Letecký pohled na průtočnou a přečerpávací vodní elektrárnu

Vodní dílo Štěchovice bylo budováno v letech 1938 až 1947. Betonová přehrada s žulovým obkladem je 22,5 m vysoká a 120 m dlouhá. K vodnímu dílu patří i plavební komora, která překonává rozdíl mezi horní a spodní hladinou 19,10 m a je ojedinělá ve střední Evropě. Přehrada má pět přelivných hrazených polí. Kapacita přelivů je 2 400 m³/s, ale umožnila bezpečně převést i takovou katastrofální povodeň, jaká byla v roce 2002. Vodní dílo Štěchovice zahrnuje dvě elektrárny – průtočnou a přečerpávací. Horní nádrž přečerpávací elektrárny je na vrchu Homole nad přehradou. Vodu do ní vede dvojité potrubí. V případě přebytku elektřiny se čerpá voda nahoru a v případě nedostatku se pak pouští dolů na turbínu, aby elektřinu vyráběla. Přečerpávací elektrárna po rekonstrukci v roce 1996 má výkon 45 MW a průtočná 22,5 MW.

Letecký pohled

Ukazuje celý areál elektráren i s horní nádrží a město Štěchovice. Nádrž průtočné elektrárny o délce 9,4 km končí ve vývaru elektrárny Slapy. Obsahuje 11,2 mil. m³ vody a slouží především k vyrovnání kolísavého odtoku ze špičkové elektrárny Slapy. Spolu s nádrží ve Vraném vyrovnává celý odtok z vltavské kaskády. Provoz štěchovických elektráren je řízen přímo z centrálního dispečinku vltavské kaskády.

Úchvatné panorama nechá uživatele svobodně plachtit vzduchem a kromě zařízení štěchovické přehrady a obou elektráren přehlédnout bez nadsázky desítky kilometrů čtverečních středočeské povltavské krajiny. Vedle horní nádrže přečerpávací elektrárny na Homoli pod vrchem Chlum (448 m. n. m.) je tak například možné dohlédnout proti proudu Vltavy v oblasti Svatojánských proudů přes horu Severní varta (429 m. n. m.) až k záhybům hladiny Slapské přehrady.

Severovýchodním směrem se za Třebsínem již zřetelně rýsuje údolí Sázavy, jejíž soutok s Vltavou mezi Hradišťkem a Davlí lze tušit v severním azimutu. Jako na dlani je samozřejmě celý městys Štěchovice s dominujícím mostem E. Beneše přes Vltavu a údolím říčky Kocáby vinoucí se k Vltavě od západu.

Přehrada

Základová výpusť

Uprostřed přehrady je základová výpusť, která se používala k vypouštění přehrady v období stavby elektrárny. Výpusť prochází původním korytem řeky. Hladina přehrady je regulována manipulačním řádem Povodí Vltavy.

Hradidla

Hradidla přehrady mohou v extrémních případech propouštět až 2 400 m³ vody. Při povodni v roce 2002 však tudy protékaly 3 200 m³ vody. Hradidla jsou těsněná gumou.

Strojovna průtočné elektrárny

Středotlaká elektrárna je vybavena jako klasická průtočná elektrárna se 2 soustrojími s Kaplanovými turbínami. Její součástí je i venkovní rozvodna 110 kV a blokové transformátory.

Ilustrační schéma vodní elektrárny Štěchovice I.

Ve strojovně jsou instalované dvě Kaplanovy turbíny, každá o výkonu 11,25 MW. Turbína je společným hřídelem spojena s generátorem, jehož červený kryt ve strojovně vidíme.

Generátory

Generátor tvoří stator a rotor, vyrábí třífázový střídavý elektrický proud. Rotor je poháněný turbínou a ze statoru se odebírá proud, který se vede do venkovní rozvodny. Výstupní napětí generátoru 10,5 kV se zde transformuje na 110 kV. Kostry generátorů a ložiska, včetně oběžných kol, jsou původní z roku 1947. V průběhu let docházelo k modernizacím, ale samotná konstrukce stále slouží.

Kukátko na olej

Z axiálního závěsného ložiska generátoru a z radiálních vodících ložisek se vrací mazací olej, který se v době před automatizací provozu sledoval právě prostřednictvím tohoto kukátka. Dohlíželo se na to, jestli je tok oleje nepřerušený.

