Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé Stráně v Jeseníkách (12/2006) - 1.část

Na úvod začnu tím, že Vám připomenu, že výstavba elektrárny Dlouhé Stráně byla zahájena v květnu 1978, na počátku 80 let však byla stavba převedena do útlumového programu. V roce 1985 došlo k modernizaci projektu a porce 1989 bylo rozhodnuto stavbu dokončit. Do provozu byla uvedena roku 1996. Elektrárna ležící v katastru obce Loučná nad Desnou u Šumperka, se může pochlubit třemi „nej". Největší reverzní vodní turbínou v Evropě, největším spádem a největším instalovaným výkonem ve vodní elektrárně v České republice.

Pohled na dolní nádrž PVE Dlouhé Stráně

Detailní pohled na část horní nádrže PVE

Technické údaje přečerpávací elektrárny

Technické údaje vyrovnávací elektrárny

V elektrizační soustavě plní elektrárna několik významných funkcí:

• statickou (přeměna nadbytečné energie v soustavě na energii špičkovou – v době přebytku elektrické energie v síti, především v noci, se voda čerpá z dolní nádrže do horní a ve špičkách se vyrábí elektrický proud).
• dynamickou (plní funkci rezervy systému, poskytuje regulační výkon a podílí se na řízení kmitočtu soustavy)
• kompenzační (slouží k regulaci napětí v soustavě).

Technologie elektrárny je umístěna v podzemí, v kaverně o rozměrech 87,5 × 25 × 50 m a v komoře transformátorů o rozměrech 115 × 16 × 21,7 m. Horní nádrž, ležící na hoře Dlouhé Stráně v nadmořské výšce 1350 m, je s podzemní elektrárnou spojena dvěma přivaděči o délce 1547 m a 1499 m. Dolní nádrž leží na říčce Divoká Desná, má výšku hráze 56 m a kolísání hladiny 22,2 m. S elektrárnou je spojena dvěma odpadními tunely dlouhými 354 a 390 metrů o průměru 5,2 m.

Provoz elektrárny je řízen moderním počítačovým řídicím systémem, umožňujícím i řízení a kontrolu obou soustrojí ve všech režimech provozu jak z místa, tak z dozorny nebo dispečinku.

V dnešní první a několika následujících částech se budeme věnovat elektrotechnickému vybavení PVE.

K jejímu hlavnímu vybavení patří generátory, blokové transformátory, rozvodna 400 kV, kabelový vývod 400 kV, silnoproudé rozvody, venkovní vedení 400 kV a ostatní zařízení.

1. Generátory

V kaverně turbín jsou nainstalovány dva generátory, na které navazují rozběhové asynchronní motory. Generátor-motory Škoda ve spojení s reverzními Francoisovými turbínami pracují v turbínovém režimu jako generátory, při čerpání pak jako motory.

Generátor-motor je vertikální reverzní synchronní trojfázový stroj s přímým vodním chlazením statorového vinutí. Generátor má jedno radiální ložisko nad rotorem a jedno pod rotorem. Axiální ložisko je na víku turbíny a je dodávkou ČKD Blansko.

Skříň teploměrů pro ložiska vzduch generátoru

Hřídel a rozpěrná hvězda ložiska generátoru

Parametry stroje – štítek v generátorickém chodu

 Parametry stroje – štítek v motorickém chodu:

Přetížení alternátoru v motorickém chodu

Po dobu 30 minut může činný výkon na spojce dosáhnout 373 000 kW, přičemž cos φ bude 1 a kmitočet 51 Hz.

Jalový výkon

Rozběh soustrojí do motorického chodu se uskutečňuje pomocí asynchronního motoru na ose soustrojí. Buzení generátor-motoru je zajištěno za statické budicí soupravy. Její tyristorový měnič je napájený ze střídavého budiče, který je na ose generátor-motoru nebo z budicího transformátoru.

Účinnost v motorickém chodu při jmenovitém zatížení a cos φ = 0,95 je 98,43 %. Tolerance ztrát dle IEC ±10 %.V účinnosti jsou zahrnuty ztráty ve dvou radiálních ložiskscích a alikvotní část ztrát axiálního ložiska. Dále jsou v účinnosti zahrnuty ventilační ztráty a ztráty střídavého budiče.

