Kompletně sestavený rozváděč ELK-3 v TR Chodov
Transformovna Chodov je jedním z klíčových napájecích bodů pro Prahu, který byl jako první v České republice vybaven zapouzdřeným rozváděčem se jmenovitým napětím 420 kV. Původní rozváděč, uvedený do provozu v roce 1997, již vykazoval značné technologické opotřebení a následně také vyšší poruchovost. Tento stav společně s potřebou rozšířit stávající transformovnu o další pole vedl společnost ČEPS, a.s. k rozhodnutí transformovnu modernizovat a stávající zapouzdřenou technologii vyměnit za novou.
Při výběru nové technologie padla volba na technické řešení s jednofázovým rozváděčem typu ELK-3 se jmenovitým napětím 420 kV a zkratovou odolností 50 kA, vyráběným společností ABB. U tohoto typu rozváděče je každá fáze umístěna zvlášť v kovovém pouzdře naplněném izolačním médiem.
Totožný typ zapouzdřeného rozváděče byl již v letech 2010-2011 instalován v transformovně Chotějovice, která byla vybudována v návaznosti na potřebu vyvedení výkonu tehdy nově vybudovaného zdroje 660 MW v elektrárně Ledvice do přenosové soustavy 400 kV. Oproti tehdejšímu řešení využívá současný rozváděč inovovaný výkonový vypínač. Předchozí řešení rozváděče disponovalo dvoukomorovým vypínačem, u něhož jsou dvě vypínací komory řazeny v sérii, a vypínač tedy tvoří dvojice systémů kontaktů. Při tomto řešení je nutné zajistit rovnoměrné zatížení obou komor prostřednictvím vyrovnávacích kondenzátorů.
Řešení použité v transformovně chodovské rozvodny již disponuje jednokomorovým vypínačem s jedním systémem kontaktů, což nevyžaduje vyrovnání napětí jako u předchozího provedení a vzhledem k jeho zjednodušení je příznivější i z hlediska údržby.
Ovládací mechanismus vypínače je hydraulicko-mechanický. Tento vysoce spolehlivý pohon kombinuje sériově řazené diskové pružiny, v nichž je uchována (nastřádána) mechanická energie k provedení spínacích operací, s unikátním hydraulickým systémem. Jeho prostřednictvím dochází k přenosu pohybu, vyvolaného přeměnou uchované mechanické energie v pružinách na kinetickou, až na samotné hlavní kontakty vypínače.
Díky uvedenému principu není nutné využívat tak velké množství standardně se opotřebovávajících součástí, a přesto docílit výborných provozních vlastností pohonu. Společnost ABB využívá uvedený princip pohonu zvláště u technologií, na něž jsou kladeny ty nejpřísnější nároky na spolehlivost a stabilitu provozních parametrů, jako jsou právě zapouzdřené rozváděče anebo generátorové vypínače. Vysoká spolehlivost pohonu využívající uvedený princip byla už v minulosti prokázána i studií CIGRE1.
Jako izolační médium je v rozváděči využit plyn SF6, a to i přesto, že nepředstavuje tu nejekologičtější alternativu (přispívá ke skleníkovému efektu). Do současné doby totiž nebyla v energetice pro obdobné aplikace a zejména takto vysoké napěťové hladiny nalezena taková náhrada, která by se přiblížila vynikajícím dielektrickým vlastnostem plynu SF6.
Plynový prostor rozváděče je rozdělen těsnicími prvky a izolátory tak, aby případné vypuštění plynu z jakéhokoliv úseku mělo minimální dopad na provozuschopnost jednotlivých polí rozváděče. Připojení rozváděče na přívodní linky nadzemního vedení a transformátorová pole jsou realizována přes již zmíněná zapouzdřená vedení zakončena průchodkami SF6/vzduch s kompozitními izolátory.
Dále je v porovnání s řešením v transformovně Chotějovice rozdílné provedení polí podélného dělení přípojnic a měření napětí. V transformovně Chodov jsou pole podélného dělení vybavena vypínači, což umožňuje oba úseky přípojnic rozváděče propojovat i pod zatížením. Měření napětí je provedeno přístrojovými transformátory s integrovaným odpojovacím zařízením. Měření napětí na přípojnicovém systému je navíc provedeno ve všech fázích oproti rozváděči v Chotějovicích, kde je toto měření jednofázové.
Technické údaje rozváděče ELK-3
- Nejvyšší provozní napětí sítě: 420 kV
- Jmenovité výdržné napětí při atmosférickém impulzu: 1425 kV
- Jmenovitý proud (přípojnice / odbočky): 4000 A
- Jmenovitý krátkodobý výdržný proud: 50 kA / 3s
- Jmenovitý dynamický výdržný proud: 125 kA
Rozsah dodávky
Kromě zapouzdřeného rozváděče obsahovala dodávka ABB také vybrané strategické náhradní díly a vnitřní i vnější ocelové podpěrné konstrukce. Součástí dodávky bylo rovněž zajištění supervize v průběhu montáže a zkoušek potvrzujících provozuschopnost rozváděče techniky ABB, kteří na místě spolupracovali s hlavním zhotovitelem, společností EGEM s.r.o.
