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Bild 1: Grafik (Quelle: TN-TT)

Elektrische Komponenten belegen seit geraumer Zeit den ersten Platz in der Statistik der Ausfallsverursacher in Windenergieanlagen, wobei die Tendenz mit der Anlagengröße wächst. Da die elektrischen Komponenten in der Regel schneller und kostengünstiger auszutauschen sind als beispielsweise ein Getriebe, wird ihre Überwachung häufig stiefmütterlich behandelt. Hier verbirgt sich jedoch ein hohes Einsparpotential für Betreiber, Betriebsführer und Versicherer.

Netzformen für Windenergie­anlagen

In Deutschland sind TN-Systeme (Bild 1) üblich und sehr verbreitet. Das ist aber eher eine Frage der Gewohnheit als der Kosten, der Technik oder der Sicherheit. Dabei liegen die Vorteile eines IT-Systems (Bild 2) vor allem für Windenergieanlagen auf der Hand. So bietet die Auslegung des elektrischen Systems als IT-Netz geringere Ausfallzeiten, eine einfachere Instandhaltung, ein reduziertes Brand­risiko und führt so langfristig zu höheren Erträgen und geringeren Kosten. Tritt ein Isolationsfehler im TN-­System auf, erkennt dies die Schutzeinrichtung, zum Beispiel ein Leitungsschutzschalter oder eine Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD), und trennt die Versorgung (Bild 3). So werden zwar Personen bei indirektem Berühren geschützt und Fehlerströme unterbrochen, allerdings steht die Anlage bis zur Instandsetzung still, beziehungsweise kann die Versorgung erst danach wieder eingeschaltet werden. Dies ist für kritische Einsatzgebiete, wie Operationssäle, im Bergbau, oder bei empfindlichen Prozessen in der chemischen Industrie nicht ­akzeptabel.

Deswegen wird das Versorgungsnetz bei den genannten Applikationen stets als IT-System ausgeführt, um bei einem auftretenden Isolationsfehler die Anlage weiter betreiben zu können. Eine Möglichkeit, im TN-System schleichende Isolationsverschlechterungen bereits im Entstehungsstadium zu erkennen, stellt die Differenzstromüberwachung, englisch residual current monitoring (RCM), dar. In einem IT-System treten im Falle eines ersten Isolationsfehlers weder hohe Fehlerströme auf (hohe Brandsicherheit), noch können gefährliche Berührspannungen für Personen entstehen (Schutz bei indirektem Berühren) (Bild 4). Der erste Fehler stellt lediglich einen Erd-Potentialbezug her und wandelt ein ungeerdetes System quasi in ein geerdetes. Man kann die Anlage bis zur Instandsetzung beziehungsweise bis zum Auftreten eines zweiten Fehlers weiterbetreiben. Da ein erster Isolationsfehler allerdings nicht auffällt, muss ein geeignetes Überwachungsgerät, zum Beispiel ein Isola­tionsüberwachungsgerät, eingesetzt werden. In der Photovoltaik hat man diesen Vorteil bereits erkannt und betreibt große Photovoltaikanlagen meistens ungeerdet.

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