Projekt výroby a distribuce elektrické energie v Mondi Štětí

publikováno: 12. srpna 2021

Nový (třetí) hlavní rozvodný systém 6,3 kV pro zkratový proud 80 kA

Mondi v předešlých letech realizovalo velký investiční projekt EcoFlex ve své papírně ve Štětí. Hlavními oblastmi investic v největší české papírně byly modernizace papírenských strojů a výroby buničiny. Přidružená technická oddělení, jako je zpracování dřeva, vláknitá linka, odpařka, chemická regenerace, chladicí věže, kaustifikace, a samozřejmě výroba a distribuce energie, proto potřebovala také rozšíření a modernizaci.

Zdroj elektrické energie pro papírnu ve Štětí byl před realizací projektu zajištěn prostřednictvím konvenčního rozvaděče izolovaného vzduchem (air insulated switchgear, dále AIS) o výkonu 110 kV pomocí dvou vedení (overhead transmission line, dále OHL) o voltáži 110 kV, připojených k rozvodně v tepelné elektrárně v Mělníku. AIS a tři stožáry OHL na pozemku Mondi zabíraly plochu přesahující celá dvě fotbalová hřiště. Tato rozloha a skutečnost, že většina AIS dosáhla věku více než 50 let, vedly k rozhodnutí změnit stávající vysokonapěťové napájení na moderní, spolehlivé a prostorově úsporné řešení. OHL byla upravena tak, aby připojení z Mělníka skončilo na hranici areálu Mondi a bylo připojeno k portálu 110 kV, vybaveného bleskosvody a kabelovými koncovkami, které spojovaly dva okruhy nových podzemních kabelů 110 kV (underground cables, dále UGC) pro dodávku energie do papírny Mondi. Tyto kabely byly zakopány vedle vnitřní silnice vedoucí k nově postavené budově plynem izolované rozvodny (gas insulated switchgear, dále GIS) o výkonu 110 kV, která zabírá méně než 10 % předchozí oblasti AIS. Všech pět transformátorů 110 kV bylo připojeno k GIS pomocí UGC 110 kV.

Interní výroba energie vyžadovala masivní úpravy soustavy. Kvůli stavbě nového regeneračního kotle byla nainstalována nová sada parní turbíny a generátoru. Generátor (80 MVA; 10,5 kV) byl připojen zapouzdřenými vzduchem izolovanými vodiči (insulated phase bus, IPB) s novým rozvaděčem generátoru. Další IPB propojil systém s novým tříjádrovým transformátorem (110 kV / 10,5 kV / 6,3 kV). Výstup transformátoru 6,3 kV umožnil přímé připojení IPB k nově zavedenému internímu hlavnímu distribučnímu systému 6,3 kV (dimenzováno na zkratový proud 80 kA) vedle dvou již existujících a paralelně pracujících hlavních distribučních systémů 6,3 kV. Celkem bylo do rozšířeného napájecího systému papírny instalováno více než 60 vývodových rozvaděčových skříní 6,3 kV, včetně reaktorů omezujících zkratové proudy 6,3 kV na odchozích vedeních. V další fázi projektu byla v plánu modernizace druhé generátorové soustavy parních turbín. Pro zjednodušení budoucí výměny turbíny/generátoru byly nicméně také vyměněny stávající rozvaděče a transformátory generátoru (T6) včetně všech přípojek. Instalace tohoto transformátoru byla díky časovému tlaku opravdu jedinečným a velmi náročným projektem. Stávající transformátor (T6) byl v aktivním provozu a nebylo k dispozici žádné jiné umístění pro nový náhradní transformátor (T8) pro paralelní instalaci. Velikost transformátorů T6 a T8 se lišila, protože nová soustrojí turbín / generátorů byla navržena ve větší velikosti. A protože stávající základ z T6 nemohl být použit pro T8, demontáž spojovacích vedení, samotné T6 a její betonové transformátorové skříně včetně základů, stavba nových základů a umístění T8, připojení IPB, stejně jako 110kV UGC spojení se vším přidruženým řídicím a bezpečnostním vybavením, muselo být hotové do 35 dnů!

