Elektrownia Porąbka-Żar

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Elektrownia Porąbka-Żar
Elektrownia Żar, Elektrownia Wodna Żar
Zbiornik wodny elektrowni widziany z kabiny szybowca, rok 2008.
Zbiornik wodny elektrowni widziany z kabiny szybowca, rok 2008.
Położenie na mapie województwa śląskiego
Mapa lokalizacyjna województwa śląskiego
Elektrownia Porąbka-Żar
Elektrownia Porąbka-Żar
Położenie na mapie Polski
Mapa lokalizacyjna Polski
Elektrownia Porąbka-Żar
Elektrownia Porąbka-Żar
Ziemia 49°47′14″N 19°13′48″E/49,787222 19,230000
Państwo  Polska
Status Aktywna
Operator PGE Energia Odnawialna S.A.
Moce
Łączna moc:
- elektr. brutto 500 MW
Roczna prod. elektr. -0,21 (0,64 TWh generacji, 0,85 TWh poboru) TWh
Źródła energii
Źródła energii:
- główne woda
Kluczowe daty
Rozpoczęcie budowy II połowa 1971
Włączenie do sieci 31 grudnia 1979
Szczegóły
Bloków energetycznych 4 × 125 MW
Górny zbiornik zbiornik sztuczny na górze Żar, 750 m n.p.m.
Poj. górnego zb. 0,00231mln.m³
Liczba zrzutni 2
Dolny zbiornik Jezioro Międzybrodzkie, 318 m n.p.m.
Poj. dolnego zb. 0,0266 km³
Liczba pomp i generator. 4 hydrozespoły odwracalne typu Francisa
Liczba generatorów 4 × 125 MW
Liczba pomp 4 × 135,5 MW
Strona internetowa

Elektrownia Porąbka-Żar – druga co do wielkości elektrownia szczytowo-pompowa w Polsce (po elektrowni Żarnowiec) i jedyna w kraju elektrownia podziemna mieszcząca się Międzybrodziu Bialskim, w obrębie kaskady rzeki Soły. Pierwszy hydrozespół zsynchronizowano z siecią państwową 6 stycznia 1979 r. Ostateczny odbiór elektrowni nastąpił 31 grudnia 1979 roku. Operatorem elektrowni jest holding PGE.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Myśl o budowie polskiej elektrowni szczytowo-pompowej zrodziła się w latach przedwojennych w okresie budowy zapory w Porąbce, a jednym z pierwszych pomysłodawców był nadzorujący jej budowę Gabriel Narutowicz, późniejszy prezydent II RP. W myśl jego koncepcji miała to być elektrownia o mocy 200 MW, nie sprecyzował on jednak lokalizacji zakładu. Głównym pomysłodawcą budowy elektrowni szczytowo-pompowej w rejonie góry Żar był Kazimierz Dachowski, który w swoim opracowaniu Elektrownie Wodne Pompowe Żydowo, Żar-Porąbka, Włocławek, Łapino, wykonanym w 1952 roku, wysunął po raz pierwszy propozycję budowy elektrowni Porąbka-Żar i przedstawił jej wstępną koncepcję.

W oparciu o opracowane przez Energoprojekt Warszawa studium lokalizacji elektrowni pompowych w Polsce, najkorzystniejszą z 235 propozycji okazała się elektrownia w masywie góry Żar. Przesłankami, które zdecydowały o wybraniu takie lokalizacji były m.in.:

  • wyjątkowo korzystne warunki topograficzne umożliwiające uzyskanie dużego (440 m) spadu wody przy małej odległości między zbiornikami,
  • możliwość wykorzystania istniejącego już w ramach kaskady rzeki Soły zbiornika piętrzonego przez zaporę Porąbka, czyli Jeziora Międzybrodzkiego,
  • bliskość aglomeracji górnośląskiej oznaczająca duże zapotrzebowanie na moc szczytową.

Prace projektowe rozpoczęły się w 1964 roku. W latach 1964-1968 opracowano założenia techniczno-ekonomiczne, które przedstawiono władzom. W dniu 27 czerwca 1968 r. Komisja Planowania przy Radzie Ministrów podjęła oficjalną uchwałę o budowie elektrowni wodnej pompowej pod nazwą Porąbka-Żar. W ramach projektu wstępnego opracowano 5 wariantów, które różniły się między sobą usytuowaniem budynku elektrowni oraz prowadzeniem sztolni doprowadzających wodę. Końcowy układ technologiczny elektrowni uściślił się w roku 1971.

