Zapouzdřený rozváděč ABB se jmenovitým napětím 420 kV instalován v rozvodně Chodov

• Foto

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.

Autor:

Ing. Michal Prchlík
obchodní ředitel ČR
výrobky vvn a transformátory
ABB s.r.o.

Autor

• Ing. Prchlík Michal