Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Postupná modernizace čerpací stanice Stranná

Zkušenosti s provozem regulovaných pohonů vn od ABB
 
Ing. František Bernat, CSc., produktový manažer, ABB s. r. o.
Ing. Petr Vít, ředitel závodu Chomutov, Povodí Ohře, s. p.
 
Čerpací stanice Stranná na řece Ohři pod Nechranickou přehra­dou patří k významným vodním dílům Chomutovska a Mostecka, neboť napájí průmyslový vodovod Nechranice. Ten zajišťuje zá­sobování celé této oblasti průmyslovou vodou. Od své výstavby prošla čerpací stanice Stranná mnoha přestavbami a moderniza­cí, přičemž k posledním úpravám došlo v roce 2008.
 
Čerpací stanice Stranná (dále jen jako ČSS) byla vybudována ve dvou etapách – 1. etapa byla dokončena v roce 1970 (ČSS I) a 2. etapa výstavby (ČSS II) skončila v roce 1983. Určitou dobu pracovaly obě části sou­běžně, v současnosti je ČSS I již zrušena. Od samého začátku byla ČSS určena jako součást zásobovacího systému, který zásobuje průmyslovým vodovodem oblast Podkrušno­hoří užitkovou vodou. V poslední době je část kapacity vyčleněna na naplňování vznikající­ho jezera Most, díky čemuž vznikne obří vod­ní plocha pro rekreační účely na místě býva­lého povrchového dolu Ležáky.
 
Čerpání vody začíná u vybudo­vaného jezu délky 55 m pod Nechra­nickou přehradou, jenž vytváří potřeb­né vzdutí před vtoky do ČSS.
 
Do ČSS prou­dí voda dvěma ka­nály s tabulovými uzávěry o rozmě­rech 3 × 3 m a dále přes hrubá a jemná česla, která jsou vybavena stroj­ním čištěním.
 
Původně měla ČSS v době do­končení šest vertikálních čerpa­del VD 600 z produkce Sigmy Lutín. Dvě krajní čerpadla byla poháněna kroužkovými motory Siemens s regulací podsynchron­ní kaskádou v otáčkovém rozsa­hu 550 až 730 min–1(Q = 550 až 1 000 l·s–1). To bylo na svou dobu poměrně moderní řešení. Tato čer­padla s jejich pohony jsou však od předposlední rekonstrukce v roce 2001 mimo provoz. Do této re­konstrukce byla zbývající čtyři čerpadla poháněna přímo spína­nými 6kV motory Elin o výkonu 1 600 kW při 740 min–1.
 
Dvě výtlačná potrubí DN 1 200 mm a délky 1,7 km vedou do kopce k přelivovým objektům. V ČSS jsou u zpětných klapek instalovány protirázové ochrany potrubí vybavené větrníky. Od přelivových objektů vede již gra­vitační vodovod o délce přibliž­ně 20 km potrubím 2× DN 1 200 do prostoru Mostecka, k nimž před třemi roky přibyly odboč­ky DN 800 pro napouštění jeze­ra Most. Výškový rozdíl je zde 130 m vzhledem k přelivovým objektům.
 
Při první významné přestavbě v roce 2001, kterou zajišťovala firma ABB, došlo k úpravám jak na hydrau­lické, tak zejména na elektrické části ČSS. V hydraulické části byl instalován nový čis­ticí stroj na jemných česlích, byla odstraněna dvě krajní regulovaná soustrojí a místo dvou ze čtyř zbývajících čerpadel byla instalová­na menší a účinnější čerpadla s Q = 600 l·s–1 při 1 000 min–1. Dále byla zcela přepracová­na komora uzávěrů. Rovněž řízení ČSS bylo zcela zmodernizováno instalací nového řídi­cího systému napojeného na velín vodního díla Nechranice. Tím byl umožněn provoz ČSS pouze s dozorem.
 
Z elektrického hlediska byla zásadní změ­nou regulace pohonů. Po rekonstrukci roz­vodny 110/6 kV byly na síť 6 kV připojeny přes třívinuťové transformátory dva vysoko­napěťové měniče frekvence ABB ACS 1 000 napěťového typu, a to tříúrovňové, každý o výkonu 1 500 kW.
 
Jejich nespornou výhodou jsou jednak níz­ké harmonické generované do sítě a téměř čistě sinusový průběh jak proudu, tak i na­pětí na svorkách motoru.
 
Motory zůstaly původní, což bylo výhod­né i z mechanického hlediska. Rotory původ­ních čerpadel byly totiž zavěšeny na horních nosných axiálních ložiskách těchto motorů.
 
Statorové vinutí motorů bylo přepojeno z hvězdy do trojúhelníku, aby se dosáhlo na­pětí 3,3 kV. Současně však bylo nutné zkon­trolovat drážky rotoru s ohledem na zvýšené mechanické namáhání odstředivou silou, ne­boť zmíněná nová čerpadla menšího výkonu mají otáčky 1 000 min–1. Naopak jsou mo­tory odlehčeny z izolačního hlediska – jsou napájeny sinusovým napětím 1,73krát menším, než je jejich jmenovité napětí. Navíc tento typ měniče frekvence nevytváří žádné souhlasné napětí (Com­mon Mode Voltage).
 
Celá ČSS byla koncipová­na se stoprocentní redundancí. Čerpané množství vody však v minulosti klesalo. Proto při popisované rekonstrukci v roce 2001 byla zvolena liniová kon­cepce dvou měničů frekvence, přičemž každý napájel přes vn stykače buď velké, nebo malé čerpadlo. Při přepnutí si měni­če frekvence změní i příslušnou sadu parametrů.
 
