Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 7/2017 vyšlo
tiskem 28. 6. 2017. V elektronické verzi na webu od 28. 7. 2017. 

Téma: Kabely, vodiče a kabelová technika; Konektory; Software; Značení a štítkování

Hlavní článek
Elektrická izolace a tepelná vodivost

Aktuality

Finálové kolo soutěže EBEC přivede do Brna 120 nejlepších inženýrů z celé Evropy Co vše je možné stihnout navrhnout, smontovat a následně odprezentovat během dvou dní? To…

Co si akce „Světlo v praxi“ klade za cíle V České republice se prvním rokem koná akce v oblasti světelné techniky, která chce…

Startuje hlasování veřejnosti o vítězích 9. ročníku ekologické soutěže E.ON Energy Globe V Praze byly 20. 6. 2017 slavnostně představeny nominované projekty 9. ročníku prestižní…

Nejnovější monopost týmu ČVUT eForce FEE Prague Formula se představil na Václavském náměstí Dne 16. června se v dolní části Václavského náměstí prezentoval tým Fakulty…

IQRF Summit 2017 svědkem reálných IoT aplikací Akce zaměřená na reálná řešení v oblasti chytrých měst, budov, domácností, transportu,…

Konference Internet a Technologie 17 Sdružení CZ.NIC, správce české národní domény, si Vás dovoluje pozvat na již tradiční…

Více aktualit

50 let vodního díla Lipno

Ing. Jiří Kohutka, redakce Elektro
(zpracováno podle vlastních podkladů a podkladů ČEZ)
 
Vodní dílo Lipno leží v Jihočeském kraji, v idylickém regionu Pošumaví. Bylo postaveno v letech 1951 až 1959 a je tvořeno dvěma vod­ními nádržemi s elektrárnami Lipno I a Lipno II.
 
Lipno I, jako hlavní z obou elektráren, je akumulační špičková vodní elektrárna, Lipno II, položená 12 km níže po toku Vltavy, slouží k vyrovnání kolísání jejího odtoku.
 
Obě stavby probíhaly současně a právě před padesáti lety – v červenci roku 1959 – bylo do zkušebního provozu uvedeno první turbínové soustrojí TG2 s výkonem 60 MW elektrárny Lipno I. Druhé soustrojí TG1 o tém­že výkonu bylo spuštěno počátkem prosince 1959. Do plného provozu byly elektrárny Lip­no I a II uvedeny rok po dostavbě.
 
Originální technické řešení vodního díla Lipno s elektrárnou instalovanou v podzem­ní kaverně v hloubce 160 m (!) pod povrchem přinášelo v průběhu stavby celou řadu nezvyk­lých problémů. Nedostatek odborných profe­sí, různorodá směsice lidí a personálu v pová­lečných letech, vysilující práce v kesonech*), nebezpečné výlomy kaverny v žulovém masi­vu (který byl zvláště nad kavernou strojovny často narušován kaolínovými vrstvami), výlom 220 m dlouhého tunelu pod úhlem 45° a od­padního tunelu do Vyššího Brodu, dlouhého 3,6 km – to všechno a mnoho dalších problé­mů se řešilo během stavby.
 
Zvěsti o 34 mrtvých během stavby, z nich o několika zalitých přímo v betonové hrázi, však nejsou oficiálně doloženy. Zato politické proce­sy spojené se stavbou doloženy jsou – „protistát­ní skupina Zenáhlík“ – v dubnu 1954 MUDr. Jo­sef Zenáhlík odsouzen ke čtrnácti letům věze­ní, hlavní inženýr stavby Lipna, díla II. pětiletky, Ing. Antonín Behemský pro „ohrožení státní­ho tajemství“ odsouzen na dva roky do vězení.
 
Hlavním cílem stavby vodního díla Lipno bylo energetické využití spádu 160m toku Vltavy v této oblasti k výrobě špičkové elek­trické energie, zajištění minimálního průtoku 6 m3·s–1 korytem Vltavy, a tím ochrana před do té doby pravidelnými povodněmi.
 

Historie stavby přehrady Lipno

 
Území náhorní šumavské roviny nad pů­vodní soutěskou u Lipna se již dávno jako by samo nabízelo k využití toku Vltavy pro vo­dohospodářské účely. Z geologického prů­zkumu vyplynulo, že v dávných dobách zde řeku Vltavu soutěska uzavírala mezi Čertovou stěnou a horou Luč v jezero. Když došlo vli­vem geologických změn k prolomení soutěs­ky, vyhloubila proudící voda v údolí v blíz­kosti dnešní Čertovy stěny členité koryto. Vznikly zde mohutné, mezi Lipnem a Vyš­ším Brodem až 12 km dlouhé peřeje s klesá­ním 160 m. V minulosti jimi přicházela s roč­ní pravidelností velká voda, která svou silou, nabytou v peřejovitém údolí, páchala znač­né škody. Jsou o nich četné záznamy v kro­nikách obcí mezi Frymburkem a Vyšším Bro­dem. O jedné z nejničivějších povodní je zá­znam z roku 1740.
 
