 Zbiornik wodny elektrowni, w tle Grupa Magurki Wilkowickiej | |
| Państwo | |
|---|---|
| Status |
Aktywna |
| Operator |
PGE Energia Odnawialna S.A. |
| Liczba bloków energetycznych |
4 × 136 MW |
| Moce | |
| Łączna moc: | |
| - elektryczna brutto |
500 MW |
| Roczna prod. elektr. |
-0,21 (0,64 TWh generacji, 0,85 TWh poboru) TWh |
| Źródła energii | |
| Źródła energii: | |
| - główne | |
| Kluczowe daty | |
| Rozpoczęcie budowy |
II połowa 1971 |
| Włączenie do sieci |
31 grudnia 1979 |
Położenie na mapie gminy Czernichów _location_map.png.webp) | |
Położenie na mapie Polski  | |
Położenie na mapie województwa śląskiego  | |
Położenie na mapie powiatu żywieckiego  | |
 49°47′14″N 19°13′48″E/49,787222 19,230000 | |
| 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 w 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
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 elektrowni (jej zbiornika górnego) spowodowała konieczność przeniesienia na środkowe, niższe stoki góry Żar lotniska dla szybowców, które od roku 1936 znajdowało się na jej szczycie[1], gdzie działa nadal.
Budowa
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 ogłoszeniu 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
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. 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 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
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 do 3,30 m przy komorze. Puste miejsce pomiędzy ścianami wyrobiska a opancerzeniem wypełniono betonem. 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
Żelbetowa komora elektrowni jest wydrążona w skałach trudnego w obróbce fliszu karpackiego. 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
Za hydrozespołami sztolnie turbinowe łączą się w pary w 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
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 dolnego przed erozją.
Wyposażenie elektroenergetyczne
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/s wody w pracy generatorowej i 29,8 m³/s 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
Pompoturbiny zostały zaprojektowane przez biuro konstrukcyjne firmy Boving i wykonane w fabryce Markham w Chesterfield w Anglii. Spirale turbin wykonano w zakładach ČKD Blansko. Montaż i spawanie spirali zajmowało 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
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
Ze względu na specyfikę generatorów synchronicznych każdy turbozespół wyposażony jest w silnik rozruchowy o mocy 8 MW 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 [[elektrolit|elektrolicie]].
Wyprowadzenie mocy
Moc z generatora jest wyprowadzona za pomocą ekranowanych szyn elektrycznych na olejowy transformator blokowy 13,8/242 kV 150 MVA produkcji ELTA Łódź. Z transformatora za pomocą kabli olejowych firmy Felten 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 220 kV „Bujaków”.
Awarie
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 nabiegunnika nr 8 wirnika generatora. Odpadająca część uderzyła w rdzeń stojana doprowadzając do zwarcia uzwojenia, a następnie trąc o blachy stojana zakleszczyła się, wskutek 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
Elektrownia Porąbka-Żar jest udostępniona do zwiedzania. Na terenie zakładu znajduje się strzelnica zakładowego koła LOK, nie jest ona jednak ogólnodostępna.
Galeria
Widok na elektrownię szczytowo-pompową Porąbka-Żar z góry Kiczera
Zbiornik wodny elektrowni
Zbiornik wodny elektrowni widziany z kabiny szybowca
Pusty zbiornik
Tablica informacyjna
Przypisy
- ↑ Adam Skarbiński, Górska Szkoła Szybowcowa AP „Żar” – Historia szkoły [online], glidezar.com [dostęp 2022-01-08].
Bibliografia
- Elektrownia Żar. PGE Energia Odnawialna S.A, 2009-03-17. [dostęp 2014-05-17]. [zarchiwizowane z tego adresu (2010-07-23)]. (pol.).
- 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