Letecký pohled na vodní dílo a elektrárnu Orlík
Vodní dílo Orlík je stěžejním článkem vltavské kaskády. Přehrada zadržující 720 mil. m3 vody je nejobjemnější akumulační nádrží v České republice a je spolu s Lipenským jezerem rozhodující pro víceleté řízení průtoků na Vltavě i na dolním Labi. Hladina nádrže pokrývá 26 km2 a vzdouvá Vltavu v délce 70 km, Otavu v délce 22 km a Lužnici v délce 7 km od ústí. Kromě regulace průtoků Vltavy a Labe umožňuje též rozsáhlou letní rekreaci, plavbu po jezeře a rybní hospodářství.
Nad pomezím středních a jižních Čech
Plavba vzduchem nad vodním dílem Orlík je současně exkurzí po kraji, kde Vltava definitivně dává své sbohem jihočeské krajině a přechází do středních Čech. Středobodem poměrně řídce osídlené oblasti mezi Krásnou Horou nad Vltavou, Milínem a Žďákovským mostem je právě mohutné jezero vzduté Vltavy, které už více než 50 let dodává "palivo" elektrárně Orlík i dalším níže položeným elektrárnám.
V severním směru, kudy zkrocený vodní živel opět nabírá sílu a míří vyrábět ekologickou elektřinu do elektrárny Kamýk, je prvním zřetelným bodem obec Solenice a most spojující oba břehy kamýckého jezera. Meandrující Vltava je tu sevřena v romantickém skalním údolí s dominantami Na Altánku (516 m. n. m.), Jezerná (446 m. n. m.) a Homole (400 m. n. m.). Krajina se dále otevírá do vnitrozemí a přes zříceninu hradu Kamýk lze dohlédnout až do oblasti Dobříše a Nového Knína. Na východ se vedle vysílače Krchov (489 m. n. m.) za terénní vlnou rozkládá obec Přední Chlum, zatímco v jedné z jihovýchodně položených zátok zůstávají už jen pod vodou zbytky bývalých Orlických Zlakovic. Jde o jednu z desítek malých obcí, které na přelomu 50. a 60. let musely ustoupit právě výstavbě vodní nádrže Orlík. Jižním směrem se rozlévají nekonečné vody orlického jezera s dobře patrnými zátočinami vzniklými z bývalých sevřených údolí malých přítoků. Dominantními nejbližšími vrcholy jsou na západním břehu Čistá (507 m. n. m.) a Taterův vrch (440 m. n m.), na východním břehu pak Bořím (421 m. n. m.) a Ráj (445 m. n. m.).
Vodní dílo a vodní elektrárna Orlík
Vodní elektrárna Orlík se významně podílí na řízení celostátní energetické soustavy a na výrobě levné, ekologicky čisté, špičkové elektrické energie. Umožňuje to celkový výkon 364 MW, velmi rychlé a operativní najetí na plné zatížení za 128 sekund a dálkové ovládání z centrálního dispečinku ve Štěchovicích.
Vodní dílo bylo vystavěno v letech 1954 - 1962. Jezero bylo vytvořeno vybudováním gravitační betonové přehrady o výšce 91,5 m a délce její koruny 450 m. Těleso přehrady je vybaveno 3 přelivy s rozměry 15 x 8 m a dvěma spodními výpustmi o průměru 4 000 mm s celkovou kapacitou 2300 m3/s.
Vodní elektrárna o rozměrech 17 x 127,5 m a výšce strojovny 20 m je umístěna v levé části řeky u paty betonové hráze. Voda je přiváděna na soustrojí čtyřmi ocelovými potrubími o průměru 6250 mm, zabetonovanými v hrázi. Vtok je vybaven rychlouzávěry a nouzovými hradidly. V elektrárně uvedené do provozu v letech 1960 - 62 jsou instalována 4 plně automatizovaná soustrojí s Kaplanovými turbínami pro spád 70,5 m. Jedno desetilopatkové kolo, v době uvedení do provozu světová rarita, bylo oceněno na světové výstavě EXPO 58 v Bruselu zlatou medailí. V současnosti jsou tato soustrojí vybavena moderními osmilopatkovými koly s vyšší účinností. Elektrická energie z generátorů o napětí 15 kV je transformována v šesti jednofázových trafojednotkách na napětí 220 kV do dvojice vývodových linek.
