Elektrische Infrastruktur und Schutzsysteme in Windparks

Verteilung, Umspannwerke und Evakuierungslinien

Generelle Windpark-Sicherungssysteme

Ein Windpark besteht aus folgenden Komponenten:

• Installation von Niederspannungsgeneratoren
• Transformation von Niederspannung (BT) auf Mittelspannung (MT)
• Einem Netzwerk, das die erzeugte Niederspannung (690 V) bündelt und mit einem Transformator verbindet, der die Spannung zur Minimierung von Verlusten auf 20–30 kV erhöht, um die produzierte Energie zum Umspannwerk zu leiten.

Anbindung an das Unternehmensnetz

Die Anbindung des Windparks an das Unternehmensnetz erfolgt in der Regel über eine Standleitung. Die für diese Leitung vorgesehenen Schutzmaßnahmen umfassen:

• Überspannungsschutz
• Überstromschutz
• Richtungsabhängiger Erdschluss-Schutz

Spannungsregelung und Transformatorenschutz

Die Umspanntransformatoren im Windpark unterstützen die Spannungsregelung, um die Netzlast zu stabilisieren, insbesondere wenn die Evakuierungslinien eine beträchtliche Länge aufweisen. Die Schutzvorrichtungen für die MT/AT-Transformatoren umfassen:

• Überstromschalter
• Störungsrelais
• Flüssigkeits- oder Gasdrucküberwachung
• Thermische Überstromrelais

Konfiguration und Erdung

Die Konfiguration des Haupttransformators erfolgt meist in Stern-Dreieck-Schaltung mit isoliertem oder geerdetem MT-Netzneutralpunkt. Der Erdungstransformator dient dazu, den Neutralpunkt des Systems zu erden. Bei einem Erdschluss im Leitungssystem ermöglicht der Erdungstransformator den Abfluss eines Stroms, der stark genug ist, um die Neutralleiter-Überstromrelais auszulösen. Dies erleichtert die Erkennung und Lokalisierung von Erdschlüssen.

Schutz gegen Überstrom

Der Transformator muss gegen Überstrom geschützt werden, wofür in der Regel Sicherungen eingesetzt werden. Diese bieten Schutz gegen Störungen auf der Sekundärseite des Transformators. Als Schalter müssen sie so ausgelegt sein, dass sie den maximalen Kurzschlussstrom unterbrechen können, einschließlich des Beitrags benachbarter Generatoren. In diesem Fall werden Überstromrelais verwendet.

Blitzschutz in Windparks

Aufgrund ihrer Lage und Höhe sind Windkraftanlagen besonders anfällig für Blitzeinschläge. Der Blitzschutz reduziert mögliche Schäden, indem er einen Pfad mit geringer Impedanz bereitstellt. Dieses Schutzsystem besteht aus:

• Blitzableitern
• Erdungssystemen
• Überspannungsschutzgeräten