发生了现象类似的毁灭性事故； 2机组部件在旋转过程中被破坏，发电机风罩被摧毁；

9、 3水轮机顶盖脱落，残缺的水轮机导叶出现在厂房发电机层地面上，机组部件残骸由机坑内向上抛出； 41台单项变压器损坏严重，其余变压器、厂坝间地面、防火隔墙、背管表面基本完整。三、事故原因2号机组因各种原因首先发生破坏 1、俄官方初步意见2009年9月17日 (俄通社)- 俄罗斯联邦生态、技术和原子能监督局认为：事故的直接起因是对2号机组的操作失误，安全系统出现故障，自动设备因设置不利在遭到水流冲击后出现故障，并且输水通道的紧急关闭装置没有备用电源。2、俄罗斯官方调查报告10月3日发布的官方调查报告：事故直接原因是超负荷运转导致2#水轮机剧烈振动，随后其顶盖固定螺栓发生疲劳破坏。调查表明，事故发生

10、时，2#机组被调节至不被推荐的II区工作，很快水轮机罩的固定螺栓破坏，机组转动设备在2MPa水压作用下被顶出。事故后仅6颗螺栓仍起固定作用，其余49颗螺栓中，41颗发现了疲劳裂缝，8颗螺栓的破坏面积超过总面积的90%。俄方调查发现，萨彦水电站2机组在事故发生前几个小时曾次超极限运转。3、我国专家的推测（1）2号水轮机在机组有较大振动情况下，巨大的内水压力冲开了水轮机顶盖或在蜗壳与座环连接处的蝶形边与混凝土之间冲开，导致机组倾斜与飞逸；巨大的压力涌浪将2号机组转动部件从机坑喷出，伴随机械碰撞与电气短路发生巨大爆炸；巨大的高压水流迅速涌入水轮机层和发电机层，导致土建结构破坏，致使25号机组段机组厂

11、房顶盖坍塌，压坏了3、4、5号机组。 3、我国专家的推测（2）2号机组开机过程中，在调速系统隐患未消除情况下，运行人员操作不当，如异常的停机，突然关闭导叶，机组甩负荷，导叶未能达到空载开度，出现异常的水力过渡过程，水量突然增加，机组又突然过速，调速器失灵，导叶开度进一步加大，快速闸门未动作，机组飞逸时间过长（大于5 min），超过机组许用强度而破坏，巨大的涌浪将机组转动部件喷出，导致后续事故的发生。 根据以上分析和推测还原的事故过程如下： 1由于某种原因使机组进入失控（机组飞逸保护装置拒动或误动）的飞逸状态。（首先2机组甩负荷发生飞逸，引发整个电站与电网解列，进而导致运行中的其它机组飞逸） 2

12、机组高速旋转，剧烈振动，轴系失稳，转动部分与固定部分发生碰撞，在机组部件、发电机风罩被毁的同时，使机组瞬间进入制动状态。 3在机组瞬间制动过程中，通过水轮机转轮的水流产生强大的向上水推力造成机组转动部分抬起，引发抬机事故，破坏了水轮机顶盖和机组支撑结构。 4从水轮机顶盖涌出的强大水流将机坑内已被破坏的机组部件向上抛出，并破坏了厂房上部结构。 事故过程示意 2号机7号机和9号机四、事故教训发电机组投运30年来，只是进行了少部分机组的扩大性大修，设备老化情况较普遍；1994年10月对2号机组进行了技术改造，但仍存在一些设备缺陷（如改善机组稳定性能的补气装置不可靠等）2019年对该电站进行的审计中发

13、现其85%的技术设备需要更新 事故隐患年前就已存在，即从上世纪年代至今，整个设备是在危险状态下运转的。 （1）设备缺陷长期得不到整治终将导致事故的发生管理混乱，历史上事故多发：1979年5月23日，春汛涌入厂房，淹没了第一台机组；1979年7月4日该机组修复，大坝此时尚未完工；1985年一次强大的春汛摧毁了85%的溢洪道混凝土底板，将其锚筋拉开50mm，并将岩基冲刷出数米深的坑；1988年春汛给溢洪道造成了严重损坏，被迫将其运行水头降低了5m。 1993年，萨扬水电站实行了私有化后，又发生了一系列的产权纠纷，责任制不落实；“俄罗斯统一电力公司”总裁丘拜斯在接受电站时就明确要求“更换水轮机”；由