Vstupní hala elektrárny
Prostoru dominuje umělecká mozaika Emila Cimbury z roku 1959.
Historie výstavby vodního díla
Historie výstavby Orlické přehrady pohledem historika Mgr. Jana Kouby, kurátora Podsbírky etnografické, Prácheňské muzeum v Písku.
Strojovna
Ve strojovně jsou vertikálně umístěna 4 turbosoustrojí složená z budiče, synchronního generátoru 91 MW a Kaplanovy turbíny. Větší část strojů je pod podlahou, nahoře vidíme jen vrchní kryty generátorů v podlaze strojovny a dále architektonický kryt skrývající konstrukci závěsného ložiska, budič a rozdělovací hlavu. Pod stropem strojovny jezdí dvojice portálových jeřábů potřebných pro manipulaci se soustrojími při jejich opravách. Uprostřed strojovny směrem ke hrázi je umístěn velín.
Prostor závěsného ložiska
Konstrukce závěsného ložiska vystupuje jako první díl soustrojí nad podlahu strojovny a obsahuje dvojici ložisek – horní vodící ložisko generátoru a vlastní závěsné ložisko, které zachycuje veškeré axiální namáhání svisle v ose soustrojí. Tyto síly tvoří jednak hmotnost všech rotujících částí soustrojí, která je celkem 650 tun a dále svislý hydraulický tah vody předávající svoji energii soustrojí a ten dosahuje při plném výkonu hodnoty 600 tun. Konstrukcí závěsného ložiska se přenáší toto zatížení přesahující hodnotu 1200 tun na konstrukci statoru generátoru a teprve přes ni pak do betonů elektrárny. Celková délka rotujících částí soustrojí činí 27 metrů.
Prostor rotačního budiče
Soustrojí elektrárny Orlík mají budič na hřídeli rotačního soustrojí. Spodní část zachycuje komutátorové ústrojí tohoto stejnosměrného stroje a horní část zachycuje kroužky, jimiž se přivádí energie na rotor generátoru.
Budič je zdrojem primární energie pro výrobu elektrické energie ve statoru generátoru. K výrobě energie ve statoru je nutné vytvořit rotující magnetické pole. Toho dosáhneme tím, že vytvoříme stejnosměrné magnetické pole stejnosměrným zdrojem a otáčkami soustrojí rotaci tohoto pole.
Prostor rozváděcí hlavy
Prostor rozváděcí hlavy je pod jehlanovitou kopulí v nejvyšší části soustrojí. Je určen k převedení tlakového oleje pro regulaci polohy oběžného kola dvojicí cest do servomotoru oběžného kola, ovšem průchodem hřídelí generátoru. V rozdělovací hlavě se tlakový olej vyvádí do hřídele a tento přechod musí být zároveň pohyblivý i těsný. Celý mechanismus je komplikovaný v tom, že za provozu musí být správně mazaná tzv. plovoucí ucpávka, která zajišťuje těsnost při převodu regulačního oleje z pevných do rotujících částí.
V prostoru rozváděcí hlavy je také umístěn odstředivý vypínač - bezpečnostní snímač přeotáček soustrojí. Ten vyhodnotí pokud jsou otáčky zvýšené nad dovolenou mez. Tímto vypínačem se také provádí havarijní odstavení soustrojí.
Tlumivka
Tlumivka je bez magnetického obvodu, třífázová a slouží pro omezení zkratových proudů na odbočce pro vyvedení vlastní spotřeby z vývodu výkonu generátoru.
Kobka generátorového vypínače
Vodní elektrárna Orlík disponuje unikátním provedením generátorového vypínače ve formě vzduchem poháněného tlakovzdušného systému. Tlakový vzduch se využívá k sepnutí a rozepnutí vývodu energie z generátoru k blokovým transformátorům a při vypínání se pomocí píšťal zavedených do obou stran vypínače roztrhává cesta pro vývod na několika místech. Současně s přerušením cest stlačený vzduch zháší oblouk vzniklý rozpojením proudů až 4000A z generátoru soustrojí. Spoje s pomocí silných pružin za chvilku dosednou zpátky, v té chvíli jsou již stlačeným vzduchem rozepnuty odpojovače, nože uprostřed vypínače.