Budowa[edytuj | edytuj kod]

Roboty przygotowawcze rozpoczęto w roku 1969, które w roku 1970 nieznacznie wyhamowały z powodu braku środków finansowych. W ramach tych prac wybudowano drogi dojazdowe, drogę na górę Żar i most na rzece Sole - łącznie 10,5 km dróg. Równolegle usypywano place budowy i budowano infrastrukturę zaplecza. Zbudowano osiedle mieszkaniowe dla pracowników budowy i przyszłych pracowników elektrowni. Zabudowa objęła 16 domów jednorodzinnych, 3 bloki ośmiorodzinne i 4 hotele robotnicze dla 500 pracowników z docelowym przeznaczeniem na ośrodek wczasowy dla pracowników energetyki. Po ogłoszenia stanu wojennego hotele robotnicze przeznaczono dla służby zdrowia i obecnie zajmowane są przez Państwowy Zakład Opiekuńczo-Leczniczy dla ok. 235 pacjentów. Rozwinięto zaplecze Górskiej Szkoły Szybowcowej. Dla całej nowej infrastruktury powstała sieć wody pitnej i przemysłowej, wybudowano również oczyszczalnie ścieków. Z nowych wodociągów korzystała też część wioski Międzybrodzie Żywieckie. Równocześnie z powstającą infrastrukturą prowadzono bardzo intensywne prace badawcze i dokumentacyjne.

W 1970 rozpoczęto właściwe prace górnicze. Przedsiębiorstwo Robót Górniczych Mysłowice wydrążyło sztolnię zwiadowczą (obecnie sztolnię kablową) w kierunku przyszłej komory elektrowni.

Zbiornik górny[edytuj | edytuj kod]

Zbiornik górny jest całkowicie sztucznym zbiornikiem bez dopływu naturalnego. Ma kształt zbliżony do elipsy, której krótsza oś ma ok. 250 m, a dłuższa około 650 m. Objętość całkowita zbiornika wynosi 2,3 mln m3, a objętość użytkowa 2 mln m3. Powierzchnia korony zbiornika wynosi 14 ha, a jej rzędna 761 m n.p.m. i jest równa wysokości góry Żar przed rozpoczęciem budowy. Maksymalna wysokość ziemnych obwałowań wynosi 50-60 m, a szerokość ich korony do 5 m.

Pierwszy sprzęt ciężki na budowie zbiornika pojawił się jesienią 1971 r. Budowa wymagała wykonania 2,5 mln m3 robót skalnych. Odprowadzenie ewentualnych przecieków ze skarp i dna zostało zrealizowane za pomocą galerii kontrolno-drenażowej pod dnem zbiornika. Obwałowania wykonano ze skał wybranych z dna przyszłego zbiornika oraz ziemi i uszczelniono je wysokiej jakości asfaltobetonem. W czasie budowy doszło do osunięcia się skał na południowej skarpie obwałowania. Roboty naprawcze wymagały wymiany 300 tys. m3 ziemi i skał.

W skarpie zachodniej usytuowano górne ujęcie wody. Ujęcie jest konstrukcją betonową, posiada dwa wloty do sztolni wysokociśnieniowych zabezpieczone kratami i posiadające zastawki remontowe oraz robocze zasuwy podnoszone hydraulicznie.

Objętość zbiornika pozwala na 4 godziny pracy generatorowej. Czas pompowania wody do zbiornika górnego to 5,5 godziny.

Sztolnie upadowe[edytuj | edytuj kod]

Do komory elektrowni woda doprowadzana jest z ujęcia górnego dwiema sztolniami upadowymi o nachyleniu 36° i długości 872 m. każda. Sztolnie zostały opancerzone od wewnątrz elementami stalowymi, których grubość zwiększa się w miarę zbliżania się do komory i wynosi 16 mm w górnej części i 52 mm w dolnej. Sztolnie zwężają się stopniowo z 4,33 m do 3,30 m przy komorze. Puste miejsce pomiędzy ścianami wyrobiska opancerzeniem wypełniono opatentowanym betonem produkowanym w miejscu budowy. Każda ze sztolni rozdziela się na dwie prowadzące do hydrozespołów sztolnie turbinowe. Odległość między osiami sztolni jest zmienna i wynosi 20 m przy ujęciu górnym i 50 m przed rozgałęzieniem.

Komora elektrowni[edytuj | edytuj kod]

Żelbetowa komora elektrowni jest wydrążona w skałach trudnego w obróbce fliszu karpackiego i ma kształt zbliżony do jaja. Ma 27 m szerokości, 40 m wysokości i 125 m długości. Komora jest podzielona na trzy części:

  • elektryczną - obejmuje nastawnię, rozdzielnie potrzeb własnych, urządzenia wentylacji i klimatyzacji, pomieszczenia socjalne, zlokalizowana od strony południowej,
  • płaszczyznę montażową - zajmuje środkową część komory, pomiędzy hydrozespołami 2 i 3, ułatwia prace remontowe,
  • mechaniczną - obejmuje część zawierającą 4 hydrozespoły odwracalne z własnymi transformatorami blokowymi.