Regulátor turbíny – hydraulická část

Pult regulátoru slouží k řízení tlaku oleje do servomotorů, které regulují otevření rozváděcích lopat a tím regulují množství propouštěné vody. V závislosti na natáčení rozváděcích lopat se též natáčejí lopaty na oběžném kole pro dosažení optimální účinnosti Kaplanovy turbíny. Olej v regulátoru je pod tlakem asi 20 atmosfér.

ČAR – čerpací agregát regulátoru

ČAR dodává tlakový olej pro systém regulace turbíny tj. pro ovládání servomotorů regulačních lopatek a lopatek oběžného kola. V nádrži ČAR je regulační olej uskladněn a v okruhu čerpadel jsou vřazeny filry pro odstraňování mechanických nečistot. Regulační olej musí být velice čistý. Ve větrníku ČARu (modrý válec za pultem regulátoru) je akumulován dostatek tlakové energie pro nouzové zavření turbíny i při ztrátě elektrického napájení čerpadel ČAR.

Olejové hospodářství, a to nejen na ČARu, ale v celé elektrárně, se přísně kontroluje a hlídá, aby olej neunikl do vody a neznečistil životní prostředí.

Pomocná strojovna průtočné elektrárny s úpravnou chladicí vody a olejovým hospodářstvím ložisek soustrojí

Čerpadlo na vyčerpávání savky

Během odstávek kvůli údržbě, přibližně jednou za dva roky, se ze zahrazené a zajištěné turbíny vyčerpá voda pomocí čerpadla na vyčerpávání savky. Turbína se z obou stran zahradí, voda se odčerpá do řeky, a čerpadlo podle hladinové regulace hlídá hladinu vody, která případně prosákne přes provizorní hrazení.

Agregát pro veškeré mazací oleje

Agregát pro mazací oleje slouží k filtraci a čerpání oleje do ložisek generátoru a turbíny. Generátor a turbína se otáčí v soustavě čtyř ložisek, jednom axiálním a třech radiálních. Na axiálním ložisku je celý generátor zavěšený. Radiální ložiska udržují soustrojí v přesně svislém stavu a nacházejí se nad generátorem, pod generátorem a v turbíně.

Vedle agregátu je tzv. vodní hospodářství, které slouží pro chlazení olejů, které jsou vedeny do ložisek generátorů a ke chlazení vinutí statoru generátoru. Voda se čerpá z řeky, prochází přes filtry a tím se čistí od nežádoucích nečistot, pak je teprve vedena do deskových chladičů.

Spojka turbínové a generátorové hřídele

Prostor víka turbíny, spojka turbínové a generátorové hřídele

Pod generátorem se nachází víko turbíny. Zde je pevná spojka mezi hřídelí rotoru a hřídelí turbíny. Tato spojka současně tvoří hydraulický servomotor pro ovládání natáčení lopatek oběžného kola. Vodicí radiální ložisko turbíny je uložené pod podlahou. Hřídel je částečně krytá červenými kryty. Pod ložiskem je uhlíková ucpávka, která jednak zabraňuje vniknutí vody podél oběžného kola, jednak nechává malé množství prosakovat, aby se hřídel nezadřela. Přebytečná voda se odčerpává dvěma čerpadly. Třetí čerpadlo slouží pro odvod prosáklého oleje. Ventily (modré) zavzdušňují turbínu při havarijním odstavení a zabraňují tak vzniku podtlaku v savce.

Ve víku turbíny je 20 rozváděcích lopat, které jsou ovládány tlakovým olejem přes servomotory. Celý mechanismus (regulační kruh a páky) tak převádí přímočarý pohyb servomotorů na kruhový pohyb a zajišťuje stejné otevření rozváděcích lopat a současný pohyb.

V servomotoru oběžného kola (velký válec) je píst, který je ovládán tlakovým olejem a podle toho, kam se olej pouští, buď nad píst, nebo pod píst, se pohybují lopatky oběžného kola (zavírají nebo otvírají). Na spodní stranu pístu je připevněna ovládací tyč, která prochází spodní dutou hřídelí až do oběžného kola a natáčí oběžné lopaty turbíny. Mechanismus tak převádí přímočarý pohyb na kruhový pohyb lopatek.