Generátorový vypínač má stále výborné parametry vypínání. Nevýhodou je jen hlučné vypnutí, které připomíná výstřel z děla. Vypínače byly instalovány v 80. letech a tady slouží jako poslední v republice.
Pohled na generátorový vypínač.
Zajištění vlastní spotřeby
Od tlumivky přichází energie pro vlastní spotřebu do transformátoru pro zabezpečení vlastní spotřeby z linky, přesněji z úrovně 15 kV na úroveň 400 V. Nalevo je přívod z vysokonapěťové strany a napravo jeden vývod s dvojicí odpojovačů, tedy rozvětvený vývod, do dvou strojových rozvaděčů soustrojí. Jsou zde pouze elektrické odpojovače, v prostoru rozvoden vlastní spotřeby se nachází vypínač, kterým se energie zapíná a vypíná.
Obvyklý průběh zajištění vlastní spotřeby probíhá tak, že je polovina vlastní spotřeby pro každé soustrojí zajištěna právě přes tento zdroj energie a druhá je zajištěna přes rozvodnu vlastní spotřeby.
Pohled na transformátor vlastní spotřeby 15kV/400V.
Dieselagregát
Dieselagregát je zdrojem energie pro případ ztráty napájení. Musí zachránit elektrárnu před poškozením i v případě zahrazení jednoho soustrojí. Jeho výkon je 440 kVA. Tento výkon postačuje v případě, že je jedno soustrojí rozebrané a je potřeba zajišťovat napájení čerpadla savek, které má příkon 185 kW. Dieselagregát je umístěn ve svém prostoru na úrovni strojovny, ale pro případ extrémní povodnějena zvýšené plošině.
Druhý suterén
V prostoru druhého suterénu jsou umístěny filtry chladící vody sloužící k chlazení vzduchu v generátorech a chlazení ložisek soustrojí. Každé soustrojí má dvojici filtrů, z nichž jeden je v provozu a druhý v rezervě, současně je ho při zanesení možno vyčistit manipulací z místní ovládací skříňky.
Strojovna první suterén
V prvním suterénu neboli na podlaží generátorů jsou kromě generátorů instalovány tzv. čerpací agregáty regulátoru, zdroje tlakového oleje pro regulaci oběžného kola a rozvaděče Kaplanovy turbíny. Objem regulačních náplní, tedy oleje, činí pro každé soustrojí 32 m3 oleje. Jde o původní nízkotlaké zdroje tlakového oleje pro regulaci poloh oběžného kola a rozváděcích lopat Kaplanovy turbíny.
Spolu s čerpacími agregáty regulátoru tu stojí u každého soustrojí také trojice chladičů pro závěsné ložisko. U každého z generátorů je instalován brzdicí agregát, tedy soustrojí určené pro výrobu energie potřebné pro elektrické zabrzdění soustrojí. Brzdí se jím soustrojí po každém ukončení výroby, kdy je potřeba zabrzdit rotující části soustrojí. Brzdění probíhá z důvodu zajištění kvalitního mazání ložisek, které při nižších otáčkách není tak dobré. Brzděné rotující části soustrojí váží celkem 650 tun.
Generátor má výkon 90 MW a napětí 15 kV, je chlazen vzduchem ochlazovaným vodními chladiči, nucený oběh vzduchu zajišťují lopatky ventilátoru upevněné na rotoru o hmotnosti 400 tun.
Mechanické brzdy slouží jako parkovací brzda generátoru a pro zastavení jen v nouzových případech, např. při elektrických poruchách, které vylučují použití elektrického brzdění.
Brzdicí agregát je soustrojím tří rotačních strojů, asynchronního motoru a dvou dynam. Pomocné dynamo vyrábí budicí energii pro hlavní dynamo, hlavní dynamo pak vyrábí energii pro elektrické brzdění. Tato energie se poté převádí na rotor generátoru, zatímco stator se při elektrickém brzdění spojuje do krátka. Vzniklou interakcí dvou magnetických polí vzniká velmi intenzivní brzdicí moment.
Víko turbíny
V prostoru víka turbíny jsou umístěny všechny běžně přístupné části patřící k turbíně:
- Servomotor oběžného kola – dominuje prostoru svým umístěním na hřídeli turbíny.