Budící hodnoty

Detailní pohled na chlazení generátoru

Popis stroje

Kostra statoru je svařovaná, dělená na třetiny. Jho statoru je složeno z orientovaných plechů a je staženo svorníky mezi deskami z nemagnetického materiálu. Vinutí statoru je dvouvrstvé smyčkové, se zkráceným krokem a se dvěma paralelními větvemi spojenými do hvězdy. Vinutí je přímo chlazené demineralizovanou vodou. Ve vinutí jsou osazena čidla pro monitorování drážkových částečných výbojů. Pro měření teploty statorového vinutí, chladicí vody a magnetického obvodu jsou osazeny odporové teploměry. Na vnitřním obvodu statoru jsou nalepena čidla pro monitorování vzduchové mezery stroje. Informace ze všech čidel slouží pro trvalou diagnostiku generátoru.

Rotorové těleso je složeno z odlitého náboje s přišroubovaným horním a dolním hřídelovým čepem. Na náboji je naklínován skládaný věnec, stažený svorníky mezi dvěma radiálními ventilátory. Póly jsou listěné, složené z plechů a k věnci jsou připevněny kladivovými rybinami. Vinutí rotoru – cívky pólů – jsou z měděných pasů. Jsou vzájemně vyztuženy mezipólovými rozpěrkami.

Úpravna demineralizované vody pro chlazení statoru generátoru

Detailní pohled na zařízení úpravny demineralizované vody pro chlazení statoru generátoru

Horní hvězda a dolní hvězda je šesti ramenná svařovaná, ve střední části každé hvězdy je uloženo radiální ložisko.

Chlazení stroje je kombinované. Statorové vinutí je chlazeno vodou, rotor vzduchem. Chladicí vzduch je nasáván do prostoru mezi náboj a věnec rotoru, prochází mezi chladicími kanály ve skládaném věnci rotoru a vstupuje do mezipólového prostoru. Skrze ventilační kanály statorových plechů uniká vzduch do kostry, odkud přes chladiče vzduchu proudí do prostoru vně stroje. Část vzduchu lze použít pro vytápění strojovny. Teplý vzduch je veden ze dvou míst z kostry statoru do otvorů v podlaze šachty generátoru a dále do strojovny. Výfukové kanály jsou vybaveny dálkově ovládanými klapkami, sací ventil kanály jsou osazeny žaluziemi, které se uzavírají pomocí elektromagnetů v případě spuštění hašení CO2.

Přídavný vzduch je nasáván do šachty generátoru přes vzduchové filtry.

Horní vodicí ložisko je segmentové, se samočinným oběhem oleje v prostoru segmentů a nuceným oběhem oleje přes vodní chladiče. Ložisko je izolováno proti ložiskovým proudům.

Dolní vodicí ložisko je taktéž sametové se samočinným oběhem oleje přes šest vodních chladičů, umístěných na ramenech dolní hvězdy.

Celkový pohled na místnost s rozběhovými asynchronními motory

Detailní pohled na asynchronní rozběhové motory

2. Rozběhový asynchronní motor

Rozběh soustrojí do čerpadlového chodu je prováděn pomocným rozběhovým asynchronním motorem.

Parametry motoru:

Popis stroje

Jedná se o vertikální stroj s kroužkovou kotvou a odklápěčem kartáčů, jeho rotor je nasazen na hřídel generátor-motoru a stator je kotven k horní hvězdě generátor-motoru. Stroj nemá vlastní ložiska.

Kostra statoru je svařovaná. Magnetické jho je složeno z orientovaných plechů a staženo. Vinutí statoru je třífázové, dvouvrstvové, tyčové. Rotorová hvězda je svařovaná, na ní je naklínováno magnetické jho. Jho je složeno z orientovaných plechů. Motor je chlazen vzduchem, přičemž prostor asynchronního motoru je spojen s prostorem generátoru. Taktéž hašení rozběhového asynchronního motoru médiem CO2 je společné s generátorem.

K rozběhu trojfázového asynchronního motoru s kroužkovou kotvou slouží kapalinový spouštěč s motorovým pohonem pohybu elektrod a systémem chlazení elektrolytu.

...pokračování v příště.

Literatura
- PVE Dlouhé Stráně, kolektiv autorů, vydal ČEZ a.s., r. 1997