Sztolnie odprowadzające i komora uderzeń[edytuj | edytuj kod]

Za hydrozespołami sztolnie turbinowe łączą się w pary w tzw. sztolnie zbiorcze by ostatecznie złączyć się w jedną sztolnię odpływową o średnicy 6 m. Wszystkie sztolnie są wyposażone w stalowe opancerzenia. Łączna długość sztolni odprowadzających wynosi około 500 m. Tuż za zbiegiem sztolni zbiorczych umieszczono komorę uderzeń, połączoną z atmosferą, której zadaniem jest tłumienie uderzeń wody w czasie odstawień hydrozespołów, szczególnie awaryjnych. Ma kształt walca o wysokości 38 m i średnicy 14 m. Komora połączona jest z derywacją odprowadzającą szybem o średnicy 4,5 m i długości 20 m. Od stropu komory odprowadzono szyb połączony z powierzchnią i zakończony budynkiem nadszybia. Komora ma obudowę żelbetową grubości 1 m.

Zbiornik dolny[edytuj | edytuj kod]

Zbiornikiem dolnym jest sztuczne Jezioro Międzybrodzkie. Sztolnia odprowadzająca jest zakończona dolnym ujęciem wody posiadającym podwójne wloty z zamknięciami roboczymi i zastawkami remontowymi, zabezpieczone kratami. Przy ujęciu wybudowano tzw. nieckę wypadową, czyli betonowe zagłębienie mające uchronić dno zbiornika przed degradacją wodą wylotową o dużej szybkości.

Wyposażenie elektroenergetyczne[edytuj | edytuj kod]

Elektrownia wyposażona jest w cztery turbozespoły odwracalne posiadające turbiny typu Francisa. Moc generatorowa każdego turbozespołu wynosi 125 MW, a moc pompowa 135,5 MW. Pierwotną automatykę turbozespołu zaprojektowała i dostarczyła szwedzka firma ASEA-KMW, obecnie w związku z postępem techniki spora część automatyki została zastąpiona przez nowocześniejsze rozwiązania innych firm. Obroty znamionowe turbozespołu wynoszą 600 obr/min, co daje przełyk 35,1 m3/h wody w pracy generatorowej i 29,8 m3/h wody w pracy pompowej. Rozruch turbozespołu trwa 180 sekund, zatrzymanie z pełnego obciążenia w pracy generatorowej trwa 143 s. Możliwe jest płynne przejście z pracy generatorowej do pompowej w czasie 10 minut. Pompo-turbina i generator-silnik osadzone są na wspólnym, pionowym wale głównym.

Pompoturbina[edytuj | edytuj kod]

Pompoturbiny zostały zaprojektowane przez biuro konstrukcyjne firmy Boving i wykonane w fabryce Markham w Chesterfield w Anglii. Spirale turbin wykonana w zakładach ČKD Blansko. Montaż i spawanie spirali zajmował nawet 7 miesięcy przy pracy spawaczy na dwóch 12 godzinnych zmianach i pracy monterów na jednej dwunastogodzinnej zmianie. Każda turbina posiada indywidualny zawór kulowy o średnicy 1,65 m i masie ok 80 ton umieszczony na wlotach do spiral zaprojektowany przez firmę Boving na ciśnienie robocze 6,4 MPa i ciśnienie chwilowe 8,8 MPa oraz wyprodukowany w zakładach ČKD Blansko. Dodatkowo zastosowano zasuwy remontowe produkcji ČKD Blansko, opuszczane na czas remontów. Ciśnienie robocze zasuw wynosi 0,8 MPa.

Generator-silnik[edytuj | edytuj kod]

Projekt generatorów synchronicznych został wykonany przez firmę GEC Machines Rugby na zlecenie firmy Boving. Generator nr 1 został wyprodukowany przez firmę GEC, a pozostałe generatory zostały wykonane przez firmę Dolmel Wrocław na podstawie angielskiej dokumentacji. Napięcie znamionowe generatorów wynosi 13,8 kV. Układ wzbudzania oparty jest na tyrystorach. Maszyna posiada układ wody chłodzącej z wymuszonym obiegiem otwartym. Układ chłodzi również m.in. łożyska wału głównego i oporniki silnika rozruchowego. Wymagana minimalna ilość wody chłodzącej dla jednego turbozespołu wynosi 697 m3/h.