- Servomotory rozváděcího kola – jsou u stěny prostoru a otáčejí oranžovým kruhem, který dále ovládá mechanismy rozváděcích lopat viz detailní snímek.
- Systémy vyčerpání prosáklého oleje a prosáklé vody.
- Systém chlazení uhlíkové ucpávky. Ta je již nepřístupná a je barierou proti vniknutí vody od turbíny podél hřídele na víko turbíny – maže se a chladí vodou.
Víko turbíny také obsahuje průlez do mezilopatového prostoru vodních cest při zahrazeném soustrojí.
Rotující části soustrojí váží 650 tun, z toho na samotný rotor generátoru připadá400 tun. Pokud se s rotorem generátoru při opravách manipuluje, je nutno použít všechny 4 zdvihy obou jeřábů, které se k tomu účelu spojí speciální nosnou traverzou uloženou na strojovně.
Stroje za dobu svého života absolvovaly až dosud dvě generální opravy. Při druhých generálních opravách byla u všech soustrojí vyměněna opotřebovaná desetilopatová oběžná kola včetně nábojů za nová osmilopatová s vyšší účinností. Další velkou opravu podstoupily stroje po povodni v r. 2002, kdy došlo k jejich zaplavení a následně bylo nutno přeizolovat všechny generátory.
Mezilopatový prostor
Figurant stojí v mezilopatovém prostoru na lopatách oběžného kola o průměru 4,6m. Kolem je vidět 24 ks rozváděcích lopat, které v zavřené poloze působí jako pracovní uzávěr vody do turbíny, v otevřené poloze se pak jimi reguluje výkon soustrojí. Průměr kruhu rozváděcích lopat je 5,52 m, výška lopat je 1,5m.Lopatky oběžného kola Kaplanovy turbíny jsou právě v poloze otevření na 30 %, v obvyklé startovací poloze. Oběžná kola Kaplanových turbín v elektrárně Orlík mají po osmi lopatách.
Růžová barva u kořenů lopat je pozůstatkem zkoušky tzv. penetrace. Penetrační barva má schopnost hluboko se vpít do trhlin a v případě, že se v testovaném namáhaném místě objeví lom, tak jej označí bílou čárou. Penetrační zkoušky se provádějí u kořenů lopat za účelem ověření jejich pevnosti a celistvosti – je nutno si uvědomit, že za provozu na plném výkonu jsou tyto lopaty shora namáhány hydraulickým tahem až 600 tun.
Spirála turbíny
Spirála navazuje na přivaděč vody a postupně se zužuje pro rovnoměrný nátok vody na jednotlivé lopaty rozváděcího kola. Před nimi jsou zde zřetelné ještě pevné předrozváděcí lopaty, součást spirály.
Prostor pod oběžným kolem
Figurant stojí na lešení zde postaveném pro prohlídky a opravy při odstávce z provozu. Nad jeho hlavou jsou lopaty oběžného kola. Uprostřed prostoru je náboj oběžného kola s mechanismem ovládání polohy oběžných lopat. Po obvodu je zřetelný přechod z kulovité části povařené nerezí do válcové části savky s povrchem opatřeným nátěrem – mezi těmito částmi je zapotřebí udržovat tmelením přechodový pás, zabraňující korozi na kontaktu obou povrchů.
Na spodních koncích lopat, v místech podtlaku, nejčastěji vzniká kavitace. Kavitace je vznik dutin při poklesu tlaku v kapalině, následovaný jejich implozí. Při vymizení podtlaku, který kavitaci vytvořil, její bublina kolabuje za vzniku rázové vlny s destruktivním účinkem na materiál lopatek turbíny.
Prostor dilatací - spodní úroveň
V tomto prostoru se potkávají betonové bloky hráze a elektrárny, přivaděče uložené v hrázi proto musí být spojeny se spirálami pomocí dilatačních spojek umožňujících vzájemné posuny bloků bez poškození celistvosti vodních cest. Z tohoto prostoru se nastupuje při opravách soustrojí do prostorů pod oběžnými koly.
Prostor dilatací - spojovací chodba
Pohledem do spojovací chodby k chodbám hráze lze vnímat tou délkou chodby, že betonová hráz VD Orlík je tížná, zadržuje vodu vlastní vahou a její šířka u založení dosahuje 60 metrů. Spodní úroveň tohoto prostoru je přístupná pouze žebříky. Dveře ve spojovací chodbě jsou oboustranně tlakové a byly nově instalovány po povodni 2002. Slouží k oddělení elektrárny a hráze při možné havárii přivaděče vodní turbíny nebo při povodni.
