XII.
Срабатывание защиты по снижению частоты выбегающих ГЦН
Ранее эксперимент проводился на мощности 700-1000 МВт, однако нагрузка была более, чем два раза меньше (ранее на выбег подключалось 2 ГЦН, в 1986 — 4 ГЦН и ПЭН). Повлияло ли снижение мощности до 200 МВт и рост нагрузки на течение эксперимента?
В момент начала выбега доступ пару закрывался через задвижки — стопорно-регулирующие клапаны (СРК), т. е. прекращалась подача пара на турбину, соответственно исчезал источник «раскрутки» ротора турбины. В тоже время генератор оставался под нагрузкой запитанных от него выбегающих ГЦН и ПЭН (торможение ротора магнитным полем генератора сохранялось). Соответственно, динамика ротора (в первом приближении) определяется запасенной кинетической энергией ротора, которая пропорциональна моменту инерции и квадрату частоты (Е=0.5*I*w^2, то есть определяется геометрией ротора и частотой вращения до выбега — величин практически постоянных при стационарной работе реактора) и торможением со стороны генератора, которое зависит от запитанного генератором оборудования во время выбега. Таким образом, снижение мощности до 200 МВт не оказывало влияния на продолжительность выбега.
Указывается, что ранее эксперимент не получался из-за проблем в системе возбуждения генерации тока. Проблемы были не в системе возбуждения, а в регуляторе этой системы — он рано отключал возбуждение. От него по проекту не требовалось такого длительного удержания возбуждения при снижении частоты.
В испытаниях до 1985 года система возбуждения при снижении скорости вращения ТГ рано отключала питание насосов, до включения дизель-генератора. Н. Карпан провёл испытание с налаженной системой возбуждения по программе.
Согласно одному из самых осведомленных исследователей аварии Константину Чечерову, очень важным моментом в развитии аварии явились действия автоматической системы защиты электроэнергетической системы (ЭЭС) блока, не допускающей функционирования ЭЭС собственных нужд реактора при нерегламентных снижениях частоты вращения и напряжения турбогенератора, что было установлено в исследовании НИКИЭТ. В 1986 двигатели ГЦН отключились защитой по напряжению, затем защитой по частоте (АЧР) отключился генератор.
Здесь возникает несколько важных вопросов: 1) почему составители программы, профессиональные электрики, не знали (или не озвучивали информацию) об этих рисках, ведь было совершенно очевидно, что турбина будет замедляться, напряжение будет падать? 2) почему этот критический эффект не был выявлен при более ранних испытаниях или выявлен, но почему-то не учтен? 3) автоматическое срабатывание защиты электроэнергетической системы блока требует коррекции эксперимента, почему ее не было?
Ответ на второй вопрос, возможно, связан с тем, что в более ранних испытаниях подключаемая нагрузка была меньше — более, чем в два раза, процесс замедления оборотов ротора был также как минимум в два раза меньше, т. е. защита по частоте могла срабатывать позже — через 24-30 сек.
В процесс выбега происходило снижение частоты вращения, выбегающего ТГ-8, что приводило к плавному, но значительному снижению производительности ГЦН (главных циркуляционных насосов). В результате срабатывания первой ступени защиты минимального напряжения (имевшей настройку по напряжению 0,75 Uн и задержку по времени 0,5–1,5 сек.) были отключены в течение 0,7 сек. четыре из восьми ГЦН (1.23'39,9" — ГЦН14; 1.2340" — ГЦН24; 1.23'40,5" — ГЦН13; 1.23'40,6" — ГЦН23), уже имевших перед отключением снижение исходной суммарной производительности более 20 %.
После отключения ГЦН, запитанных от ТГ8 защитой по напряжению, произошёл срыв подачи остальных ГЦН из-за кавитации при перегрузке по расходу (недостаточный подпор на всасе.
В результате происходило следующее:
«1.23'04" — начало испытаний, падение частоты и напряжения питания электродвигателей ГЦН и ПЭН, запитанных от выбегающего ТГ;
1.23'16" — срабатывание защиты по частоте с задержкой 30 сек.;
1.23'39"–1.23'40" — отключение четырех ГЦН и ПЭН, запитанных от выбегающего ТГ, по срабатыванию защиты по напряжению;
1.23'46" — отключение собственных нужд блока (всех насосов, всего оборудования, всех приборов, электрического освещения) по срабатыванию защиты по частоте…»
Как мы помним, кнопка АЗ-5, по официальным данным, была нажата примерно в это же время — 1 час 23 мин. 39 сек. (по телетайпу). Время начала испытаний выбега — 1 час 23 мин. 04 сек.
В этой связи посмотрим крайне интересное свидетельство одного из разработчиков программы бригадного инженера «Донтехэнерго» Метленко Геннадия Петровича:
«Когда обороты турбины снизились до 2 100, а частота соответственно до 35 Гц, напряжение 0,7 от номинального, я услышал раскатистый гром, как бывает при гидроударах. Звук шел со стороны машзала. Началась сильная вибрация здания. С потолка посыпался мусор. Было впечатление, что БЩУ разрушается».
По мнению К. Чечерова и авторов отчета НИКИЭТ, возможности аварии «были заложены в программе испытаний, точнее, в электротехнической схеме этих испытаний и внутренней защите электродвигателей ГЦН от нерегламентных режимов работы». Как ни странно, текст этой важнейшей работы К. Чечерова практически сложно найти в интернете, и она малоизвестна.
Уменьшение расхода как техническую причину начала перегрева ТВС и ТК предполагали и зарубежные, и отечественные эксперты. Самая первая правительственная комиссия, начавшая работу 27 апреля 1986 г. (группа замминсредмаша А.Г. Мешкова, материалы которой до сих пор не опубликованы, сделала вывод [xxxiii]: «авария... произошла в результате неконтролируемого разгона реактора вследствие запаривания ТК активной зоны из-за срыва циркуляции в контуре МПЦ».
Доклад ГПАН (1991 г.) признает факт отключения ГЦН, который подтверждается данными осциллографирования эксперимента, вместе с тем оспаривает выводы комиссии Мешкова, ссылаясь на то, что анализ теплогидравлического режима работы ГЦН, выполненный в конце мая 1986 г. представителями ОКБМ (разработчика ГЦН), института «Гидропроект» им. С.Я. Жука и ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского, якобы не подтвердил предположения о кавитации и срыве ГЦН.
Формально такая интерпретация возможно связана с тем, что: «После разрыва труб каналов расход по всем насосам (по записям на самописцах осциллографов) возрос почти до номинала. Практически вся вода шла в графитовую кладку и из насосов, и из сепараторов и превращалась в пар...»
Конец пятой части