Effektive Brandschutzkonzepte für Windkraftanlagen

Anbieter zum Thema

Lenord, Bauer & Co. GmbH

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Siemens AG

Präventiver Brandschutz – das Konzept

Da Brände von Windenergieanlagen, wie dargestellt, mit den herkömmlichen Methoden kaum zu löschen sind, muss ein umfassendes Brandschutzkonzept den präventiven Brandschutz in den Fokus stellen. Nur so lassen sich folgenschwere wirtschaftliche Schäden effektiv vermeiden. Wichtig ist ein breit gefächertes Produktportfolio des Brandschutzanbieters, das die verschiedenen möglichen Brandursachen berücksichtigt:

Blitzschlag: Um Bränden vorzubeugen, ist ein dem jeweiligen Anlagentyp angepasster Blitz- und Überspannungsschutz notwendig. Um hier einen optimalen Schutz zu gewährleisten, müssen bei der durchzuführenden Risikobeurteilung die möglichen Wege des Blitzstroms, z.B. vom Rotorblatt über die Nabe, die Gondel und den Turm bis zum Fundament, berücksichtigt werden. Um die Niederspannungsanlagen vor Überspannungen und hohen Strömen durch direkte Blitzeinschläge zu schützen, werden Blitzstrom- oder Überspannungsableiter eingesetzt.

Brandprävention bei elektrischen Anlagen: Schutztechnik, zu der z. B. Sicherungen, Leistungsschalter oder Differenzstrom-Überwachungsgeräte zählen, ist in der Lage, Fehler selektiv zu erkennen und fehlerhafte Teile des Netzes oder einzelne elektrische Betriebsmittel wie Transformatoren, Leitungen oder Generatoren unverzüglich abzuschalten. Darüber hinaus müssen die Schutzsysteme ein sofortiges geregeltes Abschalten der Windenergieanlage mit allpoliger Trennung vom Netz sicherstellen. Lösen Schutzeinrichtungen aus, sollte eine Störmeldung an die Fernüberwachung übermittelt werden.

Um einen optimalen Brandschutz zu erzielen, empfehlen sich gestaffelte Schutzkonzepte. Durch die enge Verzahnung der Schutzeinrichtungen benachbarter Betriebsmittel gewährleisten sie einen gegenseitigen Reserveschutz. So können bei entsprechender Konfiguration beispielsweise Brandgefahren vermieden werden, die sich aus dem Entstehen eines Störlichtbogens in einer Niederspannungsanlage und einem daraus resultierenden Versagen des Leistungsschalters ergeben: Geeignete Störlichtbogendetektionssysteme erkennen den Fehler und öffnen den Mittelspannungs-Schalter auf der Oberspannungsseite des Transformators. So werden fehlerhafte Anlagenteile selektiv vom Netz getrennt.

Präventiver Brandschutz – Produkte

In einem umfassenden Brandschutzkonzept wird ein breitgefächertes Portfolio an Überwachungs- und Schutzgeräten eingesetzt, um eine hohe Verfügbarkeit der Windenergieanlage zu gewährleisten:

• Offene Leistungsschalter dienen in der Windenergieanlage zum Schalten und Schützen des Hauptstromkreises und ermöglichen dessen Trennung vom Netz, um sichere Wartungsarbeiten durchführen zu können. In ihrer Funktion für den Brandschutz verhindern sie Brände, die durch Überlast und Kurzschlussstrom ausgelöst werden und bieten Schutz vor unzulässiger überlastbedingter Leitungserwärmung. Darüber hinaus stellen offene Leistungsschalter Alarmmeldungen zur Einbindung ins Fire Management System bereit.

• Kompaktleistungsschalter schalten und schützen die Einspeisung der Nebenstromkreise. Wie die offenen Leistungsschalter dienen sie zum Schutz vor unzulässiger überlastbedingter Leitungserwärmung und ermöglichen die Kommunikation von Alarmen.

• Halbleiterschutz-Sicherungen verhindern die Brandentstehung, indem sie vor gefährlichem unkontrolliertem Versagen von Leistungshalbleitern wie IGBTs insbesondere im Converter schützen. Darüber hinaus schützen sie hochwertige Geräte und Anlagenteile wie Thyristoren von Umrichtern und Softstartern vor den Auswirkungen eines Kurzschlusses.

• Differenzstrom-Überwachungsgeräte decken unerkannte Erdfehler in der elektrischen Installation auf, indem sie das Auftreten von Differenzströmen anzeigen. Bei Erreichen kritischer Messwerte lösen sie frühzeitig eine Warnmeldung aus, so dass eine präventive Wartung durchgeführt werden kann, bevor der Fehlerstrom einen Brand verursacht.

• Messgeräte zur Energieüberwachung ermöglichen die Messung der Einspeisequalität der Windenergieanlage und die Überwachung elektrischer Größen des Generatorkreises. So lassen sich Überlastungen und Betriebsstörungen frühzeitig erkennen und Folgeschäden vermeiden.

• Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen sind für die Sicherheit des Wartungspersonals von entscheidender Bedeutung, da sie vor gefährlichen Körperströmen bei direktem und indirektem Berühren schützen. Darüber hinaus bieten sie Schutz vor elektrisch gezündeten Bränden. Die Schutzeinrichtungen erkennen Fehlerströme, die beispielsweise durch Isolationsfehler verursacht wurden. Sie veranlassen die Abschaltung des betroffenen Stromkreises und verhindern so eine Brandentstehung. Allstromsensitive Fehlerstrom-Schutzschalter der Typen B und B+ gewährleisten auch dann zuverlässigen Schutz, wenn glatte Gleichfehlerstrome auftreten, die in Windenergieanlagen häufiger vorkommen können.

• Schienenverteiler-Systeme: Einen effektiven Beitrag zum Brandschutz können auch Schienenverteiler-Systeme leisten, die an Stelle von Kabeln in Windenergieanlagen installiert werden. Sie haben entscheidende Vorteile: Anders als mit PVC isolierte Kabel weisen die Stahlblechgehäuse der Schienenverteiler-Systeme eine deutlich niedrigere Brandlast auf. Durch alterungsbeständige Beschichtungen wird zudem ein hoher Oberflächenschutz der Stromleiter gewährleistet. Eine hohe Kurzschlussfestigkeit bei den Abgangskästen und eine größere thermische Belastbarkeit bei Blitzschlägen sind weitere Pluspunkte der Schienenverteiler–Systeme.

Je nach Konstruktion der Windenergieanlage und den Anforderungen des Betreibers können darüber hinaus weitere Überwachungs- und Schutzgeräte eingesetzt werden, die kritische Anlagenzustände erkennen und ein vorbeugendes Eingreifen zur Brandverhinderung ermöglichen.

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