Postupná modernizace čerpací stanice Stranná

 

 

 

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:

http://www.abb.cz

http://www.poh.cz

 

Obr. 1. Historický snímek z výstavby z roku 1967

Obr. 3. Pohled do strojovny, v pozadí rozvodna vn s měniči