Physical modelling of mass oscillations in Roskrepp Hydropower Plant

Hensikten med den nåværende studien er massesvingningsanalyse i Roskrepp Pumped Storage Project lokalisert i Sør-Norge. Kraftverket er i dag et konvensjonelt vannkraftverk som ønskes ominnredet til pumpens lagringskapasitet, på grunn av de nyeste tendenser med hensyn til kraftsystemstabilitet. Eieren av kraftverket, Sira-Kvina-selskapet, viste stor interesse for pumpede lagringsanlegg startet med studien om å oppgradere Roskrepp til et av disse. Roskrepp vannkraftverk er et vannkraftverk som ble satt i gang i 1979, og behandler et 83 m hode mellom Roskreppfjorden og Øyarvatn innsjøer ved hjelp av en 50 MW Francis turbin. Tatt i betraktning at tunnelsystemet, som for det meste besto av uforede tunneler og forsterkede rør, tåler pumpeforholdene, vil den nye konfigurasjonen føre til et mye mer ugunstige forbigående fenomener på grunn av mange start-stop-operasjoner. Derfor skal massesvingningsatferd for den nye anleggskonfigurasjonen evalueres. Studien er avhengig av et sett med data samlet inn fra feltet under drift av anlegg, brukt til kalibrering og validering av en 1:70 skala fysisk modell bygget i Hydraulic Laboratory (Vassdragslaboratoriet) i NTNU. Etterpå blir modellen brukt til simulering av de nye driftsforholdene som er karakteristiske for et pumpet lagringsanlegg. Eksperimentene blir utført i hypotesen om en ny reversibel pumpeturbinenhet installert i stedet for den nåværende turbinen. Eksperimentene vurderte implementering av en reversibel pumpeturbinenhet, med hensyn til maksimal utslipp som kan transporteres økonomisk av tunnelsystemet. Resultatene viste at de høyeste problemene med hensyn til massesvingninger er relatert til nedstrøms overspenningstank. Oppstrøms overspenningstank registrerte også noe svakt overskridelse av sin øvre grense, men løselig med noen små driftsbegrensninger. Dermed er omdesign ikke obligatorisk. Nedstrøms overspenningstank krever derimot øyeblikkelig omdesign og rekonstruksjon for at pumpelagerkonfigurasjonen skal være i drift. Etter dataanalysen vil en numerisk modell bli brukt for evaluering av mulige forbedringsalternativer og de optimale løsningene vil bli fremhevet. Løsningene foreslått av studien må deretter analyseres ved fysisk modellering for å sikre deres relevans