Silnik rozruchowy[edytuj | edytuj kod]

wyprowadzenie mocy
Widok na napowietrzne linie wyprowadzenia mocy

Ze względu na specyfikę generatorów synchronicznych każdy turbozespół wyposażony jest w silnik rozruchowy o mocy 8MW stosowany do rozruchu do pracy pompowej (do pracy generatorowej rozpęd następuje samoczynnie na skutek ciśnienia grawitacyjnego wody), rozpędzający wał do obrotów podsynchronicznych, przy których pracę może przejąć generator-silnik. Silnik jest silnikiem asynchronicznym, pierścieniowym, zasilanym napięciem 13,8 kV z odczepów generatora, posiadającym o jedną parę biegunów mniej niż maszyna synchroniczna. Urządzenie służy również do elektrycznego hamowania turbozespołu (oprócz tego wał posiada hamulce mechaniczne cierne). Do rozruchu służy płynowy opornik rozruchowy włączony szeregowo w uzwojenia wirnika. Rezystancja opornika jest regulowana zmianą głębokości zanurzenia metalowych elektrod opornika w elektrolicie.

Wyprowadzenie mocy[edytuj | edytuj kod]

Moc z generatora jest wyprowadzona za pomocą ekranowanych szyn elektrycznych na olejowy transformator blokowy 13,8/242kV 150 MVA produkcji ELTA Łódź. Z transformatora za pomocą kabli olejowych firmy Falten u. Guilleaume umieszczonych w sztolni kablowej wyprowadzona jest na napowietrzną rozdzielnię odłącznikową, skąd liniami napowietrznymi trafia do miejsca włączenia do krajowego systemu energetycznego, czyli do rozdzielni Bujaków.

Awarie[edytuj | edytuj kod]

W elektrowni oprócz pomniejszych awarii eksploatacyjnych wydarzyła się tylko jedna poważna awaria. W nocy 27/28 kwietnia 1989 roku hydrozespół nr 1 został uruchomiony do pracy pompowej przez dyżurnego Krajowej Dyspozycji Mocy w Warszawie z wykorzystaniem automatyki telesterowania. Rozruch i synchronizacja z siecią przebiegły pomyślnie. Po około 10-15 sekundach pracy obsługa usłyszała narastający łomot i wibracje. W tym momencie nastąpił silny wybuch i pożar generatora. Automatyka natychmiast wyłączyła turbozespół nr 1 oraz uruchomiony do pracy pompowej kilka minut wcześniej hydrozespół nr 3. Obsługa natychmiast przystąpiła do gaszenia pożaru za pomocą systemu CO2 i za pomocą ręcznych gaśnic. Doszło do uszkodzenia instalacji pomocniczych i wycieku dużych ilości wody chłodzącej i oleju.

Przyczyną awarii okazało się zerwanie w trakcie ruchu generatora części pakietu nadbiegunnika nr 8 wirnika generatora. Odpadająca część uderzyła w rdzeń stojana doprowadzając do zwarcia uzwojenia, a następnie trąc o blachy stojana zakleszczyła się, w skutek czego nastąpiło wyhamowanie wirnika i przesunięcie stojana po obwodzie zewnętrznym o około 1 m. Zerwane zostały wszystkie rurociągi wody chłodzącej co spowodowało wyciek wody. Jednocześnie nastąpiło ścięcie wszystkich śrub sprzęgła silnika rozruchowego z generatorem i silnik odpadł od turbozespołu. Po remoncie kapitalnym i modernizacji maszynę przywrócono do pracy 10 czerwca 1992 r.

Elektrownia dziś[edytuj | edytuj kod]

Elektrownia Porąbka-Żar jest udostępniona do zwiedzania. Na terenie zakładu znajduje się strzelnica zakładowego koła LOK, nie jest ona jednak ogólnodostępna.

Galeria[edytuj | edytuj kod]

Zbiornik wodny elektrowni
Zbiornik wodny elektrowni

Przypisy

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Elektrownia Żar (pol.). PGE Energia Odnawialna S.A., 2009-03-17. [dostęp 2014-05-17].
  • Leon Bubała Elektrownia Szczytowo-Pompowa Porąbka-Żar, 30 lat eksploatacji Międzybrodzie Żywieckie: Elektrownia Szczytowo-Pompowa Porąbka-Żar, 2009, ISBN 978-83-929252-0-0
  • PGE: Monografia Elektrowni Szczytowo-Pompowej Porąbka-Żar pod red. Tadeusza Sobolewskiego, Międzybrodzie Żywieckie: Elektrownia Szczytowo-Pompowa Porąbka-Żar, 2010