Realizace
Přestože technické řešení je podrobně popsáno již v zadávací dokumentaci, je obvyklé, že po uzavření objednávky následuje řada jednání s cílem vyjasnit a závazně dohodnout technické řešení pro výrobu. Protože ale bylo možné na obou stranách využít zkušenosti z předchozí zakázky Chotějovice, probíhala veškerá technická jednání ve svižném tempu.
Konfigurace rozváděče v TR Chodov:
- 2 systémy přípojnic
- 4 linková pole pro napojení nadzemního vedení
- 3 pole transformátoru
- 2 pole podélného dělení (1 pole pro každý přípojnicový systém)
- 2 příčné spínače přípojnic
- 2 pole pro měření napětí na systému přípojnic (1 pole pro každý přípojnicový systém)
Rozvádeč je klasicky dodáván v tzv. montážních celcích, které významně zrychlují jeho sestavení na stavbě. Typickým montážním celkem je např. kompletně vybavený pól vypínače s osazeným pohonem, úsek zapouzdřeného vodiče s odpojovačem nebo s kombinovaným odpojovačem a uzemňovačem, přístrojový transformátor proudu s úsekem zapouzdřeného vedení apod.
Samotná dodávka rozváděče včetně podpěrných ocelových konstrukcí proběhla v prosinci 2017 – k dopravě bylo potřeba celkem 33 kamionů. Vzhledem k tak obrovskému obejmu materiálu bylo nutné přesně zkoordinovat plán montážních prací s návozy a dále vyhradit v areálu rozvodny Chodov plochy pro krátkodobé uskladnění materiálu, který nemohl být bezprostředně po dodání přesunut do budovy rozvodny.
Po dokončení montáže určitého úseku rozváděče bylo vždy v plynových oddílech daného úseku vytvořeno vakuum a úsek byl následně naplněn plynem SF6 na provozní tlak. Kompletně smontovaný rozváděč obsahuje 6 371 kg plynu SF6.
Po instalaci rozváděče provedl zkušební technik ABB zkoušky ověřující provozuschopnost rozváděče, jako například měření časů a průběhů operací spínacích přístrojů, kontrolu kvality plynu SF6, měření částečných výbojů, zkoušku střídavým napětím 515 kV průmyslového kmitočtu atd.
Nad rámec standardních zkoušek, které vyžaduje výrobce rozváděče, byla na základě požadavku investora provedena i rázová zkouška atmosférickým impulzem 1050 kV, kterou realizovali specialisté z laboratoře velmi vysokého napětí EGU HV Laboratory a.s.
Napěťové zkoušky bylo nutné velmi pečlivě naplánovat, aby byly dodrženy bezpečné doskokové vzdálenosti vůči okolní technologii, zejména vůči přeponce, která v průběhu rekonstrukce rozvodny zajišťovala napájení transformátoru 400/110 kV T401 z vedení V414 Řeporyje. Na nezbytně nutnou dobu bylo třeba i odpojit transformátor a během tohoto velmi krátkého času realizovat přípravné práce i samotné napěťové zkoušky. Vše se úspěšně podařilo.
Celou zakázku se podařilo realizovat dle předpokládaného časového harmonogramu a rozvodna tak mohla být v listopadu 2018 připojena do přenosové soustavy.
Zkušenosti ABB a výhody řešení ABB pro zákazníky
Společnost ABB má se zapouzdřenými rozváděči více než 50leté zkušenosti a neustále pracuje na jejich zdokonalení například alternativním využitím senzorů namísto konvenčních přístrojových transformátorů, využitím komunikace v protokolu IEC 81650 či možností využití alternativy k plynu SF6.
Zapouzdřené rozváděče ABB přinášejí provozovateli přenosové soustavy řadu výhod. Kromě jiného nabízí toto velmi kompaktní řešení vysokou spolehlivost provozu a minimální nároky na údržbu. Představuje tak další důležitý milník v modernizaci přenosové soustavy.
Závody zapojené do výroby rozváděče
Použitý typ rozváděče pochází ze švýcarského závodu ABB, produkujícího jednofázově zapouzdřené rozváděče pro aplikace pracující s napětím 245–1200 kV. Další výrobní závod je v německém Hanau, kde se vyrábějí třífázově zapouzdřené rozváděče pro napětí do 170 kV. Na výrobě rozváděče se nicméně nemalým dílem podílely i projekční a výrobní jednotky ABB ČR, např. výrobní závod ABB v Brně na výrobu zapouzdřených vodičů, otevřený v roce 2014. Na stejném místě působí také inženýrská skupina, která připravovala veškerou výrobní dokumentaci silové části rozváděče: navrhovala jednotlivé prvky rozváděče a jeho dispoziční uspořádání, připravovala podklady pro stavební část apod.
Tím ale výčet českého podílu na výrobě zdaleka nekončí. V Brně se rovněž nachází výrobní závod, který se historicky orientuje na výrobu vn přístrojových transformátorů, v němž ABB vybudovalo v roce 2012 výrobní úsek zaměřený na přístrojové transformátory proudu pro zapouzdřenou technologii vvn. Další českou stopu pak reprezentuje výrobní závod ABB v Trutnově, který zajišťoval inženýring a výrobu místních ovládacích skříní pro zapouzdřený rozváděč.
Ing. Michal Prchlík
obchodní ředitel ČR
výrobky vvn a transformátory
ABB s.r.o.
