Tua-bin nứt toác, vỡ đập thủy điện có sức chứa gấp 3 lần thủy điện Hòa Bình, hơn 2.000 cứu hộ được điều động: Là thảm họa kinh hoàng từng khiến thế giới chấn động

Rạng sáng 17/8/2009, tua-bin số 2 của nhà máy thủy điện Sayano–Shushenskaya, gần thành phố Sayanogorsk, Cộng hòa Khakassia (Nga), bất ngờ vỡ tung. Nước ào ạt tràn vào gian máy và phòng động cơ, khiến trần bê tông của nhà xưởng chứa các tua-bin sập xuống. Chín trong số mười tua-bin bị hư hại nặng hoặc bị phá hủy hoàn toàn.

Toàn bộ công suất 6.400 MW của nhà máy – nguồn cung cấp điện quan trọng cho lưới điện địa phương – bị mất hoàn toàn. Hậu quả là hàng loạt khu vực chìm trong bóng tối, các cơ sở công nghiệp lớn, trong đó có các nhà máy luyện nhôm, buộc phải chuyển sang chạy bằng máy phát điện diesel. Báo cáo điều tra chính thức được công bố ngày 4/10/2009.

Dấu hiệu cảnh báo từ nhiều năm

Tua-bin số 2 vốn đã “có bệnh” từ lâu. Ngay sau khi được lắp đặt năm 1979, thiết bị này liên tục gặp trục trặc: rò rỉ, rung động trục và hư hỏng ổ đỡ trong giai đoạn 1980–1983.

Từ tháng 3 đến tháng 11/2000, tua-bin được đại tu toàn diện. Các kỹ sư phát hiện nhiều hốc sâu tới 12 mm, vết nứt dài tới 130 mm trên cánh quạt và đã tiến hành khắc phục. Năm 2005, tua-bin 2 tiếp tục được sửa chữa, với các hư hỏng tương tự như lần trước.

Đến năm 2009, tua-bin này bước vào đợt sửa chữa định kỳ kèm hiện đại hóa. Đây cũng là tua-bin duy nhất trong nhà máy được trang bị bộ điều tốc điện – thủy lực mới. Tuy nhiên, mức rung của nó lại cao hơn hẳn các tua-bin khác, vượt ngưỡng cho phép từ đầu tháng 7/2009 và tiếp tục tăng nhanh.

Diễn biến vụ việc

Đêm 16 rạng sáng 17/8/2009, độ rung tăng mạnh, nhân viên vận hành nhiều lần cố gắng dừng máy. Công suất tua-bin 2 ban đầu 600 MW, giảm xuống 100–200 MW, rồi lại tăng – giảm liên tục. Mỗi lần như vậy, rung chấn càng dữ dội, đến mức các thiết bị địa chấn trong nhà máy cũng ghi nhận được.

Trong quá trình ngừng máy, roto bị đẩy trồi lên, tạo áp lực lớn lên nắp tua-bin – vốn được cố định bằng 80 bu lông đường kính 8 cm. Khi chín tua-bin đang vận hành tổng công suất 4.400 MW (tua-bin 6 đang bảo dưỡng), một tiếng nổ vang lên từ tua-bin 2. Nắp tua-bin bật tung, roto nặng 920 tấn bắn khỏi vị trí. Nước áp lực cao phun trào từ khoang tua-bin, làm ngập gian máy và các phòng phía dưới.

Ngay lập tức, bảng điều khiển trung tâm báo động, sản lượng điện tụt về 0, gây mất điện cục bộ. Các cửa thép nặng 150 tấn dẫn nước vào tua-bin phải đóng thủ công bằng kích thủy lực, mất 25 phút – gần sát mức thời gian tối thiểu. Máy phát điện diesel khẩn cấp được khởi động, 11 cửa xả tràn trên đập được mở hoàn toàn sau 77 phút.

Sau sự cố, hơn 2.000 nhân viên cứu hộ được điều động và cứu sống 14 người. Tuy nhiên, 75 người đã không may mắn và thiệt mạng.

Nguyên nhân và kết luận

Báo cáo chính thức khẳng định: Rung động quá mức là nguyên nhân chính, khiến các điểm liên kết của tua-bin 2, đặc biệt là nắp tua-bin, bị mềm và gãy. Tại thời điểm xảy ra sự cố, ít nhất sáu đai ốc trên các bu lông cố định nắp đã bị thiếu. Kiểm tra 49 bu lông thu hồi cho thấy 41 bu lông có vết nứt , tám bu lông bị hư hỏng tới hơn 90% tiết diện.

Lúc 8 giờ 12 phút sáng 17/8, tua-bin 2 bị điều chỉnh giảm công suất và rơi vào dải vận hành không khuyến nghị 265–570 MW. Ngay sau đó, các bu lông giữ nắp tua-bin đứt gãy, áp lực nước khoảng 20 bar đã đẩy toàn bộ cụm tua-bin – gồm nắp, roto và phần trên – bắn lên, phá hủy các thiết bị trong gian máy. Nước áp lực cao tràn vào, gây hư hại nặng các kết cấu nhà máy.

Thảm họa vỡ đập này đã khiến toàn bộ khu vực nhà máy chịu tổn thất nghiêm trọng: Tua-bin 2 bị phá hủy hoàn toàn, kể cả kết cấu bê tông xung quanh. Tua-bin 7 và 9 bị tàn phá nặng, kết cấu bê tông bị hủy hoại nghiêm trọng. Tua-bin 1, 8 và 10 hư hỏng điện và cơ khí nặng, kết cấu bê tông xung quanh cũng bị ảnh hưởng. Tua-bin 3 và 4 thiệt hại cơ – điện mức vừa, một phần bê tông xung quanh sứt mẻ. Tua-bin 5 ngập nước và hư hỏng điện. Tua-bin 6 đang bảo dưỡng nên chỉ bị ngập nhẹ, tránh được chập điện.

Thảm họa Sayano–Shushenskaya năm 2009 không chỉ gây mất mát to lớn về người và tài sản mà còn đặt ra cảnh báo nghiêm khắc về việc giám sát, bảo dưỡng các công trình thủy điện quy mô lớn. Đây là bài học đắt giá cho ngành năng lượng toàn cầu về tầm quan trọng của kiểm tra định kỳ, tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật và kịp thời xử lý các dấu hiệu bất thường.

Được biết, đập thủy điện Sayano–Shushenskaya vốn cao 233 mét, là loại đập vòm bê tông cốt thép. Chiều dài đỉnh đập là 1.000–1.070 mét, đỉnh ở cao độ 247 mét so với mực nước biển, chân đập ở cao độ 14 mét. Đập hoàn thành xây dựng năm 1971, đến khi xảy ra sự cố (năm 2009) đập mới gần 40 năm tuổi. Dung tích hồ chứa của đập vào khoảng 31,3 tỷ m3 - gấp khoảng hơn 3 lần so với hồ Thủy điện Hòa Bình của Việt Nam (9,45 tỷ m3 nước).