Domácí generátor

Domácí generátor sloužil jako startovací zařízení pro turbogenerátory v případě výpadku napětí. Pomocí stejnosměrného pohonu se vyrobila energie pro natlakování oleje, který dokázal regulovat tuto malou turbínu. Domácí generátor pak dodával el. energii pro roztočení hlavního soustrojí, které tak mohlo začít dodávat energii do rozvodny 110 kV. Při povodních v roce 2002 byl domácí generátor nenávratně poničen, a proto byl nahrazen dieselovým agregátem, který je nyní umístěn ve venkovní rozvodně 110kV. Vtok a výtok generátoru byly zabetonovány.

Pohled přes rozváděcí lopaty na horní část oběžného kola Kaplanovy turbíny

Oběžné kolo Kaplanovy turbíny je v uzavřeném kulovém prostoru, který není obezděný, aby se v případě nutnosti mohla celá turbína vyměnit. Pokud by se měnila, tak by se musel demontovat celý stroj nad ní, včetně generátoru. Doposud se kolo jako celek neměnilo, opláštění je původní a části kola se několikrát rekonstruovaly. Vyměněn byl nástavec spirály.

Spirála turbíny průtočné elektrárny

K turbíně vede vodu přivaděč, který se kolem turbíny zatáčí do spirály, tzv. šneka. Šnek se zužuje, čímž voda získává vyšší rychlost. Voda se spirálou usměrní na rozváděcí lopaty, které slouží jako regulace přívodu vody na oběžné kolo turbíny. Voda se opře do lopat oběžného kola, proteče kolem hrotu náboje oběžného kola a odtud je odvedena do savky a následně do řeky pod hrází. Touto cestou za ideálních podmínek projde 80 m³ vody za sekundu.

Hrot oběžného kola

Kvůli revizím je zde nyní dřevěná montážní podlaha – za provozu je však pod hrotem volný prostor, kudy voda padá dolů do savky.

Velín

Štěchovické elektrárny jsou bezobslužné, ale mají dohled na třech úrovních. První stupeň dohledu se koná přímo u strojů. Druhý stupeň dozoru probíhá v centrální dozorně, která zajišťuje komplexní pohled na elektrárnu pomocí řídicího systému SAT, zabezpečovacího a kamerového systému. Na třetím, nejvyšším, stupni je dispečink vltavské kaskády, který je nepřetržitě v provozu, a právě ze Štěchovic řídí celou vltavskou kaskádu.

Muzeum

Ve společné místnosti s Velínem se nachází také malé muzeum mapující historii a zajímavosti vážící se ke štěchovické elektrárně a celému přehradnímu dílu. Návštěvník se prostřednictvím dobových fotografií dostane o desítky let proti proudu času a stane se téměř autentickým svědkem výrazné proměny vltavského údolí před Štěchovicemi.

Vitríny muzea zachovávají nejen pro generace energetických pamětníků a nadšenců unikátní historické exponáty a boční okénko nabízí romantický pohled do velké haly strojovny průtočné elektrárny.

Místnost ovládání rozvoden, elektrických ochran a měření

Z centrální dozorny se vchází do místnosti digitálních ochran středotlakých soustrojí, rozvoden vn a také řídicích počítačů systému SAT, které zajišťují chod elektrárny jako celku. Jsou zde též skříně s elektroměry po přesné měření energie dodané do rozvodné sítě.

Venkovní rozvodna 110 kV

Rozvodna 110 kV slouží k vyvedení výkonu a současně k transformaci energie. Turbíny průtočné elektrárny pracují se střídavým napětím 10,5 kV, přečerpávací pracuje s 13,8 kV. Tady se napětí transformuje na 110 kV, a to je dál rozváděno do vnějších linek do elektrárny Slapy, do Týnce nad Sázavou, do elektrárny Vrané a do rozvodny Chodov v Praze.

Dieselagregát

V rozvodně je umístěn i dieselagregát, který slouží k záložnímu napájení elektrárny v případě výpadku (blackoutu). Nahradil domácí generátor.