Prvním krokem k využití energie vod­ního toku Vltavy v této oblasti bylo plave­ní dřeva. Druhým způsobem využití horní Vltavy byly mlýny a hamry, kterých bylo mezi Frymburkem a Vyšším Brodem více než dvacet.
 
První myšlenky na postavení záchytných přehrad jsou doloženy již z počátku 19. sto­letí a první vážná studie pochází z roku 1892, po další velké povodni v roce 1890.
 
Tehdejší návrh podle brožury inženýra Da­niela předpokládal stavbu záchytných nádrží u Frymburku a u Želnavy. Touto myšlenkou se zabýval sněm království Českého i v dal­ším období a stavební rada Jan Jirsík v roce 1899 též navrhl výstavbu několika přehrad. Došlo již i k projednávání tohoto projektu, ale zemědělci v uvažované oblasti nebyli ochotni prodat své pozemky.
 
V roce 1920 dochází k další velké povod­ni, a tak znovu ožívá myš­lenka vybudování přehrad či přehrady, která by zadržela vody z jarního tání na Šu­mavě. V roce 1930 umisťu­jí inženýři Zemského úřadu ve svých projektech stavbu přehrady poprvé na Lipno, přibližně do prostoru dneš­ních hrází. Ale ani tentokrá­te se nepodařilo vykoupit uvažovanou zátopovou plo­chu. Studie a projekt přehra­dy na Lipně s elektrárenskou turbínou vznikly až po dru­hé světové válce, zejména po odsunu Němců a znárod­nění loučovické papírny.
 
Studie vycházela ze skutečnosti, že nad Lipnem tekla Vltava jen s nepatrným spá­dem, umožňujícím dosažení velké nádrže ma­lým vzdutím. Tato okolnost a příznivé složení základové půdy ze žuly a ruly (jak se pozdě­ji ukázalo, příznivé pouze zdánlivě – kaolí­nové vrstvy) byly pak jedním z předpokla­dů vybudování vodního díla. Proto se studie dále zdokonalovala, aby pak byl v roce 1951 vypracován generální projekt výstavby vod­ního díla Lipno.
 
Avšak stavba přehrady, resp. pozemní prá­ce, byly zahájeny již v roce 1950: to mistr Bubla se se svými pěti minéry nastěhoval do hostince Anny Houfkové v Lipně a je­jich dynamitové nálože denně trhaly balva­ny žuly a rvaly ze země pařezy se spletí ko­řenů. Nyní se zdá neskutečné, že: „...studenti svazáci“ po příchodu na stavbu každodenně před začátkem práce připevnili na skálu sva­zácký prapor, zazpívali Hymnu demokratické mládeže...“, a pak začali krumpáči, lopatami a dřevěnými kolečky odstraňovat skálu pro budoucí silnici z Lipna do Frymburka.
 
Pokračoval potřebný geologický prů­zkum, v roce 1951 byly zahájeny přeložky silnic a zařízením staveniště započata vlastní stavba (obr. 1). Ta byla rozdělena na několik částí: Lipno I – hráz, hydrocentrála, vodo­vod do papíren Loučovice, úpravy ve zdrži, komunikace a sídliště. Stavbu hydrocentrá­ly tvořily vtokový objekt s česly, odpadní tunel, podzemí se šikmou šachtou pro ná­kladní výtah a rozvodna s příslušenstvím. Současně probíhající stavbu Lipno II tvoři­la hráz a hydrocentrála.
 
1952 – započata stavba přehradní hráze, 1954 – výlom první šachty, zahájena ražba štoly v podzemí. 1955 – po prvních letech starostí a dřiny první význačný úspěch: o půl třetí hodině noční 30. prosince 1955 budova­telé Lipna převedli Vltavu do nového koryta. Voda opustila své staré koryto a začala proté­kat základovými výpustěmi betonového gra­vitačního bloku hráze zbudovaného na pod­zim roku 1954.
 