14、于电力需求不断增长，电站需要投资更新设备，不可能让电站停产，隐患始终得不到解决。（2）管理体制的变革和运行管理的混乱是事故的根源2机组在事故前几个小时曾次超极限运转，事故发生时，2#机组被调节至不被推荐的II区工作，机组运行工况严重恶化 ；在用电高峰，错误的通过水电站过载来抵偿峰荷，引起水轮机或发电机过载；电站所有者的主要目的是通过削减用于维护、投资、安全及教育的成本，来获得尽可能多的利益。 （3）不合理的运行方式是事故发生的诱因机组前没有安装任何蝶阀、球阀或筒阀等紧急操作设施；电站失去电源3小时19分后，应急备用电源才得以启动 ；2#机发生涌水事故1小时7分钟后，进水口事故门才由人工关闭 。

15、（4）应急管理机制不健全、应急措施不到位扩大了事故后果控制系统与原机组不匹配，导致机组飞逸或异常时保护系统没有及时起到保护作用；（5）更新改造设施与原有设施的不匹配是事故发生的重要因素电站运行人员对设备状况不了解没有严格执行设计的运行工况 事故发生后应急响应严重滞后，导致事故扩大和大量人员死亡 （6）水电站运行管理人员的素质和责任心决定了水电站的安全状况附：工程本身隐患1）厂房布置不尽合理机组控制盘柜均位于上游边墙，其后便是变压器。一旦变压器发生爆炸，极有可能损坏控制系统 1）厂房布置不尽合理厂房上部采用网架结构，下游边墙基本没有混凝土结构，在高压水柱的冲击下容易垮塌，对厂房内的油气、调速系统

16、等外露装置造成二次伤害，扩大事故范围。 2）电气和控制系统设计存在的问题 进水口闸门不能及时下门；机组前没有紧急关门设施； 无备用电源； 安全系统全部失效。说明电气和控制系统设计存在缺陷，导致事故情况下冗余度不够。另外2#机组的调速器也可能存在缺陷 3）水轮机建造存在的安全隐患 PO230/833-B-677水轮机采用了当时前苏联制造业最新结构工艺方案。投入运行后先后出现导叶空蚀、机组振动、水轮机转轮出现裂缝的问题。 据该电站一位前任董事长Alexander Toloshinov透露，此次电站事故极有可能是由于水轮机的“制造缺陷”引起的。他还说此类水轮机的叶片结构不是很可靠，并且已知，在某些工

17、况下，其内部会形成裂缝。五、启示与建议 大型，特别是特大型水电站是重要的民用战略设施，在国家经济发展和社会生活中发挥着重要作用。俄罗斯萨扬水电站817事故的严重后果和恶劣影响再次表明，水电站安全事关国家经济发展和社会安定大局，机电设备重大事故也会导致灾难性后果。工程蓄水前，要进行蓄水安全鉴定；工程竣工前，要进行竣工安全鉴定；对大型水电站工程，竣工安全鉴定都包含发电机组的机电设备；每台机组投入商业运行前要经过启动验收；每台机组并网前要经过并网安全性评价。1我国的水电工程建设程序较严格，安全状况较俄罗斯好我国的电力系统形成了有特色的安全生产监督体系和保障体系；企业自律，政府监管当前各大发电公司大多

18、是国有企业 ，具有体制优势；机电设备自动化程度比较高，许多电厂已经实现了“无人值班、少人值守” ；对设备实现随时小修、定期大修，日常又有较健全的技术监督网络，能够保证机电设备处于较好的工作状态；机电专业在水电站运行人员中专业人员多，责任心较强，素质相对较高；近十几年对水电站进行大规模的技术改造，大中型水电站基本上都采用了自动化水平更高也更安全的调速装置。 2、我国的电力行业的安全生产管理相对比较规范 水电站大坝安全运行水电站严格按照3号令实施监管；建议将大坝安全监管范畴延伸至水电站土建结构。发电运行安全强化竣工安全鉴定，将机电设备纳入所有水电站安全鉴定工作；加强并网安全性评价，强化对已投入运行

19、的并网发电机组的定期并网安评；进一步强化安全评价主体责任加强并网安全性评价的专业化管理强调对安全评价中发现的缺陷或隐患整改、落实的政府监管 3、应进一步加强对水电站大坝安全和发电运行安全的监管 派出机构负责普查，电监会抽查；强化企业对机电设备管理责任制的落实；督促企业不断健全和完善并严格执行各项规章制度；督促企业重视水电站机电设备的检修与维护；及时消除故障隐患；及时更换老化或不可靠的设备。 4、对运行水电站的设备安全状况进行普查和督查机组容量越大，事故释放能量越多，破坏力越大，后果越严重；在建、投运的高水头、大容量机组越来越多；对于采用巨型机组水电站的引水发电系统、机组、电力设备及其控制设备，应采用更为严格的安全设计标准和安全运行标准；现行的一些技术标准、运行管理标准大多不适应高水头、大容量机组的特点。5、及时修订、