Ventilátory

Transformátory se při práci zahřívají, tím zahřívají i olej, který v nich slouží jako izolační medium. Olej se vede přes chladiče, které se chladí pomocí ventilátorů.

Vtokový objekt průtočné elektrárny, čistička česlí

Hrubé česle

Hrubé česle jsou tvořené soustavou trubek, které vedou téměř až ke dnu nádrže a jsou přibližně 15 metrů dlouhé. Zabraňují průchodu velkých nečistot (prkna, stromy, uhynulá zvěř …). Přes hrubé česle protéká voda do prostoru vtokového objektu, kde je čištěna od jemnějších nečistot, a poté je odvedena ke generátorům.

Jemné česle

Na jemných česlích se voda čistí od menších nečistot čisticím strojem. Jemné česle jsou tvořeny ocelovými profily, mezi kterými je vzdálenost 5 cm.Čistící stroj, který ovládá obsluha elektrárny, za pomocí hrabla vytahuje z vody drobnější nečistoty a vysypává je do přistaveného kontejneru. Ten se po naplnění odváží k ekologické likvidaci naplavenin (spláví).

Hradidlový jeřáb

Čisticí stroj jemných česlí je kombinován s hradidlovým jeřábem, který se používá pro manipulace při hrazení přivaděče vody do turbíny. Jeřáb spouští čtyři ocelové tabule s gumovým těsněním do určeného místa na začátku přivaděče. Tím se zabrání přístupu vody do turbíny. Zbývající voda se odčerpá a do prostoru mohou vstoupit lidé.

Bezpečnostní rychlouzávěry

Modré hydraulické válce nad vtokem do turbíny jsou servomotory od bezpečnostních rychlouzávěrů. To jsou tabule o hmotnosti 60 tun. V okamžiku strojní poruchy se tabule spustí a za 40 sekund spadne dolů, kde zahradí přístup vodě. Nahoru se zvedá 10 minut.

Velín turbíny přečerpávací vodní elektrárny Štěchovice II

Přečerpávací vodní elektrárna Štěchovice II se spádem až 220 m a umělou nádrží na kopci Homole o obsahu 500 000 m³ byla uvedena do provozu v roce 1947. Na svou dobu byla tato přečerpávací vodní elektrárna plně automatizována a odpadní teplo z chlazení bylo využito mj. k ohřívání vody v nedalekém plaveckém bazénu. Do února 1991, kdy byla pro zastaralost odstavena, vyrobila 1 650 000 MWh převážně špičkové energie. V letech 1992-1996 proběhla výstavba nové, moderní PVE, která využívá původní horní nádrž na Homoli a z velké části původní ocelové přivaděče (průměr potrubí 1,7 až 2 m, délka 590 m) i části elektrorozvodného zařízení. Původní dvě soustrojí o výkonu 21 MW byla nahrazena jedním, s reverzní Francisovou turbínou s oběžným kolem o průměru 2,2 m, s hltností 24 m³ vody za sekundu a motorgenerátorem o výkonu 45 MW. Soustrojí je umístěno v zhruba 45 m hluboké podzemní strojovně.

Ilustrační schéma vodní elektrárny Štěchovice II.

Podlaží generátoru přečerpávací vodní elektrárny

Generátor

Přečerpávací elektrárna má šachtovou koncepci. V dolní části šachty je generátor a hlavní kulový uzávěr přívodu vody.

Při přečerpávání vody do horní nádrže přejde reverzní turbína na čerpadlový provoz. Napřed se soustrojí musí roztočit jako asynchronní motor s čerpadlem bez vody, poté se teprve pustí voda na oběžné kolo, vyrovná se tlak v turbíně proti tlaku v přivaděči, čerpadlo převezme výkon a začne se čerpat nahoru.

Vodní hospodářství

V dolní části šachty je rovněž vodní hospodářství, které slouží k filtrování říční vody pro účely chlazení ložisek soustrojí, generátoru soustrojí a hřídelové ucpávky.

Kulový uzávěr na přívodu vody

Kulový uzávěr přivaděče vody je ovládán hydraulickým servomotorem.

