Состояние оборудования изменилось всего за три с половиной месяца. Причем на самом оборудовании ничего не менялось. В этот период в эксплуатацию был введен ГРАРМ и выбран второй гидроагрегат в качестве приоритетного при регулировании, больше ничего не изменилось.
— Для чего вводили эту систему?
— В советское время благодаря трехсменному режиму работы предприятий, тому, что все заводы работали, обеспечивалось более равномерное потребление электрической мощности, поэтому нагрузка на ГЭС не менялась так быстро и неритмичности в графике работы станций было намного меньше. Но все изменилось, и режим потребления стал намного более дерганым» [20].
Таким образом, агрегаты СШГЭС оказались неприспособленными к новым требованиям. Для выполнения задач, которые на них были возложены в иной хозяйственной системе, было необходимо произвести специальные исследования и важные изменения в режимах работы и в управлении технологическим процессом. Это можно было сделать только совместно с конструкторами и производителями гидроагрегатов. Вводить машины в работу следовало очень осторожно, с постоянным множественным контролем, усиленным по сравнению с тем, который применялся в «штатных» советских условиях. Требовалось и усиление средств защиты.
Произошло совершенно противоположное — были отключены или ликвидированы даже минимальные средства защиты и контроля. В Акте сказано: «Система непрерывного виброконтроля, установленного на гидроагрегате № 2 в 2009 г., не была введена в эксплуатацию и не учитывалась оперативным персоналом и руководством станции при принятии решений. В период с 21.04.2009 по 17.08.2009 наблюдался рост показаний вибрации турбинного подшипника гидроагрегата № 2 примерно в 4 раза» [5].
Судя по заключениям обеих комиссий, фатальную роль в развитии катастрофы сыграла установка на СШГЭС новой автоматической системы управления технологическим процессом — АСУ ТП — взамен прежней, которая выработала свой нормативный срок и для модернизации которой отечественная промышленность уже не производила нужных технических устройств.
Через АСУ станция была включена в систему диспетчерского управления АРЧМ — ГРАРМ. АРЧМ — автоматическое регулирование режима энергосистем по частоте и перетокам мощности; ГРАРМ — групповой регулятор активной и реактивной мощности. В ходе ремонта с января по апрель 2009 г. второй гидроагрегат СШГЭС и был включен в систему ГРАРМ как приоритетный регулятор мощности энергосистемы Сибири. Эта функция предполагает резкие изменения нагрузки с частыми переходами через зоны нерекомендуемых режимов работы, которые создавали существенный риск для агрегата, выработавшего свой ресурс.
С.Г. Левченко пишет: «При практически выработанном нормативном сроке эксплуатации гидротурбин станция находится в усиленном режиме эксплуатации: выработка электроэнергии нередко превышает проектную. То есть задания по выработке электроэнергии и многократному постоянному изменению нагрузки от системного оператора не учитывали фактическое состояние оборудования» [17].
Но этот риск был многократно усугублен тем, что новая АСУ была разработана без учета ограничений, в рамках которых обеспечивался минимум безопасности в работе агрегата. В Акте сказано немногословно, но определенно: «В техническом задании на разработку ГРАРМ не учитывались особенности режимов работы и конструкции гидроагрегатов… Алгоритм воздействия ГРАРМ на гидроагрегат в ходе автоматического регулирования мощности и частоты не согласовывался с заводом — изготовителем гидротурбины… Задания по изменению нагрузки… путем автоматического управления регулирования мощности АРЧМ — ГРАРМ не учитывали специфику, срок службы и фактическое состояние установленного гидроэнергетического оборудования» [5].
С.Г. Левченко объясняет: «Дирекция СШГЭС без согласования с генпроектировщиком и заводом-изготовителем подготовила проектное задание на разработку и внедрение АСУ ТП, включающее в себя подсистему группового регулирования активной и реактивной мощности (ГРАРМ). Но ни повышенная вибрация в любом направлении, ни обрыв питания не вызывали автоматической остановки ГА и прекращения подачи воды. Система защиты работала исключительно в информационном режиме, кроме того, ГРАРМ не является обязательной системой и может быть выключена и персоналом станции, и по команде системного оператора. Система ГРАРМ не предназначена для защиты какого-либо оборудования, не может вести учет проходов через зону нерекомендованной работы, т. к. не всегда работает, а при нештатных ситуациях — ее основная функция — отключиться. В результате технологическая защита, существовавшая на СШГЭС, не предусматривала такую аварийную ситуацию, которая создалась на ГА-2.
Таким образом, на СШГЭС была нарушена общая система технологического управления: в системе АСУ ТП отсутствовал алгоритм, обеспечивающий закрытие направляющего аппарата в случае потери электрического питания и сверхнормативной вибрации. Быстропадающие затворы (аварийные) должны были опускаться от действия автоматических устройств, контролирующих недопустимое повышение частоты вращения гидроагрегата» [17].
Ю.К. Петреня, который имел возможность обсудить вопрос с разработчиком, говорит: «Стали регулировать машину [через] ГРАРМ, а в нем заложено изменение подъема или съема нагрузки со скоростью 30 мегаватт в секунду, или 300 мегаватт за 10 секунд. Я спрашиваю разработчика: а почему такая скорость? На что он мне отвечает: «Чем быстрей, тем лучше». К сожалению, этот ответ говорит о том, что разработчики алгоритма ГРАРМ выбирали параметры его работы без знания и исследования влияния этих режимов на сложные гидродинамические процессы, происходящие в оборудовании, поскольку выбор режимов и регулирование с помощью такого рода систем возможны только на базе натурных испытаний гидроагрегата, с исследованием всех параметров состояния оборудования и процессов, в нем происходящих. Не случайно при сдаче оборудования в эксплуатацию выполнялись натурные испытания гидроагрегата только для определенных условий. И только для этих условий было исследовано и изучено поведение гидроагрегата.
Поэтому ни изменения динамики конструкции весом 1600 тонн при изменении мощности, ни определенность происходящих при этом нестационарных, неоднородных гидродинамических процессов оборудования не известны разработчикам алгоритма. И можно предположить, что без натурных испытаний они и не могут быть правильно учтены при разработке алгоритма, а ссылки на сопоставление только по количеству переходов через нерекомендованные зоны, а также необоснованность заявления о том, что чем быстрее этот переход, тем лучше, являются дополнительным тому подтверждением.
— А почему именно со скоростью 30 мегаватт в секунду?
— Понятия не имею. Так устроен алгоритм ГРАРМ, который, опять же, с нами не согласовывался. Эта работа была выполнена по договору между Саяно-Шушенской ГЭС и «Промавтоматикой» с согласованием с сетевым оператором, без привлечения завода-изготовителя. По алгоритму ГРАРМ за восемь часов перед аварией было шесть нестационарных режимов разгрузки-нагрузки. Это примерно в 20 раз больше средних значений числа пусков-остановок, практикуемых, например, в стабильное с точки зрения потребления мощности советское время: маневренность ГА в среднем предполагалась в пределах 0,7–1,0 пуск-остановка в сутки. Эти режимы были проверены натурными испытаниями, под них были спроектированы система диагностики, система контроля и так далее. Это очень важная характеристика, потому что она определяет частоту входов и выходов в гидродинамически нехорошую среднюю зону мощностей, находясь в которой ГА объективно работает с «нехорошими» характеристиками, и в эту зону надо входить как можно реже, а вот насколько реже, нужно, опять же, измерять и считать» [20].