1956 – dokončen výlom komory kulo­vých uzávěrů v podzemí a započata stavba nadzemní rozvodny 110 kV.
V polovině ledna 1957 byl zahájen výlom jádra v podzemní hydrocentrále, po jehož do­končení přišla na řadu betonáž a vlastní mon­táž turbín. V nejtěžších pracovních podmín­kách tu byly vylámány a vyvezeny tisíce ku­bických metrů skály. Vylámaná prostora byla vybetonována a upevněna několika sty kotev, které vyloučily možnost nepředvídaného po­škození díla a ohrožení lidských životů po­hybem vrstev a zasypáním prostoru budoucí elektrárny – obr. 2a, b.
 
S kotvením, které projektant předepsal, neměli pracovníci při stavbě Lipna dosud žádné zkušenosti a muselo se vyzkoušet ně­kolik způsobů, jak dostat beton do konce úzkého dlouhého vrtu. Při zkoušce nebylo možné kotvy ze skály vytáhnout ani tahem 26 000 kg. V témže roce byla dokončena sy­paná hráz.
 
1958 – montáž prvního soustrojí – nej­prve byly spuštěny výtahem v šikmém tu­nelu do podzemí čtyři části ocelové spirá­ly, potom i jednotlivé části generátoru a pod jeho podlahu turbíny. Ve druhé polovině září byly všechny čtyři díly spirály svaře­ny v jediný třicetitunový celek. Následovalo částečné napouštění jezera. 1959 – dokon­čení montáží technologie, nutné zkoušky a měření, dne 15. července 1959 v 17.55 hodin se uskutečnila první zkouška ener­getického soustrojí TG2. Lopatky turbíny se poprvé roztočily a turbosoustrojí začalo dodávat do sítě první kilowatty elektrické energie, 7. prosince 1959 – zahájilo provoz i druhé soustrojí TG1, pokračovaly dokon­čovací práce.
 

Lipenská vodní nádrž

 
Vodní elektrárny na horním toku Vltavy reprezentují skvělé počátky české elektroenergetiky, kterými byly v této oblasti nejpr­ve malé vodní elektrárny na Šumavě – Čeň­kova Pila, Černé jezero a Vydra ... a dal­ší. K jejich následovníkům – k elektrárnám Lipno I a II – nyní patří i moderní vltavské elektrárny Kořensko a Hněvkovice, uvedené do provozu v roce 1992.
 
Lipenská nádrž je s rozlohou 44 km2 (4 870 ha) největší umělé jezero v ČR. Leží v nadmořské výšce 726 m n. m., její obsah je 306 mil. m3. Délka vzdutí je 48 km, v nejšir­ším místě je 14 km široká.
 

Lipno I

Vodní elektrárna Lipno I se na­chází v podzemní kaverně (dutině, v tomto případě uměle vyláma­né) o rozměrech 65 × 22 m a výšce 38 m, vylámané ve skalním masivu v hloubce 160 m(!) pod terénem v blízkosti hráze – obr. 3a, b, c.
 
Do této hlubiny je voda vedena přes vtokový objekt s česlicovými poli dvěma ocelí vypancéřovaný­mi tlačnými šachtami o průměru 4,5 m a délce 160 m, přes komoru kulových uzávěrů o světlosti 2,5 m (obr. 4) na dvě plně automatizova­ná soustrojí s Francisovými turbí­nami (obr. 5a, b). Každá z obou turbín je pevně spojena s generáto­rem, který dosahuje při maximál­ním průtoku 46 m3·s–1 vody přes turbínu výkonu 60 MW.
 
Po odevzdání energie turbínám je voda odváděna 3,6 km dlouhým podzemním tunelem o průměru 7,5 m (obr. 6) do vyrovnávací ná­drže Lipno II ve Vyšším Brodě.
 
Generátorové soustrojí – každá ze dvou Francisových turbín má hltnost 46 m3·s–1, 24 rozváděcích, 17 oběžných lopatek.
 
Elektrická energie o napětí 15 kV je z ge­nerátorů vyváděna pomocí kabelů šachtou k transformátorům a do nadzemní rozvodny 110 kV. V nadzemním areálu je také rozvodna 22 kV, která zásobu­je elektrickou energií široké okolí.
 
Hráz elektrárny Lipno I slou­ží k zadržování vodní masy. Ze sta­vebního hlediska je kombinovaná – na pravobřežní straně je ze dvou tře­tin zemní – sypaná, zbývající část je gravitační betonová se dvěma bloky, kde jsou základové výpustě a přeli­vová pole. Celkem zde bylo ulože­no 70 000 m3 betonu, 600 t ocele a 300 t strojního zařízení. Hráz leží na říčním km 329,543, je dlouhá 296 m, její výška je 26 m.
 