Sběrací ústrojí generátoru

Nad generátorem leží podlaží se sběracím ústrojím generátoru. To je připojeno k tyristorovému budiči. Přes kroužky a kartáče sběracího ústrojí se napájí rotor. Ze statoru se odvádí výkon do blokové rozvodny, která je umístěna v horní části šachty.

V nižším podlaží je vidět kulový uzávěr.

Horní nádrž přečerpávací elektrárny

Umělá nádrž na vrchu Homole nad elektrárnou slouží jako zásobárna vody pro vysokotlakou přečerpávací elektrárnu. Je to betonový bazén s jílovým dnem, který má objem 500 000 m³. Při vypouštění je nutné dbát na minimální hladinu – nádrž se nesmí nikdy úplně vypustit, aby jílové dno neztratilo propustnost tím, že vyschne a popraská. Těsně u vtoku do potrubí je tzv. mušle, zahloubení, kde musí zbýt poslední voda. Při dlouhodobém odstavení stroje musí v nádrži zůstat dostatek vody, aby se první cyklus spuštění elektrárny odehrál tak, že se pustí voda dolů. Pak už se najíždí zase na čerpadlový provoz.

První velká oprava horní nádrže proběhla teprve po roce 1991 v době rekonstrukce. Tehdy se opravovaly dělící spáry, které se smáčením erodují. Při opravě se ukázalo, jak je jílové dno velmi těsné a jeho průsak je minimální.

Bezpečnostní přeliv

Tzv. bezpečnostní přeliv je připraven pro případ, že by při čerpání vody nahoru do nádrže nezafungovala automatika, která čerpání zastaví. Došlo by k přelití nádrže právě v místě přelivu který by přebytečnou vodu svedl zpět do Vltavy. Pomocí měrných sond (trubek) na dně přelivu se měří průsak nádrže. Za celou dobu existence elektrárny došlo k přelití nádrže dvakrát. V roce 1991 se voda v nádrži řízeně upouštěla pomocí savého čerpadla a samospádu. Odčerpání vody trvalo zhruba dva měsíce.

Při rekonstrukci v roce 1991 se také použilo tzv. čerpadlo prvního plnění. Čerpadlo prvního plnění slouží k naplnění nádrže v případě, že v ní vůbec žádná voda není. Ze spodní části elektrárny se tak čerpá voda do nádrže. Voda se čerpá přibližně tři až pět měsíců, než nádrž naplní.

Strojovna vtokového objektu přečerpávací elektrárny

Zde jsou horní konce potrubí, které spojuje horní nádrž s elektrárnou dole. Klapkové uzávěry přivaděče vody drží ve zvednutém stavu pomocí hydrauliky. Při odstavení spadnou dolů a profil potrubí se uzavře. Používají se jako bezpečnostní uzávěr. Jsou zde i tzv. nouzové klapky, ručně ovládané, které slouží pro uzavření vody při případné opravě bezpečnostních klapek a pro bezpečnou práci v přivaděči.

Vyrovnávací komora

Vyrovnávací komora na vrchu Homole byla vybudována při velké rekonstrukci přečerpávací elektrárny, která probíhala v letech 1991 až 1996. Během rekonstrukce se nahradily dva generátory vysokotlaké elektrárny jedním, modernějším, a na horní části přivaděče byla vybudována vyrovnávací komora. Vyrovnávací komora je bezpečnostní zařízení, které je tvořeno otevřeným válcem o výšce 35 m. Shora je vidět volná hladina, která je stejně tak vysoko jako hladina vody v horní nádrži.

Komora je usazena na potrubí a vyrovnává tlaky, rázy, které vznikají v potrubí při přečerpávání a odstavování turbíny. Ve chvíli, kdy čerpadlo přestane čerpat, dochází k utržení vodního paprsku a voda se tlačí dolu, kde vytvoří velký ráz. Aby nedošlo k poškození potrubí, tak se rázy vybijí právě ve vyrovnávací komoře.

Výtah

Pracovní výtah pro obsluhující personál je veden podél potrubí z elektrárny až k vyrovnávací nádrži.

Infocentrum

Elektrárny Štěchovice jsou otevřené pro návštěvníky celoročně v pracovních dnech i víkendech vždy po předchozím objednání. V informačním centru se pomocí naučných panelů, modelů a filmů seznámíte s technologií elektrárny i s jejím okolím.

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