Hráz - injekční chodba
Injekční chodba je nejnižší chodbou hráze a kromě prohlídek stavu hráze umožňuje sledování její bezpečnosti tlakoměrnými injekčními vrty. Na této úrovni se rovněž vyhodnocují pohyby hrázových bloků snímané tzv. "kyvadly" – jde o struny zavěšené v horní části hráze se závažím v části dolní. Hráz se pravidelně "kýve" vlivem nestejnoměrných teplotních změn na návodní straně a na vzdušném líci.
Injekční chodba prochází řadou vzájemně nespojených bloků hráze (viz čísla bloků na protivodní straně chodby).
Injekční chodba - schodiště
Tvar injekční chodby respektuje tvar údolí pod hrází, v šikmých částech tedy přechází ve schodiště. Na pravobřežní straně je schodiště přerušeno vodorovnou částí se vstupem do prostorů pod přelivy vodního díla.
Prostor pod přelivy vodního díla
Tento prostor převáděcí jímky sloužil při stavbě vodního díla k převedení toku řeky Vltavy přes staveniště. Vltava byla nejprve přeložena na levý břeh, u kterého se právě betonovala zmíněná jímka. Následně se tok zahrnul a řeka se převedla do nově vybetonované převodní jímky a pokračovala výstavba celého vodního díla. V určité etapě se tato jímka rozdělila na dvě části středovou pilířovou částí, a nad oběma vzniklými polovinami se pokračovalo v betonáži obou bloků. Rozdělení dalo vzniknout dvěma tunelům, které byly opatřeny ocelovými vraty na vtoku. Vodní dílo bylo slavnostně uzavřeno dne 30. 9. 1961. Tím bylo zahájeno i jeho napouštění. Ocelové tabule se uzavřely, prostor za nimi byl zabetonován a stal se vnitřním prostorem vodního díla. Tyto prostory jsou pod přelivy.
Skříňová rozvodna 12kV
Do rozvodny pro zajištění vlastní spotřeby Orlíku i Kamýku se přivádí energie dvojicí vysokonapěťových kabelů z rozvodny Milín. Z každé sekce se vyvádí po jednom kabelu do rozvodny elektrárny Kamýk. Proces funguje i naopak.
Každá kobka je patřičně zajištěna pro přístup do její vysokonapěťové části. Tedy do štěrbiny v prostoru skříně se zasune přepážka, následně se z živých částí vysunou kontakty přístroje vypínače a teprve poté je možné rozvaděč otevřít a přístroj vypínače vyjmout.
Zkratovací soupravy bezpečně zajišťují pole při práci na trase nebo v rozvodně.
Vyvedení výkonu
Výkon ze čtyř generátorů se vyvádí na vn úrovni 15 kV na dvě trojice jednofázových trafojednotek, kde se napěťově povyšuje na vvn napětí 220 kV a odchází přes přístroje v rozvodně 220 kV dvojicí linek do rozvodny Milín. Tomuto uspořádání generátorů se říká "dvojblokové".
Pohled v tomto prostoru zachycuje také desku výtoků nad elektrárenským vývařištem, po které může pojíždět hradicí jeřáb 25 tun. S jeho pomocí se provádí zahražení výtoků soustrojí při opravách spuštěním hradicích tabulí, které jsou běžně zavěšeny v drážkách pod poklopy.
Pohled z koruny hráze
Korunu hráze tvoří silnice-mostovka spojující oba břehy. Pod hrází leží obec Solenice, na levém břehu hotely "Kostínek" a "Solenice", na pravém břehu je součástí vodního díla dvojice plavebních zařízení – malé je v provozu a převáží plavidla do délky 8 metrů, šířky 3 metry a váhy 3 tuny, velké plavební zařízení není dosud dokončeno.