Na demontáž a stavbu nebylo možné alokovat více času, protože bychom způsobili nákladné prodloužení odstávky papírny. V průběhu se ukázalo, že projekt nelze včas realizovat konvenční metodou demontáže stávajícího systému, vykopáním většího základového otvoru a vybudováním konstrukce, která zajistí požadovanou dobu schnutí betonu. Zrodila se tak myšlenka postavit základy transformátoru v blízkosti výsledné polohy nad zemí na dočasném místě a zvednout ji po demontáži T6 na konečné místo. Po průzkumech půdy a výpočtech zatížení vyšlo najevo, že vyšší hmotnost trafo boxu a trafo s IPB včetně nosné konstrukce bude vyžadovat buď pilotové základy (během provozu T6 nemožné), nebo jiný skvělý nápad. Realizoval se tak speciální systém, který vrtal několik celků kolem dopravní skříně T6 a injektoval beton pod vysokým tlakem pod stávající základ, zatímco T6 byl stále v provozu.

Zhutňování půdy a výroba nových základových a přepravních prvků T8 (bočních stěn a střechy) jako prefabrikovaných dílů začaly více než dva měsíce před plánovaným datem instalace. Také instalace nového IPB co nejblíže stávajícímu generátoru na jedné straně, a novému trafo boxu T8 na druhé straně, začala již měsíce před plánovanou výměnou trafa. Problém s nezbytnou olejovou jámou pro transformátor by mohl být vyřešen, protože to umožňovala moderní konstrukce transformátoru, a to navzdory větší velikosti trafa oproti o něco menší velikosti olejové jímky. Stávající jáma poskytovala dostatečný objem a byla umístěna blízko základů trafo.

T6 byl vypnut a demontován, elektrické přípojky odstraněny, dopravní skříň s těžkou technikou vytlučena a nový plochý základ pro T8 na zhutněné půdě včetně všech uzemňovacích sítí a přípojek byl instalován do pěti dnů. Během tohoto období byl vedle místa vybudován speciální mobilní pásový jeřáb (750 t).

Již šestý den jsme byli svědky zdvihu základny transformátoru o hmotnosti přibližně 240 tun.

O šestnáct dní později byl umístěn transformátor, bylo dokončeno zařízení pro úpravu oleje, nainstalováno řídicí a bezpečnostní zařízení. V následujících dnech bylo provedeno kabelové připojení 110kV s těsněním a poslední připojovací práce pro IPB na střeše trafo boxu, oplocení a zkoušky zařízení.

Náběh celého systému proběhl úspěšně před plánovaným termínem! Bezprostředně poté byla zahájena demontáž starého přenosového vedení 110 kV a rozvodny AIS. Výstup 6,3 kV transformátoru umožnil přímé připojení IPB k nově zavedenému internímu hlavnímu distribučnímu systému 6,3 kV (dimenzováno na zkratový proud 80 kA) vedle dvou již existujících a paralelně pracujících hlavních distribučních systémů 6,3 kV.

Pro omezení maximálních povolených zkratových proudů byla instalována třífázová sada cívek reaktoru.

Do rozšířeného napájecího systému papírny bylo instalováno více než 60 jednotek rozvaděčových skříní 6,3 kV.

Díky této velké investici byla společnost Mondi Štětí nejen schopna významně zvýšit kapacitu své distribuční sítě elektrické energie, ale také vylepšit flexibilitu směrování generované elektrické energie co nejefektivněji do jednotlivých oddělení závodu na základě provozních požadavků. Nyní je možné izolovat, vypnout a obejít části distribuční sítě pro údržbové činnosti a opravu potenciálních poruch s minimálním narušením provozu papírny. Byla tak posílena stabilita a spolehlivost elektrického napájení závodu, zatímco nové generátory umožňují rychleji a efektivněji upravit tok energie i v širší oblasti.