V každé ze dvou vodních cest jsou tak kladeny mimořád­né požadavky na spolehlivost měniče frekvence a jeho napáje­cího transformátoru. To se také během provozu v této koncepci plně prokázalo. Kromě pláno­vaných výměn ventilátorů do­šlo pouze k poruše jednoho prv­ku IGCT, který přestal spínat, a byla vyměněna karta regulu­jící dobíjení zálohovacího aku­mulátoru.
 
Při provozu zařízení se uká­zalo, že v letních měsících při abnormálním horku stoupá tep­lota v hale motorů a měničů na hodnoty přes 30 °C, a proto se vedení ČSS rozhodlo zásad­ně rekonstruovat ještě původní ventilační systém a instalovat chladicí ventilátory i na měni­čové transformátory. Ty však běží pouze při zvýšené teplo­tě okolí.
 
Již od přelomu 3. tisíciletí se intenzivně pracovalo na pro­blému zajištění původní lomo­vé jámy dolu Ležáky v Mostu, na jejímž okraji se nachází zná­mý přesunutý gotický chrám z původního města Most. Po velmi důkladném zvážení růz­ných možností bylo rozhodnu­to o hydrické rekultivaci této jámy a vytvoření velkého re­kreačního jezera. Při maximál­ní hloubce kolem 70 m je k za­topení třeba téměř 70 mil. m3vody. Nejprve se počítalo s vy­užitím řeky Bíliny. Pro její vel­ké znečištění a nedostatečnou kapacitu zdroje, však bylo roz­hodnuto právě o využití Prů­myslového vodovodu Nechra­nice. To znamenalo pro ČSS dodávat vodu z Ohře do toho­to umělého jezera po dobu při­bližně tří roků. Termín dokončení napuštění jezera je plánován na konec roku 2011.
 
Proto došlo v roce 2008 k instalaci dalšího měniče frekvence, který posílil manipulační variabilitu ČSS a optimalizoval účinnost při různých provozních stavech. Byl opět zvolen modernizovaný měnič typu ACS1000 o vý­konu 900 kW.
 
Zároveň bylo změněno liniové sché­ma ČSS tak, že dvě velká čerpadla o Q = 1 100 l·s–1 byla spojena přímo kabelem s původními měniči frekvence 1 500 kW.
 
Nový měnič frekvence 900 kW byl připojen na původní vn stykače a může pohánět jedno nebo druhé malé čerpadlo o Q = 600 l·min–1.
 
Rovněž tento třetí měnič frekvence se plně osvědčil svou spolehlivostí. Tato řada ji má danou již svou koncepcí minimálního množství výkonových součástek, robust­ností, nepoužíváním tavných pojistek a ve­stavěnými hardwarovými a softwarovými ochranami.
 
ČSS představuje pro několik strategických odběratelů nenahraditelný zdroj vody, a tak bylo v poslední době uskutečněno velmi za­jímavé ověření možnosti nouzového napáje­ní pohonu čerpadla z dieselagregátu. Protože dieselgenerátor představuje síť o velmi ome­zeném zkratovém výkonu, vyskytuje se ne­bezpečí nestability procesu v důsledku nesla­děných regulačních zásahů napájeného agre­gátu na straně jedné a měniče frekvence na straně druhé. Mechanismus může probíhat tak, že při požadovaném zvýšení mechanic­kého výkonu čerpadla může dojít ke zpoždění regulace paliva do motoru agregátu. Na nedo­statek výkonu reaguje měnič snížením otáček, avšak následně již dochází ke zvýšení dodáv­ky paliva a k případnému přeregulování. Pa­ralelně s tím dochází též k regulačním zása­hům v buzení generátoru. Tím se může celá soustava dostat do narůstajících kmitů, které vedou až k výpadku soustrojí.
 
Proto byla zkouška pečlivě připravována. Byl vybrán dieselagregát renomované značky se jmenovitým výkonem 2 000 kW pro napá­jení soustrojí o výkonu 900 až 1 000 kW. Mír­ně byly upraveny rovněž regulační konstanty měniče. Dieselagregát o napětí 400 V byl při­pojen na přípojnice 6 kV přes opačně zapo­jený (zvyšovací) transformátor 2 000 kV·A.
 
Zkouška dopadla příznivě již při prvním pokusu. ČSS je tedy zabezpečena i proti ne­očekávanému výpadku sítě 110 kV, což se v minulosti za extrémně špatných povětrnost­ních podmínek již stalo (pád stožáru).
 
ČSS tak plní v současnosti dva úkoly – jednak dodává vodu pro průmyslové podni­ky Mostecka a Chomutovska a jednak zatá­pí jámu vznikajícího jezera Most. Jezero je v době zveřejnění tohoto článku již více než z poloviny napuštěno.
 
Další informace lze získat na internetových adresách:
 
Obr. 1. Historický snímek z výstavby z roku 1967
Obr. 2. Dva vedle sebe stojící vysokonapěťové měniče frek­vence ACS 1000
Obr. 3. Pohled do strojovny, v pozadí rozvodna vn s měniči
Obr. 4. Intenzifikace chlazení transformátorů při vyšších teplotách okolí
Obr. 5. Liniové schéma napájení pohonů podle současného stavu
Obr. 6. Postupné naplňování jezera Most
Obr. 7. Celkový pohled na jezero Most před zahájením napouštění