Vtoky
Pracovní plošina vtoků umožňuje přístup do strojoven segmentových propustí a k čerpacím agregátům rychlouzávěrů, což jsou havarijní uzávěry vtoku do jednotlivých soustrojí, schopné uzavřít vtok i při plném provozním průtoku. Samotné rychlouzávěry jsou v šachtách pod plošinou vtoků a těm předchází drážky pro pracovní zahrazení vtoků pomocí zde pracujícího hradicího jeřábu. Na návodní straně vtoky začínají česlicovými poli, které jsou určeny k zabránění vniknutí vznášejících se těles do vodních cest soustrojí.
V případě povodňových stavů a při očekávaném zvýšení horní hladiny nad horní mez retence lze vstupy do vnitřních prostorů hráze na plošině vtoků ochránit o další výšku jejich protipovodňovým ohrazením.
Rychlouzávěry
Šachta rychlozávěru je za běžného provozního stavu zaplavena vodou do úrovně horní hladiny. Nyní je při opravách přístupná. Uprostřed je zřetelná pístnice servomotoru rychlozávěru, na ni směrem dolů navazuje těleso servomotoru (provozně pojíždějící po pístnici nahoru a dolů) a pod ním je na soustavě táhel úplně dole viditelná tabule rychlozávěru. Plošiny a sestupové žebříky slouží pro prohlídky a opravy technologie rychlozávěru.
Tabule, vážící 65 tun se používá jako havarijní uzávěr a je zavěšená přes soustavu táhel na pístu, který při pádu vytlačuje olej ze servomotoru do nádrže čerpacího agregátu umístěného pod mostovkou. Při zvedání se zapnou čerpadla, která čerpají olej do pístnice, ta následně zvedne píst a tabule vyjede nahoru. Její zdvih trvá 6 minut, proti tomu pád trvá jen 36-40 s. Pád je řízený omezováním průtoku tak, aby byl dopad velmi měkký.
Celá tabule se pohybuje na velkých podvozcích, které vedou ocelovou dráhou tam, kde je tlak vody. Tabule je tak schopna zajet i do plného průtoku. Prostor přivaděče za rychlouzávěrem je opatřen zavzdušňovacím potrubím uloženým v hrázi. Tímto potrubím se nasává vzduch, který zavzdušní vyprázdňované vodní cesty.
Plnění prázdného zavzdušněného potrubí přivaděče vyžaduje přítomnost jednoho pracovníka přímo v prostoru pod mostovkou. Vzduch vytlačovaný při plnění přivaděče by mohl mít při příliš rychlém plnění velkou energii, proto plnění probíhá postupně. Tabule se nejprve přizvedne zhruba o 4 cm a úzkým proudem vody se plní prostor celého vodního systému, až se naplní k tabuli. Jakmile se dosáhne vyrovnání hladiny +- do 1 m s jezerem, tak může tabule vyjet plnou rychlostí nahoru.
Havarijní uzávěr vtoku soustrojí TG4
Havarijní uzávěr je tvořen 65 tun těžkou ocelovou tabulí. Jeho pohyb zajišťuje přímočarý servomotor, píst servomotoru je pevně zavěšen a pístnice se pohybuje soustavou táhel tak, že ovládá havarijní uzávěr schopný zastavit i plný průtok vody soustrojím, tj. 150 m3 vody / s.
Vytažení tabule do výšky 9 m trvá cca 6 minut, spuštění pak 36 - 40 s. Píst je při spuštění úplně nahoře s minimem oleje, čerpáním oleje směrem dovnitř pomocí vývrtu v pístnici dochází k vyjíždění pístnice po pístu směrem nahoru. Pokud je potřeba havarijní uzávěr spustit, tak se otevře uzávěr, kterým se přepouští olej z pístnice zpět do nádrže čerpacího agregátu.
Celá sestava rychlozávěru měří na výšku více než padesát metrů.
Nápověda
Stiskněte levé tlačítko myši a tahem volte úhel pohledu nebo použijte tlačítka klávesnice.
 | přesune vás na přehled elektráren |
 | přesune vás na hlavní stránku elektrárny |
| zobrazí informace o prohlížené části prohlídky |
 | zobrazí vaši polohu v elektrárně |
 | zobrazí galerii náhledů, stiskem šipky se přesunete ve výčtu náhledů |
 | přiblíží obraz |
 | oddálí obraz |
 | posune obraz doleva |
 | posune obraz nahoru |
 | posune obraz dolu |
 | posune obraz doprava |
 | nápověda |
 | zapne režim zobrazení na celou obrazovku |