Hydraulischer Kurzschluss im Kraftwerk Vianden - Anlagendynamik und CFD-Simulationen der Abzweiger

Für das Pumpspeicherkraftwerk Vianden (Luxemburg) wurde mittels 1-D- und 3-D-Simulation die Möglichkeit des hydraulischen Kurzschlussbetriebs für die Maschinensätze 1-4 und 5-9 untersucht. Hierzu wurden unterschiedliche Maschinenkombinationen auf potenzielle Risiken, wie etwa das Auftreten von Kavitation, Druckstöße, Größe der Leitungsverluste, Druckschwankungen etc., untersucht und bewertet.


Das Pumpspeicherkraftwerk Vianden (Luxemburg) besitzt insgesamt 11 Maschinensätze [1]. Neben den zwei reversiblen Pumpturbinen bestehen die Maschinengruppen (MG) 1 bis 9 aus je einer Turbine und Pumpe, welche mit einem Motorgenerator verbunden sind. Die Maschinengruppen 1-4 und 5-9 sind jeweils über ein separates Leitungssystem mit dem Ober- bzw. Unterwasser verbunden.

In der vorliegenden Studie werden die Möglichkeiten des hydraulischen Kurzschlusses mittels Anlagendynamik (1D) und 3-D-CFD-Simulationen für beide Leitungssysteme jeweils separat betrachtet.

Beim hydraulischen Kurzschluss wird das Fluid, das von den Pumpen vom Unterwasser (UW) zum Oberwasser (OW) gefördert wird, ganz oder teilweise wieder durch die Turbine einer anderen MG in elektrische Leistung gewandelt. Dieser Vorgang bietet eine fast stufenlose Leistungsregelung im Pumpbetrieb und dient z. B. der Stabilisierung des elektrischen Netzes. Ein hydraulischer Kurzschluss innerhalb einer MG ist in Vianden von vorneherein ausgeschlossen. Die Regelung der Leistung erfolgt über die Anzahl der im Betrieb befindlichen Pumpen und Turbinen, wobei die exakte Regelung über den eingestellten Betriebspunkt der Turbinen erfolgt. Die Pumpen verfügen über keine Reguliermöglichkeiten und können somit lediglich auf ihrer Kennlinie betrieben werden.

Mit Hilfe der Anlagendynamiksimulationen werden globale Größen (Drehmoment, Drehzahl, Fallhöhe, Drücke an relevanten Querschnitten etc.) betrachtet, wohingegen die CFD-Simulationen den Fokus auf lokale Phänomene legen (Strömungsverluste in Rohrleitungsabschnitten, Sekundärgeschwindigkeiten, lokale Geschwindigkeitsüberhöhungen).



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 09 (September 2019)
Seiten: 4
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Johannes Junginger
Dipl.-Ing. Bernd Junginger
Prof. Dr.-Ing. Stefan Riedelbauch

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