Akumulační špičková vodní elektrárna Lipno I je provozová­na bezobslužně, s dohledem pou­ze jednoho pracovníka na směně. Najetí obou soustrojí na plný vý­kon je možné provést do 226 s, a umožňuje tak reagovat na potře­by energetické soustavy.
 

Lipno II

K vyrovnání kolísání odtoku z hlavní elektrárny Lipno I slouží v současné době již plně automa­tizovaná, dálkově ovládaná, bezob­služná malá průtočná vodní elek­trárna Lipno II ve Vyšším Brodě.
 
Generátorové soustrojí – prů­točná elektrárna Lipno II má jedno soustrojí s Kaplanovou turbínou o maximál­ní hltnosti 20 m3·s–1 a generátorem o výkonu 1,5 MW. Umožňuje řídit odtok i v případě, že je soustrojí vodní elektrárny Lipno I v opravě.
 
Hráz elektrárny Lipno II je kombinova­ná, zemní a betonová. V betonové části hráze jsou umístěny dva přelivy, štěrková propust a tři násosková pole. Hráz leží na říčním km 319,108, je 224 m dlouhá, 11,5 m vysoká.
 
Nádrž elektrárny má obsah 1,6 mil. m3, rozlohu 12,4 ha a leží ve výšce 558 m n. m.
 
Vodní dílo Lipno II bylo stavěno současně s Lipnem I. V době, kdy toto dílo vznikalo, bylo ojedinělým technickým řešením, umís­těným do mimořádných přírodních podmínek a nahradilo některá stávající i starší technická elektrárenská díla ležící mezi Lipnem a Vyš­ším Brodem (např. též geniálně postavenou elektrárnu firmy Ignác Spiro & Söhne u Vyš­šího Brodu (stavba 1894 až 1903).
 

Řízení a regulace

 
Všechny technologické pochody v obou elektrárnách jsou nyní již plně automatizová­ny. Najíždění, odstavování a regulace výkonu jsou řízeny dálkovým ovládáním z centrální­ho dispečinku vodních elektráren ve Štěcho­vicích u Prahy. Kontrolní činnost v nepře­tržitém provozu zajišťuje jeden pracovník ve směně. Rychlost najetí na plný výkon do ca tří minut umožňuje vodní elektrárně Lipno ovlivňovat výkonovou bilanci elektri­zační soustavy celé ČR.
 
Vyrobená elektrická energie se z podzemí od generátorů (obr. 7) vyvádí kabely přes blo­kové transformátory 15/110 kV do rozvodny R110 kV. Odtud je energie přenášena čtyřmi linkami do rozvodny Dasný, na transforma­ci 110/400 kV.
 
Z rozvodny 110 kV je ještě napájena roz­vodna R22 kV, kterou je zajištěna vlastní spo­třeba pro elektrárnu, a odkud se rozvádí osm linek pro celou oblast Lipenska. Rozvodny R110 kV a R22 kV jsou ovládány z dispe­činku v Českých Budějovicích.
 
Přístup do podzemní části elektrárny je šikmým tunelem o délce 210 m a sklonu 45° pomocí výtahu (obr. 8), jehož nosnost je 80 t. Doprava jiné technologie je dále zajištěna šesti jeřáby. Nejtěžším dopravo­vaným dílem v podzemí byl rotor generá­toru o hmotnosti ca 20 t. Rotor generátoru o hmotnosti 20 t se do podzemí dopravoval po částech a pak sestavil. Transformátory o hmotnosti ca 100 t byly do nadzemní roz­vodny dopravovány po železnici.
 

Rekreace

 
Lipenská přehrada slouží nejen jako zdroj ekologicky čisté energie, ale také jako turistické, rekreační a sportovní stře­disko.
 
Původně dřevařská osada Lipno je nyní centrem turistického ruchu, a to jak v létě, tak v zimě. V katastru obce je přístaviště lodní dopravy, lyžařský areál Kramolín a turistické centrum Marina. Obec Lipno leží v blízkosti přírodního parku Vyšebrodsko a národní pří­rodní rezervace Čertova stěna a Luč, s unikát­ním žulovým masivem, se zbytky přirozeného lesa, reliktního boru a suťového lesa.
 

Skupina ČEZ

 
Energetická společnost ČEZ je největším výrobcem elektřiny v České republice. Pro­vozuje v ČR třicet pět vodních, jedenáct uhel­ných, dvě jaderné a jednu sluneční elektrárnu.
 
