Fachartikel Sichere Kabelführung in modernen Windenergieanlagen

Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Herkömmliche Kabelverschraubungen mit ihren dünnen Gummiringen für die Abdichtung und Kunststofflamellen für die Zugentlastung stoßen bei diesen hohen Anforderungen an ihre Grenzen. Das Konzept von Pflitsch begegnet den hohen Anforderungen der Windbranche mit einem einzigartigen Dichtprinzip „weiche Quetschung“.

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EMV-Kabelverschraubung Blueglobe TRI.
EMV-Kabelverschraubung Blueglobe TRI.
(Bild: Pflitsch)

Die Anforderungen an moderne Windenergieanlagen sind bezogen auf Langlebigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Vibrationssicherheit extrem hoch. Schließlich sollen die Onshore- und Offshore-Anlagen 20 bis 25 Jahre zuverlässig laufen. Und das bei unterschiedlichsten Witterungs- und Klimabedingungen mit stark schwankenden Temperaturen und sehr unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit.

Über die kompakten Uni-Mehrfach-Kabelverschraubungen lassen sich mehrere Kabel platzsparend einführen – wie hier in die Steuerbox in der Rotornabe.
Über die kompakten Uni-Mehrfach-Kabelverschraubungen lassen sich mehrere Kabel platzsparend einführen – wie hier in die Steuerbox in der Rotornabe.
(Bild: Pflitsch)

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Hierbei kommt der Kabelführung durch Maschinenhaus, Nabe und Turm sowie der Kabeleinführung in Schaltschränken und Komponenten eine hohe Bedeutung zu. Denn Kabel verbinden beispielweise Sensoren und Aktoren mit dem Steuerungscomputer, die Hauptsteuerung mit den Komponenten in der Rotornabe, den Generator mit der Umrichtertechnik und die Windenergieanlage mit dem öffentlichen Stromnetz.

Kabelverschraubungen: lebenslang dicht und zugentlastend

Im Laufe der Zeit sind Dichtigkeit und Vibrationsfestigkeit und damit die Betriebssicherheit der Gesamtanlage eingeschränkt.

Eine bis zu 9-fache Zugentlastung erreicht Uni Dicht Wire Mesh.
Eine bis zu 9-fache Zugentlastung erreicht Uni Dicht Wire Mesh.
(Bild: Pflitsch)
Das Konzept der Pflitsch-Kabelverschraubungen Uni Dicht und Blueglobe begegnet den hohen Anforderungen der Windbranche mit einem einzigartigen Dichtprinzip „weiche Quetschung“: Die Dichteinsätze schmiegen sich beim Anziehen der Druckschraube großflächig ans Kabel an und stellen über viele Jahre hinweg die hohe Schutzart IP68 sicher. Die ballige Abdichtung verhindert zudem wirkungsvoll, dass der Kabelmantel in der Verschraubung eingeschnürt und damit irreparabel beschädigt wird. Übliche Kabelbeschädigungen – beispielsweise aufgrund permanenter Vibrationen in der Windenergieanlage – minimiert die weiche Quetschung ebenso. Gleichzeitig ergibt sich eine überdurchschnittlich gute Zugentlastung, sodass Kabel trotz mechanischer Belastung nicht aus der Verschraubung herausrutschen können.

Einsatzmöglichkeiten unter allen Witterungsbedingungen

Funktionieren müssen Windenergieanlagen unter gemäßigten Bedingungen wie in Europa genauso wie in den tropisch-heißen Zonen Asiens und den kalten Wintern Russlands. Pflitsch verwendetet daher die Werkstoffe Messing, Edelstahl und Polyamid für die Verschraubungskörper und hochwertiges TPE-V für die Dichteinsätze, die Einsatztemperaturbereiche von -40 °C bis 130 °C ermöglichen. Die Silikon-Varianten sind sogar einsetzbar bei -55 °C bis 180 °C. Je nach Werkstoff sind sie langzeitstabil und beständig gegen Ozon, UV-Strahlen und viele chemische Stoffe wie Getriebeöle. Edelstahl ist prädestiniert für Offshore-Anlagen mit ihrer salzhaltigen, feuchten Umgebung.

Mehr Platz in jeder Hinsicht

Die Kabelverschraubungen aus dem Uni-Dicht-System bieten weitere Vorteile: Mit Größen bis M120 lassen sich selbst Energieleitungen mit einem Durchmesser bis 110 mm am Umrichter-Schaltschrank sicher einführen und abdichten. Ausgeführt mit einem Mehrfach-Dichteinsatz können in derselben Verschraubung 14 Kabel mit je 20 mm Durchmesser installiert werden. Solche Mehrfach-Einsätze sparen wertvollen Platz besonders an kompakten Gehäusen. Versionen für unterschiedlich starke Leitungen oder Sonderlösungen wie ASi-Bus, Flachkabel oder Leitungen mit integrierten Zugseilen lassen sich wirtschaftlich realisieren.

Dank geteilter oder geschlitzter Dichteinsätze können auch vorkonfektionierte Kabel durch eine Uni-Dicht-Verschraubung geführt werden. Dazu wird der Verschraubungskörper so groß gewählt, dass Verbinder oder Sensoren am Kabel durchsteckbar sind. Anschließend werden die beiden Dichtungshälften um die Kabel gelegt, in den Verschraubungskörper eingeschoben und mit der Druckschraube fixiert. Ein Prinzip, das sich auch im geteilten Uni Flansch wiederfindet: Die Flanschplatte mit drei Kabeleinführungen passt auf den Ausschnitt von schweren Steckverbindern. Die Schutzart IP66 und die Zugentlastungswerte reichen fast an die Werte hochwertiger Kabelverschraubungen heran.

Um den mechanischen Schutz rund um das Kabel zu maximieren, lassen sich die Uni-Dicht-Verschraubungen mit Schutzschläuchen und Wellrohren kombinieren. Für die Kabelführung z. B. im Turm gibt es das Uni Dicht Wire Mesh, das sich durch eine bis zu 9-fache Zugentlastung gegenüber Standardverschraubungen auszeichnet. Wirkt eine Zugkraft auf das Kabel, legt sich das Wire Mesh-Geflecht kraftschlüssig und großflächig um das Kabel und hält es sicher in Position. Diese Konstruktion schnürt das Kabel nicht ein und bietet einen zusätzlichen Biegeschutz.

Mehr EMV-Sicherheit bis über 2,5 GHz

Auch in einer Windenergieanlage mit seiner PC-gestützten Steuerungstechnik, der verteilten Intelligenz in Komponenten und einer schnellen Windpark-Kommunikation müssen die Entwickler einen EMV-Schutz realisieren.

EMV-Kabelverschraubung Blueglobe TRI.
EMV-Kabelverschraubung Blueglobe TRI.
(Bild: Pflitsch)
Hier verfügt Pflitsch über ein abgestuftes EMV-Programm mit höchsten HF-Dämpfungswerten bis in den GHz-Bereich hinein. Das Topprodukt ist die Blueglobe TRI – zertifiziert für Cat. 7A-Anwendungen. Über eine innenliegende Triangelfeder wird der Kabelschirm sicher um 360° kontaktiert. Durch diese qualitativ hochwertige Kontaktierung werden bei einer Frequenz von 16 Hz bis zu 60 dB an Dämpfung erreicht.Selbst im hohen Frequenzbereich bis 2,5 GHz erreicht die Blueglobe TRI noch mindestens 50 dB. (br)

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