Rozvíjí i výrobu elektřiny z větrných elekt­ráren a z biomasy. Kromě toho se skupina ČEZ zabývá těžbou surovin a prodejem elektřiny jak v tuzemsku, tak do zahraničí.
 
Skupina ČEZ se stala nej­větším investorem do životního prostředí, když v devadesátých letech minulého století inves­tovala ca 46 mld. Kč do sníže­ní emisí z uhelných elektráren na desetinu původního stavu.
 
Skupina ČEZ, posílená v roce 2003 o regionální energetické společnosti, se řadí mezi deset největších energetických subjektů v Ev­ropě a je nejvýznamnějším uskupením na trhu s elektři­nou ve střední Evropě.
 

Závěr

 
Od uvedení vodního díla Lipno do provozu byly všech­ny povodňové vlny transformovány tak, že již nedošlo k ohrožení okolí Vltavy pod Lipnem. Přes vodní dílo protékalo v maximu provozně 92 m3·s–1, což je hltnost obou turbín a součas­ně maximální propustnost koryta řeky. Maxi­mální přítok byl za dobu provozu 400 m3·s–1. Od zahájení provozu zpracovávala elektrárna Lipno I veškerou vodu z nádrže. Po revizi ma­nipulačního řádu je od června 1996 vypouš­těn do původního koryta Vltavy mezi Lipnem I a Lipnem II sanační průtok 1,5 m3·s–1.*)
 
Obr. 1. Zařízením staveniště v roce 1951 byla započata vlastní stavba vodního díla Lipno
Obr. 2a. Výlom kaverny pro podzemní hydro­centrálu ve skále 160 m pod povrchem v roce 1957...
Obr. 2b. ... a podzemní hydrocentrála dnes – generátory 2× 60 MW
Obr. 3a. Senzitivní mapa Li­penské elektrárny – dispozič­ní uspořádání elektrárny: 1. Hráz Lipenské přehrady, po­hled od rozvodny R 110 kV, 2. Tunel šikmého nákladního výtahu , 3. Komora kulových uzávěrů, 4. Podzemní kaverna – hyd­rocentrála, 5. Čelní stěna podzemní kaverny, skalní masiv, 6. Dva generátory o výkonu 2× 60 MW
Obr. 3b. Podélný řez vto­kem a podzem­ní hydrocent­rálou přehrady Lipno I s vyzna­čenými zlomy a hlavními puklinami v žule podle původní dokumentace
Obr. 3c. Schematický řez šikmým tunelem a hlavní kaver­nou a příčný řez šikmým tunelem podle původní dokumentace
Obr. 4. Přívodní komory kulových uzávěrů o světlosti 2,5 m
Obr. 5a. Za komorou s uzavíracími kulovými čepy jsou umístěny dvě Francisovy turbíny, každá o výkonu 60 MW
Obr. 5b. Vysloužilá Francisova turbína v areálu elektrár­ny Lipno
Obr. 6. Po odevzdání energie turbínám je voda odváděna 3,6 km dlouhým podzemním tune­lem o průměru 7,5 m do vyrovnávací nádrže Lipno II ve Vyšším Brodě
Obr. 7. Štítek s technickými parametry gene­rátoru
Obr. 8. Přístup do podzemní části elektrárny je šikmým tunelem o délce 210 m a sklonu 45° pomocí výtahu
 
Tab. Několik zajímavých tech. údajů
 

*) Pozn. redakce – keson – v případě vodního díla mohutná betonová stěna zabraňující pronikání vody pod tělesem hráze. Keson bylo zařízení z ocelových plátů ve tvaru ohromné krabice o hmotnosti 60 t. Kesonáři v otrockých podmínkách uvolňovali v kesonu kamení a zeminu, které se odtud vyvážely, přičemž se keson podhrabával, až se usadil v žádoucí hloubce. Nakonec se pracovní komora kesonu zalila betonem. Zaplněný keson pak vážil 230 t.
 
*) Povodeň 2002
V srpnu 2002 byly v krátké době za sebou dvě velké povodně. První se podařilo akumulovat, druhá však již svým rozsahem překročila možnosti akumulace a bylo nutno odpouštět vodu bez energetického využití.
 
Přes hrázové uzávěry Lipna I bylo odpouště­no 220 m3·s–1 a pod Vyšším Brodem odtékalo ca 330 m3·s–1 (běžně odtéká 6 až 20 m3·s–1). Tento odtok trval 38 h. Během povodně byl maximální jednohodinový přítok do jezera 838 m3·s–1 a prů­měrný 24hodinový pak 359 m3·s–1. Svým rozsahem byla povodeň výjimečná a přesáhla v hodnocení tisíciletou vodu.